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      工業互聯網的邊界、維度與原點
      2022-02-21 07:28:56

      工業互聯網最近頻繁出現在大眾的視野中。無論是工業還是互聯網,都牽動著社會發展的神經。本來工業沒什么好擔心的。雖然新中國工業起點很低,但是經過第一個五年計劃,就發生了巨大改變;之后又經過幾十年的發展,我國工業增加值從1952年的120億元增加到2018年的30多萬億元,成為全世界唯一擁有聯合國產業分類中所列全部工業門類的國家。然而,美國的制裁與封鎖,讓人們認識到我國工業還處在大而不強的窘境。不僅國家著急,老百姓也跟著著急。每次美國公布實體名單,工業互聯網都被人們拎出來討論一番。

      “工業互聯網是新工業革命的基石?!?/strong>

      這句話把工業互聯網的重要性提升到了一個非同一般的位置,因為工業史上的歷次工業革命極大提升了人類的物質文明。特別是中國錯失之前歷次工業革命的現實,使得我們更加重視預期中的這次新工業革命。經過七十多年的發展,我國也許有機會與其它發達國家站在同一起跑線,親身參與這次浪潮,從之前被拍在沙灘上變成如今的弄潮兒,這是歷史上前所未有的事情。工業互聯網中寄托著我國從制造大國向制造強國轉變的美好期望。

      “互聯網下半場是屬于產業互聯網?!?/strong>

      除了工業的原因,工業互聯網的吸引力還來自互聯網。如果說工業革命太久遠人們沒有耳聞目睹,那么互聯網對傳統行業的變革是人們切身感受到的。這使得人們對于工業與互聯網的結合充滿了期待。

      所以人們愿意了解學習工業互聯網。但是人們很快發現,工業互聯網當真是海納百川,覆蓋的內容林林總總、五花八門。從德國的工業4.0到美國的工業互聯網聯盟,從石油鋼鐵到物流快遞,從卡奧斯樹根到華為阿里,從PLC到Cloud。工業互聯網產業聯盟(AII)在2020年發布的工業互聯網垂直行業應用案例中,包括制造與工藝管理、產品研發設計、資源配置協同、企業運營管理、生產過程管控、設備管理服務六大應用場景,覆蓋輕工家電、船舶、機械、紡織、石化、電子信息、航空航天、鋼鐵、醫療等十幾個行業領域,涉及的技術包括5G、SDN、TSN、工業PON、SD-WAN、機器視覺、數據挖掘、工業大腦、AGV、深度學習、人工智能、大數據、AR/VR、區塊鏈、數據中心、邊緣計算、云平臺、物聯網、SaaS等,將這些年流行的計算機、通信技術一網打盡。

      看了這些案例,除了感嘆高大上,我也有疑惑:一些普通的企業信息化的項目換上了“工業互聯網”的帽子,喊著“同去、同去”,于是參加了革命——新工業革命。

      工業互聯網的邊界究竟在哪里呢?

      如果從工業自動化的視角來看,疑惑就更多了。工業互聯網作為IT(信息技術)與OT(操作技術或生產技術)技術融合的產物,理解起來有個天然的障礙:搞IT的和搞OT的兩撥人互相不懂,但有時候以為自己懂對方,更有時候以為懂自己就夠了。所以才有了工業互聯網究竟姓“工”還是姓“網”的爭論。

      梅宏院士講過一段有趣的經歷:他在和別人介紹“軟件定義”這個概念時遇到了困難,特別是“軟件定義+行業”(例如軟件定義汽車等),引來不同行業的廣泛的不認同。大家能接受的說法是,軟件作為一個工具服務于行業。梅院士自認為是“定義”這個詞太過強勢了,不容易讓人接受。如果不出圈的話,“軟件定義”接受起來就會更容易,例如軟件定義網絡(SDN)。

      “信息技術企業看工業互聯網的市場是叫得響、門檻高、看得見、摸不著 ?!?/strong>

      信息技術企業提著豬頭找不到廟門,這多尷尬。

      工業互聯網的核心在哪里?

