淺談我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑研究

李國勇

（深圳市寶安信息管道管理有限公司，廣東 深圳 518101）

0 引 言

在悠悠歷史長河中，人類先后經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，使得人類社會科技水平得以飛躍。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，人們不斷探索在新的信息時(shí)代如何利用現(xiàn)代信息科技和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，給傳統(tǒng)行業(yè)賦能，進(jìn)而推動第四次工業(yè)革命。2013 年以來，世界各科技強(qiáng)國先后提出對應(yīng)的戰(zhàn)略，如德國的“工業(yè)4.0”、美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和日本的“智慧工廠”等。習(xí)近平總書記在第十九次全國代表大會中指出，加快建設(shè)制造強(qiáng)國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合[1]。2017 年11 月19 日，國務(wù)院發(fā)布了《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》，成為了我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的首部指導(dǎo)性綱領(lǐng)文件，也標(biāo)志著我國將利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在世界各科技強(qiáng)國之前搶先實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命的勝利。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個新興概念，它是新一代通信技術(shù)與工業(yè)深度融合的產(chǎn)物，為工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供了實(shí)現(xiàn)路徑，是第四次工業(yè)革命的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在世界各國都是一個新興產(chǎn)物，目前并沒有一個很好的樣板可以進(jìn)行學(xué)習(xí)，也不知道如何才能取得先機(jī)，獲得成功。故此，摸索出一條中國特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)道路，研究其發(fā)展路徑是現(xiàn)階段工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的一個重要任務(wù)。

1 我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起步雖然晚于世界各國，但目前在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的框架、標(biāo)準(zhǔn)、測試、安全、國際合作等方面的發(fā)展總體與發(fā)達(dá)國家同步。2016 年，由工業(yè)、信息通信業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的單位共同發(fā)起成立了匯聚政產(chǎn)學(xué)研的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。在聯(lián)盟的努力下，聯(lián)合各相關(guān)單位共同編寫并發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0》[2]。經(jīng)過三年的發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在原有1.0 版本的基礎(chǔ)上，結(jié)合世界與我國信息技術(shù)的發(fā)展和落實(shí)部署的需要，為更好地定義層次架構(gòu)、功能劃分和接口等，于2019 年發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0》。2021 年，根據(jù)“十四五”規(guī)劃和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃（2021—2023 年）》，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟又發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系3.0》。隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)體系也在不斷發(fā)展和完善?？傮w而言，我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以概括為網(wǎng)絡(luò)體系領(lǐng)域、平臺體系領(lǐng)域、安全體系領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域四個方面的發(fā)展。

1.1 網(wǎng)絡(luò)體系領(lǐng)域發(fā)展

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的血管，而一個血管的優(yōu)劣將直接影響著本體的健康與可持續(xù)發(fā)展。從我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出開始，夯實(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)就作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要任務(wù)之一。目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系采用了成熟、高可靠、低時(shí)延的光纖網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的5G 技術(shù)作為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合了標(biāo)識解析和邊緣計(jì)算等方面。為指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟開展了《工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)EPON 系統(tǒng)技術(shù)要求》等一系列網(wǎng)絡(luò)傳輸和安全的標(biāo)準(zhǔn)制定。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，目前軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）、確定性網(wǎng)絡(luò)（DetNet）、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）、工業(yè)無線、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)等重點(diǎn)領(lǐng)域也在加快技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)布局[3]。針對標(biāo)識解析和邊緣計(jì)算也先后開展制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我國也在不斷探索“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合的應(yīng)用場景。

1.2 平臺體系領(lǐng)域發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個多行業(yè)、多層次的集合體，它既涵蓋了工業(yè)范疇的材料方、設(shè)計(jì)方和生產(chǎn)方，又包括了互聯(lián)網(wǎng)范疇的服務(wù)提供商、內(nèi)容提供商和使用者。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要一個平臺作為互聯(lián)互通的載體，才能使多方面進(jìn)行耦合。故此平臺體系就成為了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的中樞。我國《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃（2021—2023 年）》中提出，到2023年，工業(yè)企業(yè)及設(shè)備上云數(shù)量會比2020 年翻一番，打造3 ～5 家有國際影響力的綜合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、70 個行業(yè)區(qū)域特色平臺、一批特定技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)型平臺[4]。目前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺也算是百花齊放。截至2021 年12 月，全國有影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)超過150 個。其中不乏百度、阿里、騰訊、華為等國內(nèi)科技、互聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)的身影。

1.3 安全體系領(lǐng)域發(fā)展

安全體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康保障。隨著國際關(guān)系的復(fù)雜化，我國逐漸意識到信息安全的重要性。國家已發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全總體要求》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全防護(hù)要求》等標(biāo)準(zhǔn)，并開展《數(shù)控系統(tǒng)商用密碼應(yīng)用技術(shù)要求》等安全領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的編制工作[3]。

