基于服務(wù)轉(zhuǎn)型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)研究

盧光明 郭利

（1.北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 100018；2.國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心，北京 100040）

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)定位

（一）國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)規(guī)范

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了2022 年第13 號中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)公告，批準(zhǔn)發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42021-2022《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》，這是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域發(fā)布的首個國家標(biāo)準(zhǔn)?！豆I(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》國家標(biāo)準(zhǔn)圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和升級改造，規(guī)范了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠內(nèi)、工廠外網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的目標(biāo)架構(gòu)和功能要求，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實施框架和安全要求，有助于加快構(gòu)建高質(zhì)量的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，有助于引導(dǎo)全行業(yè)全產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平提升，對于加速我國產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有非常重要的意義。

該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)三類企業(yè)主體的類型，即工業(yè)制造企業(yè)、工業(yè)服務(wù)企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)企業(yè)制定了七類互聯(lián)主體的連接方案。七類互聯(lián)主體主要包括在制品、智能機器、工廠控制系統(tǒng)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）、在用智能產(chǎn)品、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以及用戶。對七類互聯(lián)主體基于聯(lián)系功能的多樣化形成八種互聯(lián)類型，即智能機器與工廠控制系統(tǒng)的互聯(lián)、在制品與智能機器之間的互聯(lián)、在制品與管理軟件的互聯(lián)、智能機器與智能機器的互聯(lián)、工廠控制系統(tǒng)與工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）的互聯(lián)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）與用戶的互聯(lián)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）與協(xié)作平臺的互聯(lián)、智能產(chǎn)品與工廠的互聯(lián)[1]。這些互聯(lián)類型可以抽象為包括設(shè)計能力、生產(chǎn)能力、商業(yè)能力以及為用戶服務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能力等的能力要求，如圖1 所示。

圖1 GB/T 42021—2022《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》架構(gòu)圖

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)框架的技術(shù)定位及其前提假設(shè)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)框架從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要素的層面，細(xì)致地描述和定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接框架，而且重點從網(wǎng)絡(luò)互連和數(shù)據(jù)互通的角度構(gòu)建起了整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化體系。而在應(yīng)用層面，則通過接入各種工業(yè)軟件、工業(yè)APP 等應(yīng)用系統(tǒng)，對生產(chǎn)系統(tǒng)進行實時控制、運動控制、生產(chǎn)管理、辦公應(yīng)用，對在制品、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境、操作人員等進行監(jiān)控和管理，實現(xiàn)智能工廠、智能產(chǎn)品的構(gòu)建，建立起與用戶、生產(chǎn)分支機構(gòu)、主要供應(yīng)商等外部主要干系人的緊密互動和同步協(xié)作。

因此，該標(biāo)準(zhǔn)隱含如下幾個前提假設(shè)：第一，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首先是一個相對技術(shù)性的活動，能夠從技術(shù)角度定義和把握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展；第二，數(shù)據(jù)應(yīng)用是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)智能是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中應(yīng)該特別強調(diào)的技術(shù)重點；第三，連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心，保證生產(chǎn)系統(tǒng)各要素的充分、有效連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重點。因此，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種各樣的連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，具有很強的技術(shù)導(dǎo)向性，而對企業(yè)業(yè)務(wù)則很少涉及。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要與企業(yè)具體業(yè)務(wù)發(fā)展對接

總體來說，該標(biāo)準(zhǔn)主要是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用為核心構(gòu)建的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，與企業(yè)的具體業(yè)務(wù)特征以及企業(yè)管理與業(yè)務(wù)總體的服務(wù)化轉(zhuǎn)型趨勢結(jié)合較少。而事實上，在具體實踐中這樣的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型趨勢以及企業(yè)業(yè)務(wù)的具體轉(zhuǎn)型才是影響企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體規(guī)劃、分步實施的戰(zhàn)略關(guān)鍵。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的科學(xué)制定、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)各部分邏輯關(guān)系的確定以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的具體架構(gòu)設(shè)計、選型和實施策略選擇等因素，對企業(yè)實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)和內(nèi)容進行整體規(guī)劃、全面系統(tǒng)地指導(dǎo)企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的階段性發(fā)展進程、協(xié)調(diào)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合應(yīng)用、及時地滿足企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要都具有重要的作用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要依據(jù)企業(yè)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型來展開，只有這樣才可以有效利用企業(yè)的資源，促進企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)，滿足企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。

