中國工程院院士鄔賀銓 為產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)賦予新內涵

王歡

摘 要：11月9日，2017中國物聯(lián)網(wǎng)大會盛大開幕，中國工程院院士鄔賀銓作為重磅嘉賓在大會上發(fā)表題為“產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術與應用”主題報告，報告中鄔院士重新定義了產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，并深度分析了產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用與挑戰(zhàn)。

關鍵詞：產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；安全

重新定義產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感或控制器以及泛在技術，如移動通信、智能分析等技術不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，最終實現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IoT可以理解為IT+IoT，也可以理解為II+oT，即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+運營技術。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過分布控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，借助工業(yè)防火墻連接工業(yè)以太網(wǎng)。后臺包含不同種類的分布式系統(tǒng)，涉及諸多方面。傳感器、二維碼和一般互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別在于公共網(wǎng)關。

通信技術和一般通信技術的區(qū)別在于產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)更看重工業(yè)以太網(wǎng)、低功耗廣域網(wǎng)，窄帶互聯(lián)網(wǎng)等。平臺技術包括各種技術和云技術。傳感器是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎，也是產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，除手機與汽車外，工業(yè)是應用傳感器最多的領域。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集不同于一般物聯(lián)網(wǎng)。之前采用SCADA、DCS和PLC等鏈接，且SCADA軟件比較復雜，軟件結構不同，故本地存儲需轉到上層數(shù)據(jù)庫，效率較低。現(xiàn)階段監(jiān)控系統(tǒng)采用新的工控網(wǎng)關，對設備和各種通信協(xié)議具有較強的解析能力。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對可靠性、穩(wěn)定性要求高，且只要有可能，就會優(yōu)先使用有線。但由于市場總線存在通信交互兼容性問題，因此現(xiàn)采用公有協(xié)議接口。CSMA-CD方式可有效減少共存總線的節(jié)點沖突，但由于工業(yè)環(huán)境節(jié)點多，因此存在大量沖突，故需多次重發(fā)，效率較低。

工業(yè)以太網(wǎng)從高速、交換機和同步機制三方面提供實時性和可靠性。其中以運動控制最為嚴格，傳統(tǒng)以太網(wǎng)為100mm，其協(xié)議需添加IRT。工業(yè)以太網(wǎng)標準眾多，但國際通用的工業(yè)以太網(wǎng)標準目前有14個，比如常用的西門子PROFInet，可實時為我們直接上傳過程數(shù)據(jù)。它不同于一般以太網(wǎng)之處在于可實現(xiàn)精準的業(yè)務同步。如果每個傳感器的時間無法校準，那么報出的數(shù)據(jù)沒有任何用處。

有線并非可應用于所有環(huán)節(jié)，許多已有工業(yè)廠房不方便布線，故需使用無線。但將無線應用在工業(yè)上，就必須考慮強電池干擾，因此需要考慮采用無線路由、加密等手段。短距離通信主要依靠WiFi、藍牙等?，F(xiàn)在有LoRa、SigFox等技術，適于企業(yè)專網(wǎng)使用。NB-IoT技術是去年6月份在韓國通過的技術標準，可利用公網(wǎng)快速覆蓋大量中小企業(yè)，具有廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本等特點，因此今后將在中國以較快速度發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的云平臺需要實現(xiàn)的功能包括安全監(jiān)控、工業(yè)數(shù)據(jù)管理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析以及云技術應用。目前，一些企業(yè)雖然在開發(fā)PaaS，IaaS等，但由于不同行業(yè)需求不同，故很少有通用的SaaS。SaaS由一些提供個性化服務的企業(yè)開發(fā)，大企業(yè)主要開發(fā)PaaS。而提供公用PaaS平臺的公司主要為工業(yè)軟件公司與傳統(tǒng)制造業(yè)大企業(yè)。但無論是哪一種類型的公司，都需要采用合作的方式來彌補對其他行業(yè)理解的不足，例如ABB與微軟合作、GE與華為合作，GE與微軟合作、西門子與亞馬遜合作等。

安全技術是產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要關注的一項技術，相比智能手機和PC操作系統(tǒng)，其漏洞較少，且物聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)性質，無需連到公眾互聯(lián)網(wǎng)，免受黑客和木馬的攻擊。一般產(chǎn)業(yè)通用的安全技術都具有智能監(jiān)控、跟進、加密等功能，產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)被攻擊的機會雖少，但一旦出現(xiàn)安全問題，其影響難以估量，因此需采用更嚴格的安全防護技術。今年美國麻省理工發(fā)布了2017年十大突破技術，僵尸物聯(lián)網(wǎng)便列入其中。比如烏克蘭電網(wǎng)因病毒攻擊而局部停電，2016年美國東部因物聯(lián)網(wǎng)DDoS攻擊導致網(wǎng)絡癱瘓，因此需要針對如何解決物聯(lián)網(wǎng)安全問題，提出物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈。即基于區(qū)塊鏈有關技術，分步驗證，在體系中架構一個新環(huán)境。

