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        湖州數字經濟技術研究院
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        【“工業互聯網”系列科普問答】③工業互聯網包含哪些內容?

        2021年08月16日

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        工業互聯網包含哪些內容?


        工業互聯網包含網絡、平臺、數據、安全,它既是工業數字化、網絡化、智能化轉型的基礎設施,也是互聯網、大數據、人工智能與實體經濟深度融合的應用模式,同時也是一種新業態、新產業,將重塑企業形態、供應鏈和產業鏈。

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        網絡體系是基礎。工業互聯網網絡體系包括網絡互聯、數據互通和標識解析三部分。網絡互聯實現要素之間的數據傳輸,包括企業外網、企業內網。典型技術包括傳統的工業總線、工業以太網以及創新的時間敏感網絡(TSN)、確定性網絡、5G等技術。企業外網根據工業高性能、高可靠、高靈活、高安全網絡需求進行建設,用于連接企業各地機構、上下游企業、用戶和產品。企業內網用于連接企業內人員、機器、材料、環境、系統,主要包含信息(IT)網絡和控制(OT)網絡。當前,內網技術發展呈現三個特征:IT和OT正走向融合,工業現場總線向工業以太網演進,工業無線技術加速發展。數據互通是通過對數據進行標準化描述和統一建模,實現要素之間傳輸信息的相互理解,數據互通涉及數據傳輸、數據語義語法等不同層面。其中,數據傳輸典型技術包括嵌入式過程控制統一架構(OPC UA)、消息隊列遙測傳輸(MQTT)、數據分發服務(DDS)等;數據語義語法主要指信息模型,典型技術包括語義字典、自動化標記語言(automation ML)、儀表標記語言(Instrument ML)等。標識解析體系實現要素的標記、管理和定位,由標識編碼、標識解析系統和標識數據服務組成,通過為物料、機器、產品等物理資源和工序、軟件、模型、數據等虛擬資源分配標識編碼,實現物理實體和虛擬對象的邏輯定位和信息查詢,支撐跨企業、跨地區、跨行業的數據共享共用。我國標識解析體系包括五大國家頂級節點、國際根節點、二級節點、企業節點和遞歸節點。國家頂級節點是我國工業互聯網標識解析體系的關鍵樞紐,國際根節點是各類國際解析體系跨境解析的關鍵節點,二級節點是面向特定行業或者多個行業提供標識解析公共服務的節點,遞歸節點是通過緩存等技術手段提升整體服務性能、加快解析速率的公共服務節點。標識解析應用按照載體類型可分為靜態標識應用和主動標識應用。靜態標識應用以一維碼、二維碼、射頻識別碼(RFID)、近場通信標識(NFC)等作為載體,需要借助掃碼槍、手機APP等讀寫終端觸發標識解析過程。主動標識通過在芯片、通信模組、終端中嵌入標識,主動通過網絡向解析節點發送解析請求。

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        平臺體系是中樞。工業互聯網平臺體系包括邊緣層、IaaS、PaaS和SaaS四個層級,相當于工業互聯網的“操作系統”,有四個主要作用。一是數據匯聚。網絡層面采集的多源、異構、海量數據,傳輸至工業互聯網平臺,為深度分析和應用提供基礎。二是建模分析。提供大數據、人工智能分析的算法模型和物理、化學等各類仿真工具,結合數字孿生、工業智能等技術,對海量數據挖掘分析,實現數據驅動的科學決策和智能應用。三是知識復用。將工業經驗知識轉化為平臺上的模型庫、知識庫,并通過工業微服務組件方式,方便二次開發和重復調用,加速共性能力沉淀和普及。四是應用創新。面向研發設計、設備管理、企業運營、資源調度等場景,提供各類工業APP、云化軟件,幫助企業提質增效。

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        數據體系是要素。工業互聯網數據有三個特性。一是重要性。數據是實現數字化、網絡化、智能化的基礎,沒有數據的采集、流通、匯聚、計算、分析,各類新模式就是無源之水,數字化轉型也就成為無本之木。二是專業性。工業互聯網數據的價值在于分析利用,分析利用的途徑必須依賴行業知識和工業機理。制造業千行百業、千差萬別,每個模型、算法背后都需要長期積累和專業隊伍,只有深耕細作才能發揮數據價值。三是復雜性。工業互聯網運用的數據來源于“研產供銷服”各環節,“人機料法環”各要素,ERP、MES、PLC等各系統,維度和復雜度遠超消費互聯網,面臨采集困難、格式各異、分析復雜等挑戰。

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        安全體系是保障。工業互聯網安全體系涉及設備、控制、網絡、平臺、工業APP 、數據等多方面網絡安全問題,其核心任務就是要通過監測預警、應急響應、檢測評估、功能測試等手段確保工業互聯網健康有序發展。與傳統互聯網安全相比,工業互聯網安全具有三大特點。一是涉及范圍廣。工業互聯網打破了傳統工業相對封閉可信的環境,網絡攻擊可直達生產一線。聯網設備的爆發式增長和工業互聯網平臺的廣泛應用,使網絡攻擊面持續擴大。二是造成影響大。工業互聯網涵蓋制造業、能源等實體經濟領域,一旦發生網絡攻擊、破壞行為,安全事件影響嚴重。三是企業防護基礎弱。目前我國廣大工業企業安全意識、防護能力仍然薄弱,整體安全保障能力有待進一步提升。

        與消費互聯網相比,工業互聯網有著諸多本質不同。一是連接對象不同。消費互聯網主要連接人,場景相對簡單。工業互聯網連接人、機、物、系統以及全產業鏈、全價值鏈,連接數量遠超消費互聯網,場景更為復雜。二是技術要求不同。工業互聯網直接涉及工業生產,要求傳輸網絡的可靠性更高、安全性更強、時延更低。三是用戶屬性不同。消費互聯網面向大眾用戶,用戶共性需求強,但專業化程度相對較低。工業互聯網面向千行百業,必須與各行業各領域技術、知識、經驗、痛點緊密結合。上述特點決定了工業互聯網的多元性、專業性、復雜性更為突出,也決定了發展工業互聯網非一日之功、難一蹴而就,需要持續發力、久久為功。




        來源:工業和信息化部信息通信管理局、浙江省自動化協會

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