事實上，在具體的實踐活動中企業(yè)需要從生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的大背景下來理解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施，必須緊密結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的業(yè)務(wù)和管理需求，才能夠有效地指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的具體實施，找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具體的實施路徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)個性化定制等服務(wù)轉(zhuǎn)型的必要技術(shù)手段，因此不僅需要從技術(shù)角度來考慮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，而且還需要從生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的角度來設(shè)計服務(wù)型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，構(gòu)建起服務(wù)化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系。支持業(yè)務(wù)發(fā)展才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和實施的根本，我們相信隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深入，相關(guān)的行業(yè)實踐標(biāo)準(zhǔn)也會逐漸成熟，成為企業(yè)進行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實踐的業(yè)務(wù)參考，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與商業(yè)應(yīng)用的完美融合。

二、生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型趨勢及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)架構(gòu)

（一）生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型是全球的發(fā)展趨勢

服務(wù)化轉(zhuǎn)型早在20 世紀(jì)80 年代就已經(jīng)出現(xiàn)，只是在不同的歷史時期，服務(wù)的表現(xiàn)形式與服務(wù)的發(fā)展程度存在差異。三十多年前，Vandermerwe 和Rada 于1988 年最先提出服務(wù)化一詞（the servitization of manufacturing）。當(dāng)時對其的初步定義是，制造企業(yè)由僅僅提供物品或物品與附加服務(wù)向“物品—服務(wù)包”的轉(zhuǎn)變，而且這種附加服務(wù)會越來越多，甚至超過產(chǎn)品自身的價值本身。

這種完整的“服務(wù)包”包括物品、服務(wù)、支持、自我服務(wù)和知識，并且服務(wù)在整個“包”中居于主導(dǎo)地位，是產(chǎn)品增加值的主要來源，也是產(chǎn)品價值創(chuàng)新的重要源泉。1999 年，White 等學(xué)者也提出，制造業(yè)的服務(wù)化就是制造商的角色由物品提供者向服務(wù)提供者轉(zhuǎn)變，并指出這是一種動態(tài)的變化過程，企業(yè)和產(chǎn)品都可能處于服務(wù)化過程之中，并用“servicizing”來一詞來表述服務(wù)化，強調(diào)制造企業(yè)需要隨著消費者服務(wù)需求的變化進行調(diào)整。相對于產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性，這樣的服務(wù)化強調(diào)了服務(wù)過程的動態(tài)性。2000 年，Reiskin 將產(chǎn)品的服務(wù)化轉(zhuǎn)型定義為“企業(yè)從以生產(chǎn)產(chǎn)品為中心向以提供服務(wù)為中心的轉(zhuǎn)變”，這就更加強調(diào)了企業(yè)整體組織結(jié)構(gòu)、運營方式的轉(zhuǎn)變，要求整個企業(yè)從相對穩(wěn)定的產(chǎn)品生產(chǎn)向服務(wù)化轉(zhuǎn)變，強調(diào)了所有生產(chǎn)要素組織和配置方面的全面轉(zhuǎn)移，尤其是人員結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、崗位和人員素質(zhì)要求的轉(zhuǎn)移[2]。

（二）服務(wù)化轉(zhuǎn)型的層次與結(jié)構(gòu)

2003 年，Szalavetz 提出，制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型具有兩層含義。首先是企業(yè)內(nèi)部資源分配和調(diào)度概念的首次提出，認(rèn)為制造企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型首先是內(nèi)部資源組織的服務(wù)化轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)制造企業(yè)由原先的基于制造的專業(yè)化分工向基于部門之間服務(wù)協(xié)同的專業(yè)化分工協(xié)作轉(zhuǎn)型。其次才是與產(chǎn)品相關(guān)的對顧客外部服務(wù)的提供。沒有組織良好的外部服務(wù)就很難實現(xiàn)對顧客外部服務(wù)質(zhì)量的提升。因為，服務(wù)化轉(zhuǎn)型是企業(yè)內(nèi)外部一體化的轉(zhuǎn)型，不僅是簡單的技術(shù)應(yīng)用，還是企業(yè)“由內(nèi)向外”的整體性、系統(tǒng)性的變革。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用，制造行業(yè)的服務(wù)化、層次化和結(jié)構(gòu)化的趨勢更加明顯。

