呂建東，劉建華，李紫云

（1.西安郵電學(xué)院 西安 710121；2.南京信息工程大學(xué)電子信息工程學(xué)院 南京 210044）

1 引言

“兩化融合”是黨的“十六大”提出的“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化”[1]的濃縮，黨的“十七大”則更加明確地提出了“促進(jìn)工業(yè)化和信息化的融合”[2]的戰(zhàn)略目標(biāo)。

“兩化融合”需要特有的媒介作為載體，這些載體在操作環(huán)節(jié)中主要體現(xiàn)為技術(shù)融合、產(chǎn)品融合、業(yè)務(wù)融合、產(chǎn)業(yè)衍生4個(gè)層次[3]，使得這些載體運(yùn)動(dòng)的就是信息通信。

標(biāo)準(zhǔn)體系是由一定范圍內(nèi)的具有內(nèi)在聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)組成的科學(xué)的有機(jī)整體，按照“層次結(jié)構(gòu)”以標(biāo)準(zhǔn)體系框架和標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表的圖表形式構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)體系框架由多個(gè)相互制約、相互作用、相互依賴和相互補(bǔ)充的分體系構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)包括現(xiàn)有的、正在制定的和應(yīng)予制定的所有標(biāo)準(zhǔn)[4]。

發(fā)達(dá)國家更加強(qiáng)調(diào)“信息革命”的概念[5],其“兩化融合”的基本歷程大部分是先工業(yè)化再信息化，“兩化融合”產(chǎn)生于工業(yè)化高速發(fā)展階段，并最終從工業(yè)化時(shí)代步入信息化時(shí)代[4]。在標(biāo)準(zhǔn)方面，美國、歐洲各國、日本等更加積極地制定國家發(fā)展戰(zhàn)略，特別強(qiáng)調(diào)“成功的標(biāo)準(zhǔn)過程產(chǎn)生正確的結(jié)果”[6]。

2 “兩化融合”的本質(zhì)

2.1 “兩化融合”模型

工業(yè)化是以人類從自然界獲取的物質(zhì)與能量為基礎(chǔ)進(jìn)行的再加工和制造，相應(yīng)的人類生活以消費(fèi)這些加工制造品為主要內(nèi)容。工業(yè)化的重要特征之一就是大規(guī)模的生產(chǎn)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)，大規(guī)模生產(chǎn)有兩個(gè)主要方法：制造標(biāo)準(zhǔn)的、可互換的零件或產(chǎn)品；利用傳送帶和裝配線，實(shí)現(xiàn)專業(yè)分工，即工業(yè)化方法的核心是規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。工業(yè)化的另一個(gè)重要特征是由專業(yè)分工和對(duì)外協(xié)作構(gòu)成的生產(chǎn)的社會(huì)化，社會(huì)化的生產(chǎn)協(xié)作要求信息化。信息化以信息設(shè)備制造為基礎(chǔ)，以信息采集、信息加工、信息傳輸、信息處理、信息利用為核心，人類生活的消費(fèi)往往以消費(fèi)信息服務(wù)為前提。可見信息化發(fā)展應(yīng)以工業(yè)化的企業(yè)規(guī)模推進(jìn)信息化，信息化的本質(zhì)是信息數(shù)字化的革命[7]。因此，實(shí)現(xiàn)信息化和工業(yè)化融合的核心方法就是規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化。

對(duì)于信息化目前沒有公認(rèn)的定義[8]。但從“兩化融合”的角度看，信息化是一個(gè)映射的過程，即將人們生活的物理世界通過同態(tài)映射轉(zhuǎn)換為數(shù)字世界；同時(shí)，利用逆變換將數(shù)字世界轉(zhuǎn)換成物理世界，成為人們改造物理世界的工具[7]。“兩化融合”的模型如圖1所示。

2.2 “兩化融合”

設(shè)“兩化融合”體系s(n)是由 n個(gè)存在關(guān)聯(lián)的部分e(1)，…，e(i)，…，e(n)構(gòu)成的整體，可以將 e(i)理解為“兩化融合”體系的組成部分（如數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)、金融等應(yīng)用系統(tǒng)），則“兩化融合”體系為 s(n)={E(n),Rs}，其中 E(n)={e(i),i=1,2,…,n}為系統(tǒng)實(shí)體集，Rs表示 e(1)，…，e(i)，…，e(n)之間存在關(guān)聯(lián)的集合。同理，“兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系V(m)是指由 m個(gè)存在關(guān)聯(lián)的部分 c(1)，…，c(i)，…，c(n)構(gòu)成的整體，即 V(m)={C(m),Rv}，其中 C(m)={c(i),i=1,2,…,n}為系統(tǒng)要素集，Rv表示 c(1)，…，c(i)，…，c(n)之間存在關(guān)聯(lián)的集合。有了上述規(guī)則，“兩化融合”和“兩化融合”的通信標(biāo)準(zhǔn)體系的關(guān)系可由下式反映：

