“新基建”背景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)發(fā)展新圖景

■ 賽迪智庫(kù) 穎昌 孫剛 管桐 張朝

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的產(chǎn)物，是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，是支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的關(guān)鍵載體，將為新一代信息技術(shù)的集群性突破、協(xié)同性創(chuàng)新與融合性應(yīng)用帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，正加快形成新技術(shù)加速融合、新模式加速培育、新生態(tài)加速構(gòu)建的新圖景。

5G：打通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)最后一公里的橋梁

1.技術(shù)簡(jiǎn)析

5G 作為新一輪科技革命的核心通用技術(shù)，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵新型基礎(chǔ)設(shè)施。與WIFI、光纖、藍(lán)牙等連接形式相比，5G 網(wǎng)絡(luò)具有低時(shí)延、高可靠性、高帶寬、大連接等特性，能更加有效的滿足工業(yè)場(chǎng)景高精度、高穩(wěn)定、高速率的應(yīng)用需求，將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新應(yīng)用提供重要網(wǎng)絡(luò)支撐。

2.融合應(yīng)用場(chǎng)景

相對(duì)于3G、4G 等消費(fèi)型互聯(lián)網(wǎng)，5G 網(wǎng)絡(luò)是更加貼近工業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)超過(guò)80%的5G 應(yīng)用場(chǎng)景將發(fā)生在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)垂直領(lǐng)域。一是強(qiáng)化邊緣感知，基于5G 技術(shù)支持，加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)數(shù)據(jù)采集能力，獲取大容量、高質(zhì)量、高速率的數(shù)據(jù)信息。二是遠(yuǎn)程輔助控制，基于5G 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建生產(chǎn)線信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程的監(jiān)控、分析和管理，包括基于5G 的遠(yuǎn)程監(jiān)控、裝配輔助、運(yùn)維和巡檢輔助等。三是人機(jī)協(xié)同作業(yè)，包括基于eMBB 和移動(dòng)性場(chǎng)景的AGV、云化機(jī)器人等，基于uRLLC 場(chǎng)景的工業(yè)機(jī)械遠(yuǎn)程控制、柔性機(jī)械臂等。四是強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)劃工業(yè)領(lǐng)域5G 專用網(wǎng)絡(luò)，避免頻譜干擾，從而滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜需求。

3.相關(guān)建議

一是引導(dǎo)企業(yè)加快利用5G 技術(shù)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)改造，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制，夯實(shí)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”發(fā)展基礎(chǔ)。二是做好頻譜規(guī)劃和行業(yè)監(jiān)管，開展工業(yè)領(lǐng)域5G 應(yīng)用功能性、性能性、適配性、安全性等方面的測(cè)試驗(yàn)證，不斷推動(dòng)技術(shù)升級(jí)和功能迭代。三是加強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，通過(guò)采用認(rèn)證、加密完整性保護(hù)、隔離等技術(shù)，有效提高5G 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)水平。

數(shù)據(jù)中心：構(gòu)建海量工業(yè)數(shù)據(jù)處理體系

1.技術(shù)簡(jiǎn)析

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及多種傳感器的廣泛應(yīng)用，貫穿制造業(yè)生產(chǎn)全流程、全產(chǎn)業(yè)鏈、全產(chǎn)品生命周期的數(shù)字化描述與大數(shù)據(jù)分析成為可能，以多模態(tài)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)、高通量為特征的工業(yè)大數(shù)據(jù)逐漸成為支撐制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源。目前，我國(guó)數(shù)據(jù)中心全球市場(chǎng)份額僅占美國(guó)五分之一，發(fā)展前景空間巨大，預(yù)計(jì)2020-2025年中國(guó)IDC 市場(chǎng)規(guī)模將累計(jì)達(dá)到萬(wàn)億元?！斑吘墧?shù)據(jù)中心+大規(guī)模數(shù)據(jù)中心”將共同構(gòu)建起海量工業(yè)數(shù)據(jù)采集、處理和分析的服務(wù)體系，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)加速落地。