生產(chǎn)制造企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型是企業(yè)經(jīng)營管理重心的根本轉(zhuǎn)變。從根本上來說，制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)將傳統(tǒng)的以制造為中心的思維，轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶櫩蜑橹行?、以客戶的消費場景為中心，以提供更加完整的物品、服務(wù)、知識等支持為核心的商業(yè)創(chuàng)新行為。在信息技術(shù)的加持下，平臺經(jīng)濟成為新的產(chǎn)品形態(tài)，因此有學(xué)者認(rèn)為服務(wù)化就是把既有的實物產(chǎn)品作為各種基于互聯(lián)網(wǎng)的工具或接口，從而向顧客提供與物品相關(guān)的、更加豐富多樣性的增值服務(wù)，同時為制造業(yè)的增值服務(wù)提供了更多商業(yè)和技術(shù)發(fā)明拓展的可能性。同時，提出制造企業(yè)向顧客提供更豐富的服務(wù)是服務(wù)化演進向更加高級階段發(fā)展的基本路徑，也就是說制造企業(yè)可能會最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧兇獾姆?wù)和解決方案提供商，為消費者提供更加豐富多樣的服務(wù)，而不再僅僅是產(chǎn)品銷售[3]。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持的企業(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)型

充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的感知作用、聯(lián)結(jié)作用、計算作用，賦能企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理，提升企業(yè)內(nèi)外部的協(xié)作效率，重塑企業(yè)與市場的關(guān)系、企業(yè)與用戶的關(guān)系，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)價值鏈的更高效協(xié)同，以場景化服務(wù)為核心構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)價值體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)下承擔(dān)的重要職責(zé)，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的最大價值。只有這樣才能夠在企業(yè)總體發(fā)展的框架下衡量每一項工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用價值，找到提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展路徑的方法。

因此，基于企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以產(chǎn)品的服務(wù)化轉(zhuǎn)型、企業(yè)商業(yè)模式的服務(wù)化轉(zhuǎn)型，以及企業(yè)經(jīng)營管理的服務(wù)化轉(zhuǎn)型等業(yè)務(wù)內(nèi)容為核心和重點來展開，讓技術(shù)為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能。而且更為重要的是，企業(yè)可能根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需要，組織和應(yīng)用不同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)，謀劃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的階段性發(fā)展重點，制訂根據(jù)業(yè)務(wù)需求建立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)階段性節(jié)點和具體的發(fā)展路徑，安排工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的投入和產(chǎn)出分析架構(gòu)，衡量每一項技術(shù)的投入和可能的產(chǎn)出。圖2 展示了基于服務(wù)價值導(dǎo)向的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的幾個重點業(yè)務(wù)維度，以及這些業(yè)務(wù)維度中形成的新興技術(shù)與商業(yè)應(yīng)用的良性互動。

圖2 基于服務(wù)價值導(dǎo)向的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

（四）重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)化轉(zhuǎn)型中的組織體系性支持

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)各領(lǐng)域的影響有些是直接的，有些則是間接的。如果單純地從技術(shù)的角度分析則會很容易過分地強調(diào)那些可見的、直接的作用，而忽視那些間接的作用。但是事實上，很多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施過程中遇到的難題，都是由那些不可見的、間接的因素所引發(fā)的，如企業(yè)文化、制度的轉(zhuǎn)型，既可以被認(rèn)為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果，也可以被認(rèn)為是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的動力和原因，而且其作用也很難科學(xué)、量化地衡量。但是從實踐經(jīng)驗來看，很多看似技術(shù)性的問題背后都是文化問題，是文化和制度落后于技術(shù)發(fā)展，或者是對技術(shù)應(yīng)用抱有不切實際的期望所造成的。

因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的最主要依據(jù)應(yīng)該是企業(yè)的業(yè)務(wù)架構(gòu)，依據(jù)的是企業(yè)的戰(zhàn)略構(gòu)想，而技術(shù)應(yīng)該是實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和戰(zhàn)略構(gòu)想的工具。為了實現(xiàn)企業(yè)自身的經(jīng)營性業(yè)務(wù)目標(biāo)，企業(yè)可以根據(jù)需要靈活應(yīng)用各種技術(shù)手段，采取不同的技術(shù)措施，選擇不同的技術(shù)方案。企業(yè)的業(yè)務(wù)架構(gòu)、戰(zhàn)略架構(gòu)是指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的邏輯中心，因此在規(guī)劃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，需要從企業(yè)全局發(fā)展進行綜合布局，以避免顧此失彼，限制了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加有效的應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。