把區(qū)塊鏈加入物聯(lián)網(wǎng)也是解決安全問題的一個有效辦法。網(wǎng)關間建立起物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈，當與網(wǎng)關C相連的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點被黑并以DDoS方式攻擊物聯(lián)網(wǎng)服務器A時，該攻擊被識別并通知網(wǎng)關A，網(wǎng)關A將按智能合約與網(wǎng)關C會話，有關攻擊的信息就會被寫入BOT的賬本。但就目前來看，仍有一些問題需要解決，如區(qū)塊鏈技術的成熟性問題等。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用與挑戰(zhàn)

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用領域從大的方面可分為遙感監(jiān)測、定位跟蹤、移動信息管理、自動化和遠程控制管理，主要應用在制造業(yè)供應鏈管理，生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化，生產(chǎn)設備監(jiān)控管理，環(huán)保監(jiān)測機能源管理及工業(yè)安全生產(chǎn)等方面。Accenture公司認為產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應該在三方面發(fā)揮重要作用，即通過增加產(chǎn)品和創(chuàng)造新的混合商業(yè)模式來提升收入；開拓引領創(chuàng)新的智能技術；推動產(chǎn)業(yè)轉型。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的云平臺上傳感器應用案例較多。比如GE的汽輪機與發(fā)電機占全球市場的30%，其在風電場建設之前，利用“數(shù)字風場”數(shù)字環(huán)境來配置每個風機，效率提升約20%。沈陽機床開發(fā)出了i5智能數(shù)控機床，將客戶勞動生產(chǎn)率提高了30%～50%。

物聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對全球經(jīng)濟的影響。有人認為2020年物聯(lián)網(wǎng)的使用將帶來1.9萬億美元的生產(chǎn)力提升和1 770億美元的生產(chǎn)成本降低，對全球經(jīng)濟影響6%，未來15年，產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的投資近60萬億美元。Keruey預測，2020年物聯(lián)網(wǎng)的使用將帶來1.9萬億美元生產(chǎn)力增長和1 447億美元生產(chǎn)成本降低。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈很長，硬件和終端占25%，數(shù)據(jù)傳送通行服務占10%，云平臺占10%，軟件開發(fā)系統(tǒng)集成服務占55%。

2016年全球產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)支出為主要領域。位列第一的制造業(yè)為1 780億美元，可將其細分為制造運營，生產(chǎn)資產(chǎn)管理與維護，現(xiàn)場服務。第二大類是交通運輸業(yè)，其中供應鏈貨物監(jiān)控為559億美元，之后為運輸工具跟蹤，通信系統(tǒng)、IT安全。公用事業(yè)排第三位，為690億美元，包括IT安全、智能電網(wǎng)和醫(yī)療保健、智能城市。據(jù)Accenture研究報告，2030年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造10～15萬億美元GDP，據(jù)預測，未來15年中國將在產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域受益達1.8萬億美元，近15萬億人民幣。波斯頓分析公司認為，到2020年全球產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值將達到1 510億美元。Lux調查公司預測，未來產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場可分為三部分，即設備跟蹤，環(huán)境監(jiān)測，貨物跟蹤與人員跟蹤和其他，其中設備跟蹤占主要部分。

對產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的投資。Gartner公司預測2016年對物聯(lián)網(wǎng)新硬件投入將超過250萬美元/分鐘，2021年每小時將有100萬臺物聯(lián)網(wǎng)設備被購買和安裝，2020年連接到互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品數(shù)量增加到350億元。普華永道預測2015～2020年間，物聯(lián)網(wǎng)解決方案將獲得6萬億美元的高額投資。研發(fā)經(jīng)費主要投資在軟件和運營程序方面。2014年，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場占物聯(lián)網(wǎng)的比例為1%，2020年將為25%，且增長還在繼續(xù)，增長率高達20%。但傳感器的市場份額中，美國、日本、德國位列三甲，中國在亞洲及其他國家中占比很少。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺的供應商主要為西門子與亞馬遜，還包括ABB、施奈德等，主要的供應商中沒有中國公司，我們在這方面的自主能力還比較弱。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)面臨缺乏互聯(lián)互通標準的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)安全問題尚未得到解決；產(chǎn)業(yè)升級的數(shù)據(jù)應由制造商掌握還是由用戶掌握，界線并不明確；人員技能短缺。我們需要在產(chǎn)品技術和產(chǎn)品提供方和應用方之間架起橋梁，為不同行業(yè)、企業(yè)提供方案，而非簡單地賣一個產(chǎn)品。

產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來展望

物聯(lián)網(wǎng)是新時代信息化的重要特征，產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是未來物聯(lián)網(wǎng)應用最重要的方向，是互聯(lián)網(wǎng)+先進制造的必要支撐。產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)生產(chǎn)運營技術，集成了微電子、計算技術、通信技術、云平臺和大數(shù)據(jù)技術等，代表了信息技術新的發(fā)展領域。產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)本身也是大產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟發(fā)展有很大的貢獻。習近平總書記在十九大上提出我們國家發(fā)展不充分、不平衡，實際上我國產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也不充分、不平衡，總體上處于起步階段，產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新和網(wǎng)絡安全需要特別關注。endprint