2.融合應(yīng)用場(chǎng)景

一是構(gòu)建邊緣智能數(shù)據(jù)中心。打造邊緣數(shù)據(jù)中心，以超低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延接入海量、異構(gòu)、多樣性數(shù)據(jù)，構(gòu)建“云計(jì)算+邊緣計(jì)算”的新型數(shù)據(jù)處理模式，加速數(shù)據(jù)處理能力由云端下沉，滿足萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代企業(yè)帶寬、時(shí)延、安全方面特定需求。二是構(gòu)建云端大數(shù)據(jù)分析中心。一方面，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各類數(shù)據(jù)資源的匯聚、處理、分析、共享和應(yīng)用，支撐生產(chǎn)要素優(yōu)化配置，促進(jìn)制造業(yè)升級(jí)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)發(fā)展。另一方面，對(duì)產(chǎn)業(yè)資源的統(tǒng)籌管理、精確對(duì)接與智能調(diào)配，發(fā)揮數(shù)據(jù)作為核心生產(chǎn)要素參與價(jià)值創(chuàng)造和分配的能力，加速產(chǎn)業(yè)上下游供應(yīng)鏈協(xié)同。

3.相關(guān)建議

一是圍繞協(xié)議解析、邊緣計(jì)算等基礎(chǔ)共性技術(shù)開展協(xié)同攻關(guān)，夯產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。二是優(yōu)化數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一布局，與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)災(zāi)備等進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，引導(dǎo)各地因地制宜有序推動(dòng)數(shù)據(jù)中心規(guī)范化、綠色化發(fā)展。三是擴(kuò)大現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模，積極推進(jìn)分行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，構(gòu)建基于云、網(wǎng)、邊深度融合的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，滿足工業(yè)領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算需求。四是探索建設(shè)國(guó)際化數(shù)據(jù)中心，鼓勵(lì)我國(guó)數(shù)據(jù)中心建設(shè)企業(yè)豐富服務(wù)種類，創(chuàng)新服務(wù)模式，積極拓展海外市場(chǎng)。

人工智能：提高工業(yè)PaaS 層核心競(jìng)爭(zhēng)力

1.技術(shù)簡(jiǎn)析

人工智能具有自感知、自學(xué)習(xí)、自執(zhí)行、自決策、自適應(yīng)等特征，其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的本質(zhì)是通過(guò)打造狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、精準(zhǔn)執(zhí)行、科學(xué)決策的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)閉環(huán)，以應(yīng)對(duì)工業(yè)場(chǎng)景的不確定性和復(fù)雜性。目前，工業(yè)智能仍處于發(fā)展探索時(shí)期，工業(yè)人工智能的關(guān)鍵技術(shù)、場(chǎng)景應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)發(fā)展均處在起步階段。

2.融合應(yīng)用場(chǎng)景

深度學(xué)習(xí)和知識(shí)圖譜是人工智能在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的兩種主要技術(shù)形式。其中，深度學(xué)習(xí)主要解決了工業(yè)場(chǎng)景中的識(shí)別、監(jiān)控、推理、預(yù)測(cè)等問(wèn)題，適用于不可見的復(fù)雜問(wèn)題，應(yīng)用于設(shè)備故障定位、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、工藝流程優(yōu)化等工業(yè)場(chǎng)景;知識(shí)圖譜主要解決了工業(yè)要素的挖掘、分析、建模、可視化等問(wèn)題，適用于認(rèn)知明確的問(wèn)題，適用于集團(tuán)輔助決策、供應(yīng)鏈精益化管理、生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)測(cè)等工業(yè)場(chǎng)景。

3.相關(guān)建議

一是引導(dǎo)民營(yíng)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等擴(kuò)大在人工智能共性研發(fā)領(lǐng)域資源投入，吸引社會(huì)資本進(jìn)一步加大投資參與力度。二是引導(dǎo)企業(yè)針對(duì)場(chǎng)景痛點(diǎn)開發(fā)人工智能產(chǎn)品。提升高質(zhì)量人工智能應(yīng)用有效供給能力，防止出現(xiàn)“為AI 而AI”的現(xiàn)象。三是加強(qiáng)人才培養(yǎng)，推動(dòng)人工智能一級(jí)學(xué)科的建設(shè)工作，增設(shè)試點(diǎn)院校，加快人工智能學(xué)科發(fā)展。