三、支持企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)化轉(zhuǎn)型與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)機理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)支持和技術(shù)手段，需要重新整合和編排生產(chǎn)制造資源，重新評估各種生產(chǎn)資源在未來新的市場結(jié)構(gòu)中的價值，重新定位自身服務(wù)能夠給消費者創(chuàng)造的價值。具體來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在這樣的生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型中要承擔(dān)以下幾個方面的職能，以推動生產(chǎn)系統(tǒng)向服務(wù)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，推動生產(chǎn)制造系統(tǒng)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型升級，適應(yīng)時代的變化，為消費者提供更加個性化、更好體驗感的產(chǎn)品和服務(wù)。

（一）生產(chǎn)系統(tǒng)更加“有序化”的集成

站在系統(tǒng)的角度，想要解決企業(yè)各生產(chǎn)系統(tǒng)、各生產(chǎn)要素間的通信問題，把原先散亂、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、缺乏面向服務(wù)整合的各系統(tǒng)間的、主要基于自動化的互聯(lián)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛诜?wù)的新型聯(lián)結(jié)，鍛造出企業(yè)的新興技術(shù)能力和業(yè)務(wù)能力。這就需要利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將企業(yè)業(yè)務(wù)梳理成更規(guī)范、可治理、可動態(tài)演進的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)。這樣的服務(wù)化轉(zhuǎn)型往往要求企業(yè)追求比高效生產(chǎn)更加復(fù)雜的服務(wù)性、場景性的目標(biāo)，因此需要有一個更加柔性化、敏捷性的，由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)支持的新型生產(chǎn)系統(tǒng)。而這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠“大顯身手”的地方。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行生產(chǎn)制造的技術(shù)規(guī)范、服務(wù)管理規(guī)范，實現(xiàn)靈活性和規(guī)范性的高效平衡，讓生產(chǎn)制造系統(tǒng)在面向服務(wù)的轉(zhuǎn)型升級過程實現(xiàn)更加“有序化”的集成，讓各種原材料、生產(chǎn)設(shè)備、各種裝備等實現(xiàn)更高效的重組、更動態(tài)的集成，使生產(chǎn)系統(tǒng)能夠按照市場和業(yè)務(wù)發(fā)展的需求實現(xiàn)動態(tài)協(xié)同和演進。

（二）生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)知識“復(fù)用”

知識“復(fù)用”是指實現(xiàn)知識層面的服務(wù)化轉(zhuǎn)型。生產(chǎn)制造系統(tǒng)是一個由各種不同功能的模塊組成的系統(tǒng)，以完成個性化產(chǎn)品生產(chǎn)和個性化服務(wù)為企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)。因此，從功能的角度出發(fā)來理解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)制造系統(tǒng)的重構(gòu)，不斷重新集成和整合，可以認(rèn)為是將生產(chǎn)制造系統(tǒng)中實現(xiàn)特定功能的“知識”封裝，即將業(yè)務(wù)邏輯抽象成可復(fù)用、可組裝的“知識”，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些知識聯(lián)結(jié)起來，實現(xiàn)特定的個性化產(chǎn)品和服務(wù)功能組合，然后進一步通過服務(wù)的有序化、智能化編排，高效利用“知識”和基于場景的“數(shù)據(jù)”實現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速重組和有序化集成。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會將原先固有的業(yè)務(wù)功能轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄓ玫臉I(yè)務(wù)服務(wù)知識，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯基于“知識共享”的快速復(fù)用，解決傳統(tǒng)生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的“緊耦合”問題，以及由此造成的生產(chǎn)制造中知識的“提取”和“復(fù)用”問題。

（三）生產(chǎn)系統(tǒng)工藝的“智能化”編排服務(wù)

借助于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，更進一步實現(xiàn)智能化的編排，而生產(chǎn)系統(tǒng)的“有序”集成和知識的“復(fù)用”必然在一定程度需要借助人工智能技術(shù)來實現(xiàn)。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是智能化的網(wǎng)絡(luò)，而且是一種基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的智能網(wǎng)絡(luò)，是能夠進行自主決策的智能網(wǎng)絡(luò)，是人類智能和人工智能充分交互的生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)決策網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)不僅使具體的生產(chǎn)工藝能夠得到有效的改善，而且能夠通過工藝系統(tǒng)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)迅速實現(xiàn)工藝系統(tǒng)的改進，能夠?qū)崿F(xiàn)基于工藝改進的生產(chǎn)知識系統(tǒng)的不斷更新和優(yōu)化、個性化生產(chǎn)計劃的智能編排、生產(chǎn)BOM 系統(tǒng)的自動化匹配，以及生產(chǎn)質(zhì)量管理和生產(chǎn)操作規(guī)范的自動化、智能化生成和優(yōu)化。