      為了理解工業互聯網的核心與邊界,我來說點外行能聽懂的。

      如果把工業互聯網看做一個生態空間, 下面將從邊界、維度、原點三方面來解釋這個空間——1. 邊界:工業互聯網的內涵和外延不斷豐富;2. 維度:理解工業互聯網的框架;3. 原點:IT與OT的交匯點。

      1. 邊界:工業互聯網的內涵和外延不斷豐富

      我以前向別人介紹物聯網的時候,往往略去定義,坦白承認物聯網是個筐,筐中裝滿了各項具體的技術。我這樣做也是因為吸取了經驗教訓。物聯網范圍太廣泛,以至于任何定義都必然是高度抽象的,否則無法覆蓋全部內容。與其拋出一個不好解釋的定義給自己挖坑,不如老老實實承認物聯網的千姿百態。

      工業互聯網也是相似的情況,其內涵和外延不斷豐富,現如今筐里已經裝了不少東西了。

      工業互聯網甚至還有點出圈。它帶著互聯網的光環,不僅僅要解決生產環節中的問題,還要解決企業方方面面的問題,例如商業模式、資源配置、生產運營、研發創新、組織機制等。這樣一來,工業互聯網極大地拓展了邊界,與企業數字化轉型站到了一起,希望利用互聯網解決企業數字化轉型過程中的所有問題。拎著互聯網(IT技術)這個錘子,在企業中四處找找釘子。正所謂,手里有錘子,看什么都像釘子。

      這里的互聯網不僅僅是互聯網,而是先進信息技術的代稱,包括物聯網、大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等。2017年11月,國務院印發《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》,其中就涉及了互聯網、大數據、人工智能。而在此之前,工業互聯網這個詞并沒有成為主角,而是以智能制造、先進制造、制造業與互聯網融合發展等面貌出現在國家政策中。因此,至少在國內的語境下,工業互聯網蘊含工業物聯網、工業大數據、工業云、工業智能、工業區塊鏈等。

      如果有一天,工業互聯網跳出了技術圈,也未必不可能?;叵胍幌禄ヂ摼W這三個字,脫胎于計算機互聯,但是早已脫離了技術領域。比如,同學們找工作時去的互聯網公司,不再是制造網絡設備的華為思科,也不再是提供互聯網接入服務的移動聯通,而是阿里騰訊百度這樣的公司。當我第一次聽說互聯網思維的時候,我是震驚的。我以為是開放、分層、標準、瘦腰、開源、免費;結果是閉環、粘性、流量、風口、變現、紅海、藍海、反哺、頭部、腰部、下沉、裂變、賦能……以及“羊毛出在狗身上,豬來買單”。

      所以,我覺得不用太糾結什么是工業互聯網,只要是為企業數字化做貢獻,無論是在哪個階段、哪個層次、哪個角度,都和工業互聯網搭邊。當然,工業互聯網是有邊界的,就是企業數字化;工業互聯網也是有重點的,也就是我后面將要介紹的工業互聯網的原點。

      華為這樣的創新的企業,在整個人類社會數字化、智能化發展的過程中,一定是有價值的,一定會有它的一席之地。

      套用華為輪值董事長胡厚崑評價華為的話,我認為凡是對企業數字化轉型做貢獻的技術都可以算是工業互聯網技術。不同的技術從不同角度、不同層次、不同階段來切入企業數字化,解決一個個具體的問題。這就是工業互聯網的“各美其美、美人之美”。

      2. 維度:理解工業互聯網的框架

      隨著工業互聯網內涵的不斷豐富,準確概括并清晰梳理工業互聯網的內容就變得愈加困難。中國工業互聯網研究院將工業互聯網技術分為網絡、平臺、安全三部分?!熬W絡是基礎、平臺是核心、安全是保障”,這是大家耳熟能詳的。工業互聯網產業聯盟也有類似的劃分理念,分為網絡、數據、安全三部分。

      我在這里選擇一種不同的方式來構造工業互聯網的理解框架。所謂理解框架,就是我們以什么樣的線索來理解工業互聯網。因為工業互聯網包含的內容很豐富,好的理解線索可以讓我們理解起來更容易。

      我選擇用“一個趨勢、三個維度”來解釋工業互聯網。一個趨勢就是互聯——全生產要素的互聯互通。隨著聯網設備的不斷增加,工業生產中的全要素(人機料法環)逐步實現互聯互通,為未來各種可能性(例如無人工廠、個性化定制等)打下基礎。三個維度是指“全生產系統、全產業鏈、全生命周期”。整合起來,工業互聯網就是互聯在三個維度上不斷擴展。

