夯實(shí)數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)研究深化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用

何震瀛

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)源于工業(yè)以太網(wǎng)和設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“第一性原理”，就是要廣泛地聯(lián)接各種機(jī)器設(shè)備和工業(yè)系統(tǒng)，由此而實(shí)現(xiàn)“聯(lián)接一管控一優(yōu)化一效益”的基本邏輯：由聯(lián)接而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，由數(shù)據(jù)采集而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸、設(shè)備實(shí)時監(jiān)測和設(shè)備行為的實(shí)時洞察，由此而有憑有據(jù)、精細(xì)化地進(jìn)行制造資源的優(yōu)化配置。

近年來，在新一代信息技術(shù)支撐下，工業(yè)產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)模式都在發(fā)生著深刻的變革：在產(chǎn)品設(shè)計階段，客戶與合作伙伴已深度參與到工業(yè)產(chǎn)品的價值創(chuàng)造過程中;在生產(chǎn)階段，生產(chǎn)要素的靈活配置使企業(yè)得以突破傳統(tǒng)邊界，可以便捷地運(yùn)用全球最頂尖的設(shè)計資源、最廉價且高質(zhì)量的制造資源實(shí)現(xiàn)智慧化全球生產(chǎn);在產(chǎn)品服務(wù)和維護(hù)階段，產(chǎn)品的使用方式、系統(tǒng)的運(yùn)維模式都在隨信息技術(shù)的發(fā)展而變化。原先的制造交付后不想管而且很難管理的這種制造模式，已經(jīng)演變?yōu)楫a(chǎn)品服務(wù)占據(jù)主導(dǎo)地位，即產(chǎn)品的價值體現(xiàn)和收費(fèi)主要發(fā)生在使用過程中。

為應(yīng)對信息技術(shù)對當(dāng)前工業(yè)制造的模式的影響、建立數(shù)字化基礎(chǔ)上的新型工業(yè)、將我國從制造大國建設(shè)為制造強(qiáng)國，需要在當(dāng)前工業(yè)中夯實(shí)數(shù)字化基礎(chǔ)，深化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。作為制造業(yè)的基礎(chǔ)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論研究、系統(tǒng)和平臺研制成為我國強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要組成部分。2017年11月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，將5G列為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并開展5G面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，協(xié)同推進(jìn)SG在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用部署。2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會召開會議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入新的階段，也面臨新的機(jī)遇。

在此背景下，各部委、各省市也已發(fā)布了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和科研計劃，北京、上海、廣東、深圳、浙江等地都將5G與工業(yè)的融合應(yīng)用作為產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的重點(diǎn)。我國是一個工業(yè)大國和網(wǎng)絡(luò)大國，近年來，在“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”方面的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用也取得了相當(dāng)成效?？陀^來講，其發(fā)展的廣度和深度與商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚有差距。

加強(qiáng)源頭技術(shù)創(chuàng)新

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的基礎(chǔ)技術(shù)非常廣泛，從傳統(tǒng)的工業(yè)控制到新興的5G通信、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等。核心技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的基礎(chǔ)，同時也需要各相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的協(xié)作和持續(xù)創(chuàng)新。例如基礎(chǔ)通信環(huán)境的穩(wěn)定，特別是5e通信的發(fā)展，一方面使設(shè)備和監(jiān)測點(diǎn)大量動態(tài)的增加成為可能，另一方面也帶來了數(shù)據(jù)的快速增長。在此背景下，過去的集中式分析和計算也將推至網(wǎng)絡(luò)邊緣，因此需要數(shù)據(jù)管理和邊緣計算等相關(guān)計算領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新。針對科學(xué)問題集中、影響深遠(yuǎn)的源頭技術(shù)，國家各部委逐步開展了研究計劃并設(shè)立了重大項(xiàng)目，著力加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在創(chuàng)新核心源頭技術(shù)的同時，多方協(xié)同合作，討論并制定了一批產(chǎn)業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的穩(wěn)步發(fā)展。

夯實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

數(shù)字化基礎(chǔ)

數(shù)字化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈的重要基礎(chǔ)之一，也是產(chǎn)業(yè)鏈提升價值井開展業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新的一項(xiàng)重要保證。當(dāng)前，我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域依然存在“煙囪林立”現(xiàn)象，而具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的全要素數(shù)字化是打通全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的有效途徑。新興技術(shù)也對傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的靜態(tài)數(shù)據(jù)表征體系提出挑戰(zhàn)。例如，5G技術(shù)為產(chǎn)業(yè)注入了新活力，需要結(jié)合大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的技術(shù)，開展并支持全要素動態(tài)特點(diǎn)、分布式特點(diǎn)表征技術(shù)研究。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)研究方面，需從三方面同時人手。

第一，針對由5G環(huán)境引起的設(shè)備和監(jiān)測點(diǎn)大量動態(tài)增長、數(shù)據(jù)量快速增長和邊緣計算需求增長，要研究并支持大規(guī)模維度增減的多層多維數(shù)據(jù)表示方式及可分布數(shù)據(jù)表示方式。第二，要研究數(shù)據(jù)與關(guān)聯(lián)的獲取方法，尤其是大規(guī)模維度上的時序數(shù)據(jù)事件挖掘方法及其分布式執(zhí)行算法。第三，要結(jié)合行業(yè)，研究工業(yè)數(shù)據(jù)表示的完整性和可用性。第一方面的研究工作旨在解決5e環(huán)境帶來的動態(tài)性問題;第二方面的研究工作旨在解決大量來自底層數(shù)據(jù)的特征表示問題;第三方面的研究工作旨在提升“面向應(yīng)用請求，刻畫并分析工業(yè)系統(tǒng)的支持能力”。第三方面的研究工作在以往常被忽視，但它對指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作來說尤為關(guān)鍵。該問題的解決有助于進(jìn)行行業(yè)資源調(diào)度、計劃協(xié)作，也有助于特征提取等升級改造。此外，利用哪些機(jī)理規(guī)則對應(yīng)用支持進(jìn)行刻畫，探索全面代價的顆粒度組合等難題，都是待解決的關(guān)鍵問題。上述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化過程的基礎(chǔ)理論研究，有望為全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈的數(shù)據(jù)協(xié)同提供堅實(shí)基礎(chǔ)。

數(shù)字化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈的重要基礎(chǔ)之一。當(dāng)前，需要積極開展基礎(chǔ)理論研究，建立產(chǎn)、學(xué)、研、用及標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟協(xié)同機(jī)制，共同推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。