（四）企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)化和創(chuàng)新型響應(yīng)體系建構(gòu)

企業(yè)需要對自身的生產(chǎn)制造職能進行必要的解耦和重新組合，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)化和創(chuàng)新需求。具體來說，就是將生產(chǎn)職能抽象成可復(fù)用、可組裝的各種服務(wù)，甚至是微服務(wù)，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些服務(wù)聯(lián)結(jié)起來。這樣就要求將傳統(tǒng)職能型的企業(yè)架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)化的企業(yè)架構(gòu)，以適應(yīng)生產(chǎn)底層技術(shù)架構(gòu)系統(tǒng)的變化，進一步提升企業(yè)對外服務(wù)的能力。如果說前兩個層面是從生產(chǎn)系統(tǒng)資源調(diào)用、系統(tǒng)功能復(fù)用、系統(tǒng)性知識復(fù)用等專業(yè)技術(shù)層面來解決生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)化轉(zhuǎn)型方面的領(lǐng)域問題，則該創(chuàng)新層面主要是解決企業(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)型中的綜合性、系統(tǒng)性問題，以及更高層面的服務(wù)資源整合方面的問題。在該業(yè)務(wù)服務(wù)化創(chuàng)新環(huán)節(jié)主要是將傳統(tǒng)的以業(yè)務(wù)驅(qū)動的企業(yè)管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)牽引的新型組織方式，實現(xiàn)企業(yè)整體組織方式和文化的服務(wù)化變革。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)業(yè)務(wù)單元封裝成一項項“功能性服務(wù)”的同時，企業(yè)中的每個管理人員、操作人員也會相應(yīng)地實現(xiàn)服務(wù)化的職能和崗位分解，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)企業(yè)管理和經(jīng)營的高效服務(wù)化轉(zhuǎn)型，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為企業(yè)的底層“操作系統(tǒng)”，如圖3 所示。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力生產(chǎn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型機理圖

四、基于服務(wù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)創(chuàng)新

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種復(fù)雜的感知計算和決策系統(tǒng)

作為企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的技術(shù)手段和工具，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是一種信息互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，更是支持?jǐn)?shù)據(jù)采集和處理、模型計算的智慧網(wǎng)絡(luò)，提供生產(chǎn)決策支持的網(wǎng)絡(luò)，甚至是直接進行智能決策的網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不僅包括網(wǎng)絡(luò)交換機、PLC 等傳統(tǒng)的自動化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備，還包括各種類型的多模態(tài)傳感器、云端的邊緣計算系統(tǒng)、微服務(wù)計算系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)等信息處理模塊和子系統(tǒng)。只有這樣集感知、傳輸、存儲、計算、決策等多種功能于一體的綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)才能夠承擔(dān)這樣的企業(yè)服務(wù)化重構(gòu)職能，實現(xiàn)企業(yè)預(yù)期的服務(wù)轉(zhuǎn)型目標(biāo)，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和商業(yè)訴求。

面向服務(wù)（SOA）的思想其實一直是主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、軟件架構(gòu)、計算架構(gòu)、存儲架構(gòu)等IT 架構(gòu)的一種主流思想，也是整個IT 系統(tǒng)演進的重要方向。就軟件架構(gòu)來說，面向服務(wù)是面向?qū)ο笏枷胫蟮囊环N新的思維模式，其核心特征就是以松耦合、粗粒度的服務(wù)單元來快速、敏捷地構(gòu)建新的軟件系統(tǒng)。作為一種思想，SOA不涉及具體的實現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)，是一種純粹的軟件架構(gòu)形式和系統(tǒng)計算形式，只是通過服務(wù)調(diào)用的形式來調(diào)用各種數(shù)據(jù)資源、計算資源，以實現(xiàn)軟件動態(tài)構(gòu)建、靈活調(diào)整服務(wù)的目標(biāo)。

