近期，工信部、財政部等部委密集出臺《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計劃（2018-2020年）》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)項工作組2018年工作計劃》《2018年工業(yè)轉型升級資金工作指南》等多項旨在推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支持政策，引發(fā)市場(chǎng)廣泛關(guān)注。

業(yè)內普遍認為，隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上升為我國“制造強國”的國家戰略高度，以及產(chǎn)業(yè)支持政策的不斷落地，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。

在此，筆者需要指出的是，雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將為中國制造業(yè)“彎道超車(chē)”插上翅膀，但究竟能飛多遠，取決于三大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準的支持。

下面，讓我們從什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)談起，來(lái)了解它的前世、今生以及未來(lái)。

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？

關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的表述有很多，通用的官方定義為——

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是鏈接工業(yè)全系統、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施，是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合所形成的新興業(yè)態(tài)和應用模式，是互聯(lián)網(wǎng)從消費領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域、從虛擬經(jīng)濟向實(shí)體經(jīng)濟拓展的核心載體。

從本質(zhì)來(lái)看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是以機器、原材料、控制系統、信息系統、產(chǎn)品及人之間的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)為基礎，通過(guò)對工業(yè)數據的全面深度感知、實(shí)時(shí)傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析，實(shí)現智能控制、運營(yíng)優(yōu)化等生產(chǎn)組織方式變革。

以下是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟給出的參考功能架構圖：

從圖中可以直觀(guān)地看到，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在底層邊緣層強調設備的接入。從這個(gè)意義上說(shuō)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的定義更加擬合，可以交換使用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有何異同？

如圖 1所示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構相比互聯(lián)網(wǎng)架構體系，多了一層涉及到傳感器等設備接入的邊緣層，即從概念上多了把物理世界映射到電子世界的過(guò)程，對比互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)則是完全線(xiàn)上的電子信息的交互與分享。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在接入標準、業(yè)務(wù)模式、網(wǎng)絡(luò )拓撲、數據特性等方面相比互聯(lián)網(wǎng)會(huì )有所不同。下面逐一做簡(jiǎn)要分析：

1、標準化程度

就互聯(lián)網(wǎng)應用來(lái)說(shuō)，HTTP、HTTPS協(xié)議已成為統一應用層接入協(xié)議，借助底層TCP/IP協(xié)議族，用戶(hù)使用瀏覽器接入使用互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)利用DNS標識解析服務(wù)，可以有效的做到搜索、定位到指定網(wǎng)站，進(jìn)而完成信息的獲取。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得手機App形成另一種接入入口，但是其本質(zhì)依然遵循互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)應用設計架構MVC原理，行業(yè)標準化程度高。

對比互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準碎片化較為突出。首先，對比互聯(lián)網(wǎng)本身就是單純的IT網(wǎng)絡(luò )，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到IT網(wǎng)絡(luò )和OT網(wǎng)絡(luò )的融合，自然需要融合多通信協(xié)議和標準。其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IP化程度與互聯(lián)網(wǎng)不可同日而語(yǔ)，多種應用協(xié)議并存，如MQTT、CoAP、Modbus、PROFIBUS、私有TCP/UDP等，多數邊緣設備無(wú)法支持HTTP協(xié)議族，這也是邊緣設備計算能力差異化的側面反映。最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在設備、服務(wù)尋址方面沒(méi)有類(lèi)似DNS這樣的統一標識解析服務(wù)，解析服務(wù)同樣標準碎片化，例如Handle、OID、Ecode等分別由不同組織發(fā)起。

2、業(yè)務(wù)模式

互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)屬于輕資產(chǎn)行業(yè)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到設備投入，即涉及固定資產(chǎn)和庫存管理，屬于重資產(chǎn)。

相比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平均每隔3年迭代一次的高頻率更新?lián)Q代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迭代需要同時(shí)發(fā)生在邊端設備和服務(wù)器兩端，涉及到的不僅是上層應用軟件方面的升級，還涉及到固件甚至是硬件方面的升級，在技術(shù)換代成本和安全穩定性上是雙高門(mén)檻，很多企業(yè)不得不在技術(shù)先進(jìn)性上妥協(xié)。

也正因為技術(shù)換代的高成本、高風(fēng)險，企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前期預研和選型上更為慎重，畢竟相比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（IIOT）的設計周期普遍較長(cháng)。

3、網(wǎng)絡(luò )拓撲和系統構成

傳統互聯(lián)網(wǎng)由于采用建立在TCP/IP上的HTTP通信機制，使用B/S或C/S模式，對網(wǎng)絡(luò )拓撲的敏感性和依賴(lài)性較低，其通信轉換大多為端口轉發(fā)，基本不涉及協(xié)議轉換。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于網(wǎng)關(guān)的多協(xié)議轉換正獲得普遍應用，例如GE推出的數據采集轉換模塊Predix Machine。由于系統上下層通信依賴(lài)網(wǎng)關(guān)，因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò )拓撲較互聯(lián)網(wǎng)更敏感。同時(shí)，由于眾多設備接入，數據成指數級增長(cháng)，但是傳輸帶寬卻是有限的，因此邊緣計算節點(diǎn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署中，相比互聯(lián)網(wǎng)更具必要性。