1.4 應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展

應(yīng)用的發(fā)展能夠賦予工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)活力。我國在軟件應(yīng)用領(lǐng)域已領(lǐng)先西方大部分國家，優(yōu)勢在于更加理解人們的應(yīng)用需求、更人性化。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也繼承了這些優(yōu)點(diǎn)，逐步形成了平臺化設(shè)計(jì)、智能化制造、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸和數(shù)字化管理等新模式新生態(tài)[3]。同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也已經(jīng)延伸至設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售的各個環(huán)節(jié)。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的困境

盡管我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展日益成熟，但仍存在較多影響其健康發(fā)展的問題。

2.1 我國工業(yè)領(lǐng)域軟硬件自主研發(fā)程度不足

目前，我國在科技領(lǐng)域軟硬件研發(fā)方面，對比西方發(fā)達(dá)國家來說，仍存在一些差距。國內(nèi)工業(yè)設(shè)備與國外設(shè)備相比在技術(shù)和精密性上仍存在不足，致使我國大部分工廠仍較多使用國外進(jìn)口設(shè)備，從而難以支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu)化應(yīng)用，制約了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用[5]。而導(dǎo)致這一問題的主要原因是：首先，一直以來我國科技的發(fā)展較大程度上是以基于現(xiàn)有國際常用或開源的軟硬件進(jìn)行二次開發(fā)為主，自身缺少核心的專利和技術(shù)；其次，國內(nèi)企業(yè)僅有少數(shù)龍頭企業(yè)會投入資金進(jìn)行核心技術(shù)研發(fā)，大部分企業(yè)既不愿意投入，也難以在市場中尋找到具備核心技術(shù)開發(fā)能力的人才。

2.2 信息安全的形勢仍不樂觀

核心技術(shù)的缺失，除了影響我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自主發(fā)展，也容易造成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息安全問題。從操作系統(tǒng)方面，國內(nèi)的工業(yè)設(shè)備會使用微軟系統(tǒng)、Linux 或Unix 作為基礎(chǔ)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心技術(shù)均掌握在國外，存在一定的信息風(fēng)險(xiǎn)。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面來看，目前我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要部署在互聯(lián)網(wǎng)和5G 網(wǎng)絡(luò)中，再加上操作系統(tǒng)等核心技術(shù)屬于國外的先天不足，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息安全防范難度非常大，總體形勢仍不樂觀。

2.3 我國大部分工廠的信息化程度仍然不高

目前盡管計(jì)算機(jī)不斷普及，但是我國大部分工廠的信息化程度仍然不夠。部分工廠只有簡單的OA 系統(tǒng)，生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化程度低。據(jù)統(tǒng)計(jì)2017 年我國企業(yè)設(shè)備數(shù)字化率和數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率分別為44.8%、39.0%[5]。工廠向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的難度是很大的，主要有以下兩方面：

（1）工廠往數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要大量的資金。工業(yè)是一個高投入的行業(yè)，前期既需要人力，還需要大量的設(shè)備投入。而中小企業(yè)在采購設(shè)備時(shí)如果選擇價(jià)格較高的數(shù)字化設(shè)備，其成本顯然難以承受。

（2）企業(yè)對信息化投入雖有熱情，但行業(yè)指導(dǎo)不足，企業(yè)害怕對信息化投資失敗，無從下手[6]。隨著近幾年信息化的高速發(fā)展，越來越多的企業(yè)管理者看到了信息化為企業(yè)的管理和發(fā)展提供的有力支持。但是也有很多企業(yè)盲目地投入信息化，既沒有起到任何效果，也浪費(fèi)了資金。久而久之，中小企業(yè)對于信息化的投入都保持一種觀望的態(tài)度。

2.4 園區(qū)云設(shè)施發(fā)展程度參差不齊

從目前國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展情況來看，構(gòu)建園區(qū)云是智慧園區(qū)的發(fā)展趨勢，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。但目前我國工業(yè)園區(qū)大部分都是處于信息化程度較低、企業(yè)信息化相對獨(dú)立的狀態(tài)。同時(shí)大部分工業(yè)園區(qū)也暫未有提供相關(guān)的園區(qū)云基礎(chǔ)的條件。而補(bǔ)建設(shè)園區(qū)云又會存在投資主體的問題。若該部分由園區(qū)產(chǎn)權(quán)單位投資，雖能轉(zhuǎn)嫁到承租企業(yè)中，但其資金回溯時(shí)間較久；而且建設(shè)園區(qū)云對于信息化程度較低的企業(yè)反而是增加其經(jīng)營成本，企業(yè)的參與度不高，建設(shè)難以落實(shí)。若由企業(yè)聯(lián)合建設(shè)，又缺少牽頭主體，而且各企業(yè)需求和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以執(zhí)行。若由政府建設(shè)，其涉及的資金龐大，經(jīng)過新冠疫情，政府的資金也愈發(fā)緊張，難以推進(jìn)。