（二）應(yīng)該是傳統(tǒng)SOA 架構(gòu)的升級

傳統(tǒng)的SOA 架構(gòu)是面向服務(wù)的架構(gòu)，即企業(yè)的IT 系統(tǒng)由服務(wù)組成，企業(yè)的各個應(yīng)用系統(tǒng)是由許多標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)件“組裝”起來的，組成應(yīng)用系統(tǒng)的各個服務(wù)之間是一種松耦合的關(guān)系。在軟件行業(yè)中，基于這種服務(wù)的編程思想表現(xiàn)為函數(shù)和模塊的調(diào)用，即把經(jīng)常用到的代碼塊、函數(shù)和模塊定義為基于服務(wù)的功能模塊，以實現(xiàn)被稱為系統(tǒng)調(diào)用的功能模塊，按照業(yè)務(wù)需求進行靈活調(diào)用。而在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 SOA 架構(gòu)則不僅是基于服務(wù)的調(diào)用，更是基于各種網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模協(xié)同的調(diào)用和復(fù)用，是更大層面的調(diào)用。而且調(diào)用的形式也不再局限于SOAP、WSDL、UDDI 等服務(wù)協(xié)議，而是更加開放地利用各種接口技術(shù)，滿足服務(wù)化的調(diào)用要求。因此，從總體上來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)也不再局限于傳統(tǒng)SOA 的服務(wù)總線（ESB）技術(shù)，而會根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)化發(fā)展的需要，靈活構(gòu)建有線無線混合、云端與邊緣協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。

圖4 傳統(tǒng)SOA 架構(gòu)圖及其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的借鑒

這樣的服務(wù)型架構(gòu)形式能夠滿足生產(chǎn)系統(tǒng)的需求，尤其是針對離散型生產(chǎn)系統(tǒng)中各部分工藝需要隨個性化定制要求靈活集成、快速解耦的特點，能夠保證基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各種功能服務(wù)的松耦合和敏捷集成。而且優(yōu)秀的面向特定應(yīng)用領(lǐng)域的模塊可以以開源或者開放的商業(yè)化形式對外發(fā)布，全球的開發(fā)人員都可以利用這些模塊來開發(fā)自己的應(yīng)用程序，從而減少大量重復(fù)性的代碼編寫工作。并且這樣的開放形式，還能夠保證通用性較強的功能模塊得到不斷更新、優(yōu)化和維護，實現(xiàn)功能的不斷迭代。如很多編程語言中的類庫中保存著很多已經(jīng)相對成熟的開發(fā)模塊，有相關(guān)需求的編程人員和企業(yè)可以調(diào)用其中的程序進行敏捷開發(fā)和改進，同時極好地支持了該編程語言的普及，豐富了編程語言的生態(tài)。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以借鑒微服務(wù)架構(gòu)

現(xiàn)在正迅速崛起和發(fā)展的微服務(wù)架構(gòu)可以實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的去中心化，去掉了ESB 企業(yè)總線，可以更加靈活地根據(jù)生產(chǎn)需要組織網(wǎng)絡(luò)，編排相關(guān)的計算資源，以實現(xiàn)面向服務(wù)的生產(chǎn)資源的靈活調(diào)配。同時，服務(wù)化的思想進入企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于服務(wù)的解耦和重構(gòu)模式建構(gòu)中，使企業(yè)內(nèi)外部資源真正實現(xiàn)基于服務(wù)的組件化，打造出敏捷的個性化定制生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)。與此同時，云計算技術(shù)，尤其是容器技術(shù)的出現(xiàn)，為微服務(wù)架構(gòu)的實現(xiàn)提供了更便利的條件，比如能夠支持更小的單元部署，每個服務(wù)可以通過類似Node 或者Spring Boot 等技術(shù)實現(xiàn)進程管理，并與其他進程協(xié)同，實現(xiàn)整個系統(tǒng)更加徹底的松耦合，能夠更好地滿足企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的需要。這樣基于微服務(wù)架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就可以更好地契合企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型，如圖5所示。

圖5 微服務(wù)架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

五、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展趨勢分析

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用實施指南》標(biāo)準(zhǔn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)做了說明，即“通過工業(yè)經(jīng)濟全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，支撐服務(wù)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型，不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)”。該目標(biāo)高屋建瓴地提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)任務(wù)和建設(shè)目標(biāo)，對尚處于建設(shè)初期的我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了非常有價值的指導(dǎo)，對于指導(dǎo)我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的參考價值。結(jié)合整個市場消費發(fā)展趨勢的服務(wù)化轉(zhuǎn)型分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢，其主要呈現(xiàn)出以下幾個方面的特點。