4、數據特性

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相比，有著(zhù)完全不同的數據特性。下面，以下表1為例，列舉工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的數據特性對比。

如表 1所示，數據特性的不同直接導致系統架構設計側重點(diǎn)的不同，這也是為什么互聯(lián)網(wǎng)架構不能直接應用于IIOT（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）的原因之一，在此列舉以下幾個(gè)例子：

（1）并發(fā)連接。由于IIOT接入并發(fā)居多，這意味著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入設計需采用異步通信接入。相比Web接入，很多成熟的架構多以同步通信為主。

（2）數據時(shí)序性。IIOT接入的數據有著(zhù)很強的時(shí)間順序，數據產(chǎn)生頻率快，測點(diǎn)多，數據量巨大。傳統關(guān)系型數據庫無(wú)法滿(mǎn)足對時(shí)間序列數據的有效存儲與處理，因此需要使用專(zhuān)門(mén)的時(shí)序性數據庫例如InfluxDB等。

（3）數據關(guān)聯(lián)性。相比互聯(lián)網(wǎng)，IIOT接入的數據維度和類(lèi)型多而廣。由于是時(shí)序數據，對于突發(fā)事件而言，數據間隱含著(zhù)較強關(guān)聯(lián)性。這需要系統架構支持數據融合，以便深度挖掘數據間的關(guān)聯(lián)性，更好的支持上層業(yè)務(wù)系統決策。

（4）延時(shí)容忍度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于涉及OT網(wǎng)絡(luò )和實(shí)時(shí)控制，對系統的延時(shí)要求較互聯(lián)網(wǎng)要高得多。因此，系統延時(shí)往往需要從邊端設備就開(kāi)始規劃和設計，例如軟實(shí)時(shí)操作系統Linux有時(shí)不能滿(mǎn)足需求，基于硬實(shí)時(shí)的RTOS可有效降低邊端設備數據采集的延時(shí)不確定性。

了解了上述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的差異，再去思考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)，或許就能更加深刻地去理解其對工業(yè)制造業(yè)乃至國家發(fā)展的重要意義。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)

當前，伴隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)與工業(yè)不斷深度融合，同時(shí)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的新型工業(yè)形態(tài)不斷驅動(dòng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成世界主要工業(yè)國家搶占國際制造業(yè)競爭的重要板塊，同時(shí)也成為了各國尋求經(jīng)濟新增長(cháng)點(diǎn)的共同選擇。

目前的全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)格局以美國、德國、日本為首，紛紛以龍頭企業(yè)引領(lǐng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，迅速地推動(dòng)著(zhù)全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

在我國，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為中國制造業(yè)提供了絕佳的“彎道超車(chē)”的歷史機遇，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前也已上升為我國“制造強國”的國家戰略，逐漸覆蓋到各個(gè)領(lǐng)域，如醫療、工廠(chǎng)、基建等等。

與此同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也為金融領(lǐng)域帶來(lái)了眾多新的改變，例如它可以為產(chǎn)業(yè)供應鏈金融提供基礎信息服務(wù)，有效解決信息不透明問(wèn)題，直接有利于金融機構對企業(yè)的授信和風(fēng)險評估，進(jìn)而解決企業(yè)融資問(wèn)題。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的先行者

就目前而言，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供e-works統計的已經(jīng)超過(guò)150家。根據廠(chǎng)商背景的不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以分為ICT、工業(yè)、創(chuàng )業(yè)3個(gè)類(lèi)別，根據平臺定位又可分為資產(chǎn)優(yōu)化、資源配置和通用使能3個(gè)類(lèi)別（參見(jiàn)表2）。

其中，工業(yè)企業(yè)如西門(mén)子、三一根云偏重于資產(chǎn)優(yōu)化；海爾或美的這類(lèi)企業(yè)的重點(diǎn)在資源配置的定位；阿里巴巴、Amazon、華為等ICT企業(yè)一般偏重于通用使能的定位。此外，大多數創(chuàng )業(yè)企業(yè)團隊都是從ICT和工業(yè)企業(yè)走出來(lái)，在三類(lèi)平臺均有涉及。

需要說(shuō)明的是，源自西門(mén)子、三一根云等工業(yè)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺借助其對行業(yè)的深入理解，在IT網(wǎng)絡(luò )和OT網(wǎng)絡(luò )的融合層面具有一定優(yōu)勢，通用使能定位的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺由于其在云計算、大數據以及軟件服務(wù)領(lǐng)域積累了較多經(jīng)驗，在其工業(yè)對外數據網(wǎng)絡(luò )中更具競爭力。