      維度一:全生產系統互聯。企業內網的發展逐漸將企業內的BI、ERP、MES、SCADA等全生產系統連接起來,使得信息技術與生產技術深度融合。在這些生產系統中,PLC與S/A(Sensor、Actuator)工作在生產現場,它們由現場級網絡連接起來,在這一層級中,OT技術是主導。在現場級網絡之上,是車間級網絡,SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)通常接入到這一級網絡,這里也是IT技術與OT技術交匯融合的區域。再往上則是工廠級網絡,MES(Manufacturing Execution System)就連接在這一級網絡中。在這兩層網絡之間,通常架設有工業防火墻來保護工業現場的數據與設備的安全。在MES之上就是ERP(Enterprise Resource Planning)系統了,它和BI(Business Intelligence)共同連接在企業級網絡上,并通過網絡防火墻與工廠級網絡分隔。在“全生產系統”這一維度上,隨著我們逐漸遠離生產現場,OT技術的比重在逐漸下降,IT技術的比重逐漸上升,而在中間地帶則是IT與OT融合的區域。

      維度二:全產業鏈互聯。產業鏈各環節的企業,包括供應商、制造商、銷售商和金融機構等,在工業互聯網的推動下,逐漸加深合作,增強交流,協同優化,形成合力。在這一過程中,工業互聯網平臺能夠把分散在不同地區的生產設備資源、智力資源等各種核心能力整合在一起,而標識解析體系則是企業間能夠實現互聯互通的重要基礎設施。同時,跨越公網的網絡連接的安全問題也不容忽視。

      維度三:全生命周期互聯。在產品的全生命周期當中,物聯網等重要技術將使得產品永遠處于“在線”狀態,從最初的設計、制造階段,用戶就可以參與其中,實現產品的個性化定制。產品出廠后,其裝備的各種傳感器將不斷監控產品運行狀態,預測可能發生的故障,從而實現服務化延伸(其實我一直覺得叫延伸化服務更合理,也更能配合上智能化制造、個性化定制、網絡化協同)。

      我選擇以這樣的方式(“一個趨勢、三個維度”)來解釋工業互聯網,是因為我覺得好的理解框架可以讓原本模糊的理念清晰起來,讓原本無處安放的內容各安其位,讓原本有一定矛盾的說法在新框架中逐步自洽了。CAII提出的工業互聯網四大應用場景(智能化生產、網絡化協同、服務化延伸、個性化定制)可以分別對應全生產系統、全產業鏈、全生命周期的正軸、全生命周期的負軸。同樣,CAII提出的工業互聯網三大產業生態(生產端、產品端、平臺端)可以分別對應全生產系統、全生命周期、全產業鏈及全生命周期。再比如德國提出的工業4.0參考架構(RAMI4.0)中的從產品(Product)到現場設備(Field Device)、站點(Station)、企業(Enterprise)、最終直到互聯世界(Connected World)的連接層次,可以分別對應全生命周期互聯,全生產系統互聯的各個層次(現場級、車間級、企業級等),最終直到全產業鏈的互聯。

      這樣一解釋,雖然把自己的研究方向擠壓在整個全景圖中的很小的一部分,但是不得不說,確實更清晰了。

      如果從技術角度來解釋工業互聯網,我還推薦劉云浩教授在《從互聯到新工業革命》一書中提出的工業互聯網三網四層結構以及AII的工業互聯網體系架構2.0。三網四層結構最簡潔清晰,將工業互聯網劃分為“實體聯網、數據聯網、服務聯網”三網以及“智能感知、網絡互聯、數據分析、開放服務”四層。工業互聯網體系架構2.0非常全面詳細,當然也更復雜,以至于需要17張圖來解釋工業互聯網——包括1張總圖、5張子圖、以及11張子子圖。我在這里僅把總圖和部分子圖放上來,供大家參考。

      3. 原點:IT與OT的交匯點

      工業互聯網在三個維度六個方向上延伸,形成工業互聯網的空間(3D全景圖)。就像宇宙爆炸有個奇點,那么工業互聯網延伸的原點在哪里。

      我認為,工業互聯網的原點在IT與OT技術的交叉點,說得更準確一點,就是生產設備互聯。這里的互聯包括三個層次——實體互聯、數據互聯、服務互聯。物聯網經過20年的發展,已經可以提供用于物品互聯的一系列技術。盡管如此,人們發現,生產設備互聯竟然比普通物品互聯還要難。物品互聯是處女地,各項技術跑馬圈地,沒有歷史包袱,解決的是沒有上網能力的物品如何上網;而生產設備互聯是有護城河的,目前以專用的、封閉的、非標準的方式實現受限的互聯,被戲稱為“七國八制”。