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)必須與企業(yè)業(yè)務(wù)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型相結(jié)合

企業(yè)主體在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中需要與自身的業(yè)務(wù)特點相結(jié)合，與企業(yè)所處的行業(yè)整體發(fā)展?fàn)顩r相結(jié)合，否則企業(yè)很難找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落腳點。而且企業(yè)只有以業(yè)務(wù)發(fā)展作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，才能夠找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的具體技術(shù)解決方案，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為生產(chǎn)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展服務(wù)，為企業(yè)的商業(yè)價值創(chuàng)新服務(wù)。而不是讓企業(yè)的業(yè)務(wù)“削足適履”，以適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)邏輯發(fā)展的要求。因此，每個企業(yè)需要根據(jù)相關(guān)實施標(biāo)準(zhǔn)，進行本地化改造，而不是直接“生搬硬套”地執(zhí)行各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)必須在更大范圍內(nèi)與企業(yè)的文化建設(shè)和管理理念轉(zhuǎn)型相結(jié)合

其實無論是智能制造，還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其背后的訴求都是制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型，為消費者提供更加滿意的服務(wù)體驗。個性化制造只是這種服務(wù)化的典型體現(xiàn)，而且相對于個性化制造，制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型更能夠準(zhǔn)確地體現(xiàn)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型基本特征和根本價值訴求。因為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的管理訴求，除了個性化制造之外，還需要從根本上改變企業(yè)的組織管理形式，甚至改造企業(yè)文化，實現(xiàn)企業(yè)管理決策的人性化和服務(wù)化，只有這樣才能保證生產(chǎn)個性化的真正落地。支持企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的根本，是主導(dǎo)其演進的根本邏輯。而且在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，真正的難點不是技術(shù)應(yīng)用，而是管理理念和企業(yè)文化的根本性變革。由此可見，當(dāng)前的企業(yè)轉(zhuǎn)型更關(guān)鍵的是文化轉(zhuǎn)型，而不是技術(shù)轉(zhuǎn)型。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)必須與企業(yè)具體的管理實踐轉(zhuǎn)型相結(jié)合

生產(chǎn)制造企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型是一個技術(shù)問題，同時又不是單純的技術(shù)問題，從根本上講，生產(chǎn)制造企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型是更廣泛意義上的文化問題，但需要從具體的管理入手，才能夠保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是企業(yè)經(jīng)營管理的變革，是企業(yè)中每個人意識的變革，以及企業(yè)激勵和監(jiān)管體系的變革。雖然這樣的變革在很大程度上是由技術(shù)變革所引起的，但是技術(shù)只是起到“導(dǎo)火索”的作用，真正引發(fā)改變的是具體的組織、具體的部門、具體的每個人。這就需要伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，建立起新的、更加細(xì)致的、更加與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相匹配的管理體系，否則任何新技術(shù)的應(yīng)用給企業(yè)帶來的影響可能只是暫時的，從長期來看，不僅起不到預(yù)期的效果，更可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因為生產(chǎn)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型是一個系統(tǒng)工程，技術(shù)只在其中起到工具性作用。這不是生產(chǎn)制造企業(yè)智能化升級的目標(biāo)，企業(yè)的智能化目標(biāo)應(yīng)該是在技術(shù)的加持下，組織中每個部門、每個人、每個商業(yè)合作伙伴的智能化，從而提供更加智能化的服務(wù)。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必須是開放的網(wǎng)絡(luò)，本身需要不斷優(yōu)化升級

服務(wù)的動態(tài)性要求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是開放的網(wǎng)絡(luò)，可以通過各種不同的接口技術(shù)，構(gòu)建起基于服務(wù)動態(tài)性需求的開放的生產(chǎn)制造體系?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能技術(shù)，以及邊緣計算技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是開放的，甚至是可以實現(xiàn)自組織的網(wǎng)絡(luò)。多模態(tài)的感知技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、邊緣計算技術(shù)將成為驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不斷演進和發(fā)展的新型動力。而從根本上來說，業(yè)務(wù)的開放性以及基于開放性而構(gòu)建的服務(wù)化不斷轉(zhuǎn)型，能根據(jù)市場和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為消費者提供更加滿意的服務(wù)，是促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷演進的動力。當(dāng)然，技術(shù)本身也會推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但是技術(shù)必須符合業(yè)務(wù)的發(fā)展。