不過(guò)，隨著(zhù)ICT企業(yè)和工業(yè)企業(yè)的跨界合作，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的劃分界限也開(kāi)始趨近模糊。比如，施耐德公司提供的EcoStruxure工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，其底層架構基于微軟的Microsoft Azure，還有如西門(mén)子的MindSphere則是基于SAP的Cloud Foundry開(kāi)源架構。

更進(jìn)一步，細化來(lái)說(shuō)，我們還可以根據國內外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在部署模式、運營(yíng)模式、主要功能和應用場(chǎng)景上的差異，進(jìn)行更加細致的分類(lèi)和對比，如表 3、表 4所示，從中可以看出每個(gè)平臺在功能上的不同側重點(diǎn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

從目前來(lái)看，我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設與歐美日等制造業(yè)強國處于同一起跑線(xiàn)，我國也高度重視，在《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“十三五”規劃綱要、《深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導意見(jiàn)》、《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)的指導意見(jiàn)》等戰略中都明確提出加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設。

然而，需要指出的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（IIOT），區別于互聯(lián)網(wǎng)，也區別于傳統意義上的物聯(lián)網(wǎng)（IOT），是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的特殊應用。它是平臺型產(chǎn)品，平臺型產(chǎn)品天生具有高粘連性和高遷移成本，因此選擇合適的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對企業(yè)技術(shù)升級至關(guān)重要。

在筆者看來(lái)，一個(gè)優(yōu)秀的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，支持了下述三大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)標準，才具有技術(shù)領(lǐng)先性和未來(lái)可擴展性：

1、OPC Unified Architecture 標準

OPC UA標準是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OT網(wǎng)絡(luò )的通信標準協(xié)議與數據語(yǔ)義定義標準。利用OPC UA 技術(shù)可以實(shí)現工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)總線(xiàn)等物理連接的設備、傳感器、PLC、控制系統、管理軟件等不同來(lái)源的不同協(xié)議間的數據轉換。同時(shí)，OPC UA標準的支持將有利于OT網(wǎng)絡(luò )與IT網(wǎng)絡(luò )的融合。

2、IEEE Time Sensitive Network（TSN）網(wǎng)絡(luò )

任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，只要處理多源時(shí)序數據，就需要有統一的時(shí)間認知，即統一全局時(shí)間。 傳統互聯(lián)網(wǎng)和消費級物聯(lián)網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò )內基于GPS的基準時(shí)鐘，采用NTP時(shí)鐘同步算法完成全網(wǎng)時(shí)間同步，精度一般在秒級。然而，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于需要實(shí)時(shí)控制，要求的時(shí)間精度往往在微秒級，這需要更加精確的同步算法。比如，IEEE提出的TSN網(wǎng)絡(luò )就是一個(gè)包含通用精準時(shí)間同步（gPTP）算法的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準，此標準解決2個(gè)問(wèn)題：

（1）工業(yè)通信標準的碎片化。該標準定義了以太網(wǎng)為統一物理層有線(xiàn)鏈路連接OT網(wǎng)絡(luò )和IT網(wǎng)絡(luò )，結合前文提到的OPC UA實(shí)現整體的IT與OT在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入層融合。

（2）基于Mac層的通用時(shí)間同步算法gPTP。STN下定義的802.1AS時(shí)間同步標準可應用于有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，同步精度達到微秒級，很好的滿(mǎn)足了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于時(shí)間控制精度的需求。如圖 2中綠框所示，可以看到嵌入式實(shí)時(shí)操作系統已經(jīng)開(kāi)始陸續支持PTP/gPTP時(shí)間同步算法。

3、IPv6標準

IPv6協(xié)議海量尋址空間與IOT設備的海量基數天然匹配，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IP層的未來(lái)標準協(xié)議，在中國國務(wù)院發(fā)布的《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)的指導意見(jiàn)》中，已經(jīng)明確指出需要大力發(fā)展。

值得一提的是，新一代嵌入式實(shí)時(shí)操作系統大多已經(jīng)原生兼容IPv6協(xié)議對應的RPL路由協(xié)議（參見(jiàn)圖 3），這為底層異構協(xié)議間的IP層通信，提供了操作系統級的支持。

以上簡(jiǎn)要介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的核心技術(shù)。隨著(zhù)國家對產(chǎn)業(yè)升級、創(chuàng )新、經(jīng)濟新動(dòng)能的進(jìn)一步推動(dòng)，隨著(zhù)各大技術(shù)廠(chǎng)商對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的持續投入，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造的基礎平臺，將會(huì )在整個(gè)制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中起到越來(lái)越關(guān)鍵的作用。

當萬(wàn)物互聯(lián)，企業(yè)完成IIOT化，社會(huì )是否會(huì )涌現出新的商業(yè)模式和金融融資方式呢？讓我們拭目以待！

摘自《蘇寧財富資訊》