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工業(yè)互聯網

【“工業(yè)互聯網”系列科普問答】③工業(yè)互聯網包含哪些內容?

2025China.cn   2021年08月09日

  黨中央、國務院高度重視工業(yè)互聯網發(fā)展,習近平總書記多次對發(fā)展工業(yè)互聯網作出重要指示,2017年提出深入實施工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略,兩次為相關產業(yè)活動致賀信,強調5G與工業(yè)互聯網的融合將加速數字中國、智慧社會建設,加速中國新型工業(yè)化進程,為中國經濟發(fā)展注入新動能?!笆奈濉币?guī)劃對工業(yè)互聯網做出明確部署,政府工作報告連續(xù)四年要求發(fā)展工業(yè)互聯網。工業(yè)和信息化部堅決貫徹落實黨中央、國務院決策部署,會同相關部門印發(fā)《工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》,明確未來三年工業(yè)互聯網發(fā)展目標和重點任務。為了更準確理解工業(yè)互聯網的情況,工業(yè)互聯網產業(yè)聯盟組織產業(yè)界系統(tǒng)梳理了工業(yè)互聯網相關內容,開通了工業(yè)互聯網系列科普問答欄目。

  問:工業(yè)互聯網包含哪些內容?

  工業(yè)互聯網包含網絡、平臺、數據、安全,它既是工業(yè)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(yè)態(tài)、新產業(yè),將重塑企業(yè)形態(tài)、供應鏈和產業(yè)鏈。

  網絡體系是基礎。工業(yè)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(yè)外網、企業(yè)內網。典型技術包括傳統(tǒng)的工業(yè)總線、工業(yè)以太網以及創(chuàng)新的時間敏感網絡(TSN)、確定性網絡、5G等技術。企業(yè)外網根據工業(yè)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(yè)各地機構、上下游企業(yè)、用戶和產品。企業(yè)內網用于連接企業(yè)內人員、機器、材料、環(huán)境、系統(tǒng),主要包含信息(IT)網絡和控制(OT)網絡。當前,內網技術發(fā)展呈現三個特征:IT和OT正走向融合,工業(yè)現場總線向工業(yè)以太網演進,工業(yè)無線技術加速發(fā)展。數據互通是通過對數據進行標準化描述和統(tǒng)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(tǒng)一架構(OPC UA)、消息隊列遙測傳輸(MQTT)、數據分發(fā)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(tǒng)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(yè)、跨地區(qū)、跨行業(yè)的數據共享共用。我國標識解析體系包括五大國家頂級節(jié)點、國際根節(jié)點、二級節(jié)點、企業(yè)節(jié)點和遞歸節(jié)點。國家頂級節(jié)點是我國工業(yè)互聯網標識解析體系的關鍵樞紐,國際根節(jié)點是各類國際解析體系跨境解析的關鍵節(jié)點,二級節(jié)點是面向特定行業(yè)或者多個行業(yè)提供標識解析公共服務的節(jié)點,遞歸節(jié)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(jié)點。標識解析應用按照載體類型可分為靜態(tài)標識應用和主動標識應用。靜態(tài)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(fā)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(jié)點發(fā)送解析請求。

  平臺體系是中樞。工業(yè)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(yè)互聯網的“操作系統(tǒng)”,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(yè)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(yè)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(yè)經驗知識轉化為平臺上的模型庫、知識庫,并通過工業(yè)微服務組件方式,方便二次開發(fā)和重復調用,加速共性能力沉淀和普及。四是應用創(chuàng)新。面向研發(fā)設計、設備管理、企業(yè)運營、資源調度等場景,提供各類工業(yè)APP、云化軟件,幫助企業(yè)提質增效。

  數據體系是要素。工業(yè)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(yè)性。工業(yè)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(yè)知識和工業(yè)機理。制造業(yè)千行百業(yè)、千差萬別,每個模型、算法背后都需要長期積累和專業(yè)隊伍,只有深耕細作才能發(fā)揮數據價值。三是復雜性。工業(yè)互聯網運用的數據來源于“研產供銷服”各環(huán)節(jié),“人機料法環(huán)”各要素,ERP、MES、PLC等各系統(tǒng),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(zhàn)。

  安全體系是保障。工業(yè)互聯網安全體系涉及設備、控制、網絡、平臺、工業(yè)APP 、數據等多方面網絡安全問題,其核心任務就是要通過監(jiān)測預警、應急響應、檢測評估、功能測試等手段確保工業(yè)互聯網健康有序發(fā)展。與傳統(tǒng)互聯網安全相比,工業(yè)互聯網安全具有三大特點。一是涉及范圍廣。工業(yè)互聯網打破了傳統(tǒng)工業(yè)相對封閉可信的環(huán)境,網絡攻擊可直達生產一線。聯網設備的爆發(fā)式增長和工業(yè)互聯網平臺的廣泛應用,使網絡攻擊面持續(xù)擴大。二是造成影響大。工業(yè)互聯網涵蓋制造業(yè)、能源等實體經濟領域,一旦發(fā)生網絡攻擊、破壞行為,安全事件影響嚴重。三是企業(yè)防護基礎弱。目前我國廣大工業(yè)企業(yè)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(yè)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(yè)互聯網連接人、機、物、系統(tǒng)以及全產業(yè)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(yè)互聯網直接涉及工業(yè)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(yè)化程度相對較低。工業(yè)互聯網面向千行百業(yè),必須與各行業(yè)各領域技術、知識、經驗、痛點緊密結合。上述特點決定了工業(yè)互聯網的多元性、專業(yè)性、復雜性更為突出,也決定了發(fā)展工業(yè)互聯網非一日之功、難一蹴而就,需要持續(xù)發(fā)力、久久為功。

  來源:工業(yè)和信息化部信息通信管理局

(轉載)

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