      目前的生產設備互聯協議多種多樣,例如德國倍福公司主推的EtherCAT、西門子公司主推的PROFINET以及奧地利公司B&R主推的Ethernet Powerlink等等。這些專用的工業控制網絡協議都有各自的商業巨頭在推動,每一種協議都有自己的小生態圈但彼此之間無法互聯互通,更不用說與IT系統的連通了。在這樣的背景下,時間敏感網絡(TSN)作為一種開放的、標準的、統一的新一代網絡技術應運而生,一方面,TSN兼容傳統的以太網技術,可以無縫接入各種IT系統;另一方面,TSN具有精準的流量調度能力,可以為實時流量的傳輸提供確定性的超低時延,從而滿足各種生產設備對網絡傳輸的需求。

      TSN解決了實體互聯的問題,即讓各個實體能夠聽到彼此的“聲音”。為了讓它們能夠進一步理解對方的語言,即實現數據互聯與服務互聯,我們還需要OPC UA。OPC UA是OPC基金會發布的機器對機器傳輸協議,它和TSN的結合(OPC UA over TSN)將成為支撐原點(IT與OT融合)的網絡解決方案。與 TSN 一樣,OPC UA 是一種開放的標準技術,獨立于廠商,可用于廣泛的工業應用。因此,OPC UA 和TSN 的組合提供了一個全面、開放、可互操作的標準解決方案,可以滿足大多數工業通信需求。

      原點的重要性體現在它在三個維度上都處在核心位置。在全生產系統維度上,智能化生產的需要生產設備與ERP、BI系統的互聯。單純的自動化、無人化生產可以僅通過OT技術實現,而智能化生產要在這些基礎上,將來自上層ERP、BI以及下層MES、SCADA的信息等進行全局優化,最后體現在生產設備的生產過程中。在全生命周期的維度上,用戶的個性化定制最終也要體現在生產系統上,需要生產設備與用戶需求的互聯。因為工業互聯網要解決的問題是大規模個性化生產,單獨的大規模生產和個性化定制都不是難題,兩者結合起來才是難題。在全產業鏈的維度上,網絡化協同的目的是連接供應商、制造商、銷售商、與金融機構,讓企業充分利用產業鏈上下游的信息,更高效的管理生產資源,而這些最終也要體現到生產系統上,需要生產設備與產業鏈上下游的互聯。

      原點不一定是最受關注的點,也不一定是最先取得突破的點。在工業互聯網中,我覺得,最容易產生效果、最吸引眼球的應該是全生命周期這個維度上的各類應用;而其原點,即生產設備互聯,恰恰相反,是最難取得突破、最硬核的點,也是離普通人最遠、最沒有感受的點,更是應該投入力量解決的基礎關鍵點。

      總結

      工業互聯網的邊界在企業數字化,核心趨勢是生產全要素之間更廣泛的互聯互通,互聯互通在全生產系統、全產業鏈、全生命周期三個維度上展開,三個維度的原點在于生產設備的互聯,這也正是IT與OT技術的交匯點。有了邊界、維度、原點,工業互聯網的空間也就形成了。各項技術與各類應用在這個空間中各就各位,共同推動工業升級。這就是工業互聯網的“美美與共,天下大同”。

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      韓正強調,要始終堅持問題導向,盯緊群眾關心、社會影響大的重點問題,扎實做好食品安全工作。要加強源頭治理,嚴格規范農藥獸藥使用管理,持續凈化產地環境,從源頭上遏制污染食品流入市場、流向餐桌。要深化標準體系建設,借鑒國際經驗,強化跟蹤評估,加快制訂修訂監管急需的限量指標和檢驗方法。要強化科技支撐,推廣新技術新手段,探索建立全國統一的食品安全信息追溯平臺,加強大數據分析運用,提高監管針對性有效性。要及時回應社會關切,增加工作透明度,促進全社會共同關心、共治共享食品安全。各地區和有關部門要加強組織領導,嚴格落實責任,形成工作合力,確保各項任務落到實處、見到實效。

      中共中央政治局委員、國務院副總理、國務院食品安全委員會副主任胡春華,國務委員、國務院食品安全委員會副主任王勇出席會議并講話。

      市場監管總局、公安部、農業農村部、國家衛生健康委、海關總署等部門負責同志作了發言。國務院食品安全委員會成員單位和有關部門負責人參加會議,食品安全委員會專家委員會有關專家列席會議。

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