2.5 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺缺少統(tǒng)一管理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的呈現(xiàn)方式，其優(yōu)劣直接影響到企業(yè)加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的熱情。目前全國有影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)超過150 個。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的蓬勃發(fā)展可以說是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的福音，但是也可能是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的制約因素之一。在筆者看來，建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，本應(yīng)是為了建立一個共享的平臺來解決各個工業(yè)產(chǎn)業(yè)的信息孤島問題，而目前每一個互聯(lián)網(wǎng)平臺其實(shí)就相當(dāng)于一個獨(dú)立的互聯(lián)網(wǎng)，平臺之間少有的聯(lián)系使得各個平臺成為了一個孤島。我國的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，其顯著的特點(diǎn)是用戶數(shù)量多和資源豐富，人們樂于使用這種具有各種資源和交流方便的平臺。若無法打通各個平臺之間的信息壁壘，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就等于只是一個各行業(yè)的局域網(wǎng)，無法實(shí)現(xiàn)真正的互聯(lián)互通，打通生產(chǎn)業(yè)的橫向和縱向交流。

3 關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的建議

發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)2035 年智能制造是我國的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)中國夢的重要路徑之一。我國從發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)至今已經(jīng)有6 個年頭，針對其架構(gòu)及其涵蓋的各個領(lǐng)域都在不斷地探索和發(fā)展過程中[7-10]。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在全世界范圍內(nèi)暫未有一個可以照搬的成功模式，故此我們必須走出中國特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)道路。鑒于我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況，本文給出以下幾點(diǎn)建議。

3.1 進(jìn)一步推進(jìn)強(qiáng)基計(jì)劃，引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)

要想成為科技強(qiáng)國，關(guān)鍵還是要加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)教育。我國改革開放以來一直處于高速發(fā)展階段，時(shí)代的背景促使教育主要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，對基礎(chǔ)科學(xué)的教育重視不夠。隨著關(guān)鍵核心技術(shù)發(fā)展不足等問題的凸顯，我國已意識到基礎(chǔ)學(xué)科的重要性，并于2020 年開展了強(qiáng)基計(jì)劃，目前全國已有39 家高校成為試點(diǎn)高校。在此基礎(chǔ)上，政府還應(yīng)該制定鼓勵企業(yè)進(jìn)行關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)的政策，例如在稅收、業(yè)務(wù)開展等方面制定一定的優(yōu)惠政策，引導(dǎo)企業(yè)加大核心技術(shù)研發(fā)的投入，使得強(qiáng)基計(jì)劃得以良性循環(huán)，使培養(yǎng)出來的人才可以發(fā)揮所長。

3.2 制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成熟度發(fā)展指引

為鼓勵企業(yè)加入和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，政府應(yīng)該牽頭制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成熟度發(fā)展指引。通過定義不同層級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展程度，為相關(guān)單位評估自身的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平提供更加客觀的參考；同時(shí)也使企業(yè)得以良性發(fā)展，避免盲目、激進(jìn)式的轉(zhuǎn)變，真正成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的得益方，加強(qiáng)企業(yè)對投資信息化發(fā)展的信心，從而使更多的企業(yè)有興趣加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

3.3 建設(shè)獨(dú)立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)，保障信息安全

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò)是關(guān)乎整個產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素，同時(shí)也應(yīng)該上升為國家安全戰(zhàn)略的核心網(wǎng)絡(luò)之一。若工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)共在同一鏈路上，萬一發(fā)生信息安全攻擊，將會使我國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)癱瘓。故此，工信部門應(yīng)該牽頭建設(shè)一個獨(dú)立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)，使得其物理上與互聯(lián)網(wǎng)隔離，如此既可以確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全性，又可以提供一個高效低時(shí)延的通信網(wǎng)絡(luò)。此種方式可以為企業(yè)設(shè)備上線提供良好的安全保障措施。

3.4 政府層面應(yīng)該統(tǒng)籌運(yùn)營平臺

目前，各個地方和龍頭企業(yè)都開展平臺建設(shè)，但是平臺的質(zhì)量千差萬別。多個平臺之間沒有一個有效的機(jī)制進(jìn)行互聯(lián)互通，將來會導(dǎo)致一個個信息孤島的產(chǎn)生。同時(shí)龍頭企業(yè)建立平臺，其主要是以運(yùn)營為目的。故此，政府層面應(yīng)該主動牽頭，將平臺建設(shè)納入電子政務(wù)范疇，打通各已有平臺的互聯(lián)互通，將其納為二級、三級平臺，龍頭企業(yè)在此平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行二級、三級的應(yīng)用延伸。由此既可以保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的有效發(fā)展，也有利于政府對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的了解與統(tǒng)籌。

4 結(jié) 語

本文主要分析了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀，總結(jié)了發(fā)展過程中的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了一條具有中國特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展道路。文中建議進(jìn)一步推進(jìn)強(qiáng)基計(jì)劃，引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)；制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成熟度發(fā)展指引；建設(shè)獨(dú)立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)；呼吁政府層面統(tǒng)籌運(yùn)營平臺。由此才能推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的成功建設(shè)，促進(jìn)我國工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。