區(qū)塊鏈：奠定多方共治、互信共享的數(shù)字基礎(chǔ)

1.技術(shù)簡(jiǎn)析

區(qū)塊鏈具有分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)等傳輸、權(quán)限隱私保護(hù)、記錄不可逆等特點(diǎn)，有利于增強(qiáng)研發(fā)、制造、管理、運(yùn)維等環(huán)節(jié)物流、商流、信息流和資金流的透明可信度，從而提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程組織運(yùn)轉(zhuǎn)效率。依托其交易可溯源、難篡改等特性，將有助于完善企業(yè)上下游間、生產(chǎn)者消費(fèi)者間的信任機(jī)制，節(jié)約社會(huì)信任成本。

2.融合應(yīng)用場(chǎng)景

在邊緣層，區(qū)塊鏈可應(yīng)用于可信身份、可信傳輸、可信邊緣智能等可信工業(yè)數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景。在IaaS 層，區(qū)塊鏈主要應(yīng)用于分布式工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在PaaS 層，區(qū)塊鏈可應(yīng)用于可信數(shù)據(jù)管理、工業(yè)分布式賬本、狀態(tài)溯源、智能合約等模型共享和微服務(wù)生產(chǎn)、集成場(chǎng)景。在工業(yè)應(yīng)用層，區(qū)塊鏈主要面向銷售、租賃、回收等場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全程可追溯，提高產(chǎn)品信息可信度。

3.相關(guān)建議

一是采取包容審慎原則，建立健全區(qū)塊鏈監(jiān)管框架，制定相關(guān)法律法規(guī)，營(yíng)造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展生態(tài)。二是鼓勵(lì)建立產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同工作機(jī)制，積極開展技術(shù)創(chuàng)新夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，突破性能、安全、兼容性等技術(shù)瓶頸。三是強(qiáng)化示范引領(lǐng)作用，加快推進(jìn)區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的試點(diǎn)示范，促進(jìn)區(qū)塊鏈在具體場(chǎng)景應(yīng)用落地。

AR/VR：打造工業(yè)人機(jī)交互新模式

1.技術(shù)簡(jiǎn)析

AR/VR 等作為對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的人機(jī)界面新技術(shù)形式，通過(guò)多源信息融合，構(gòu)建實(shí)時(shí)性、互動(dòng)式、沉浸式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真系統(tǒng)，有利于提高人機(jī)交互體驗(yàn)與效率、拓展人類感知能力、改變產(chǎn)品形態(tài)和服務(wù)模式。

2.融合應(yīng)用場(chǎng)景

在研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品在各種環(huán)境中的狀態(tài)實(shí)時(shí)模擬仿真，能夠動(dòng)態(tài)直觀反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能等變化，助力研發(fā)人員提高效率。在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造工作場(chǎng)景的真實(shí)還原，打造人機(jī)協(xié)同工作場(chǎng)景，減少員工培訓(xùn)周期，提高生產(chǎn)效率。在倉(cāng)儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)，通過(guò)標(biāo)簽化處理與自動(dòng)化提示，能夠幫助員工準(zhǔn)確識(shí)別產(chǎn)品信息，提高分揀速度和準(zhǔn)確度。在銷售服務(wù)環(huán)節(jié)，將為顧客參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供可視化渠道，降低參與門檻，實(shí)現(xiàn)定制化服務(wù)。

3.相關(guān)建議

一是加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同合作，推動(dòng)近眼顯示、渲染處理、感知交互等基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研究。二是豐富產(chǎn)品有效供給，加強(qiáng)開源社區(qū)建設(shè)，吸引更多開發(fā)者參與AR/VR 應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)。三是發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)支撐作用，建立產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同機(jī)制，健全虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系。