其中F(·)為一確定或者不確定的映射關(guān)系，由圖1可得：

C（系統(tǒng)要素）={c（信息接口），c（信息存儲(chǔ)）,c（信息處理），c（信息應(yīng)用），…}

RV（關(guān)聯(lián)關(guān)系）={r（數(shù)據(jù)），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

這就是“兩化融合”的通信標(biāo)準(zhǔn)體系概念模型的核心。

3 “兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層設(shè)計(jì)

頂層設(shè)計(jì)主要是利用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)審視 “兩化融合”標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)其進(jìn)行理論的探討，屬于定性的范疇。然后在頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，深入到各分體系的設(shè)計(jì)、提取及測(cè)算中，最后利用綜合集成的思想，由定性到定量，定性與定量相結(jié)合，形成整體的“兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系。

“兩化融合”的通信標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層設(shè)計(jì)包括工業(yè)化過程中的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)測(cè)試、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用。通信信息服務(wù)是這個(gè)過程中相互聯(lián)系的載體。即：

C（系統(tǒng)要素）={c（信息接口），c（信息存儲(chǔ)）,c（信息處理），c（信息應(yīng)用），…}

RV（關(guān)聯(lián)關(guān)系）={r（數(shù)據(jù)），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

綜合前面的分析，“兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層模型如圖2所示。

頂層模型基于現(xiàn)有的公眾網(wǎng)絡(luò)可以解決 “兩化融合”的大部分問題。采取兩頭在外、中間在內(nèi)的方法，即數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用在于企業(yè)和用戶，而由公眾服務(wù)運(yùn)營商在全國范圍內(nèi)構(gòu)建大規(guī)模統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、傳遞、監(jiān)控中心，提高“兩化融合”的有效性、可信性、安全性、聯(lián)通性等。

·物理接口層：包括“兩化融合”通信所使用的各類硬件接口，符合國際、國家、行業(yè)、企業(yè)等的通信信息接口要求。

·數(shù)據(jù)資源層：包括各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、匯集、組織、處理等的軟件和硬件，如數(shù)據(jù)中心（ICT）。

·通信網(wǎng)絡(luò)層：包括適用于“兩化融合”的通信協(xié)議和路由算法等。

·控制監(jiān)測(cè)層：包括“兩化融合”需求的各類控制軟件和硬件的匯總，如總線、控制器件等，也包含了數(shù)據(jù)的各類測(cè)試，如一致性測(cè)試、性能測(cè)試等。

·計(jì)算處理層：包括“兩化融合”需求的各種模型體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、服務(wù)搜索引擎等。

·應(yīng)用服務(wù)層：提供“兩化融合”的各行各業(yè)的各種服務(wù)。安全和管理始終貫穿各層“兩化融合”的各個(gè)方面。

4 “兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系及其基本內(nèi)容

“兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)體系，不僅要體現(xiàn)各行各業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的各種融合關(guān)系，而且要以最小的代價(jià)獲得應(yīng)用服務(wù)。以物理接口層為例，從目標(biāo)功能、范圍界定、主要技術(shù)支撐、服務(wù)對(duì)象、通信方式等方面粗淺地分析其所包含的基本內(nèi)容，其他各層也都是從這些方面進(jìn)行分析，最終給出“兩化融合”的通信標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.1 物理接口層

（1）目標(biāo)功能

物理接口層主要是在“兩化融合”過程中的工業(yè)產(chǎn)品或各行業(yè)的信息化數(shù)據(jù)獲取中提供通信支持接口軟件或硬件，這些硬件或者軟件可以是一個(gè)嵌入式的系統(tǒng)，也可以是其他的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口?？梢砸愿鞣N靈活方式獲取數(shù)據(jù)，但面對(duì)復(fù)雜的各種應(yīng)用，如工業(yè)、銀行、稅務(wù)、交通等方面，其接口規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜，如工業(yè)應(yīng)用有各種不同的總線方式，如CAN總線、I2C總線等，要把這些融合起來，就要以目前的公眾通信網(wǎng)絡(luò)為依據(jù)，制定各種轉(zhuǎn)換規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，以統(tǒng)一各種不同情況下的數(shù)據(jù)融合，滿足“兩化融合”的需求。

（2）范圍界定

在兩化融合過程中，不僅有人與人的通信，更有人與物、物與物之間的通信問題。明確了通信的對(duì)象和服務(wù)的范圍，才能更加有效地為“兩化融合”提供服務(wù)。目前，人與人的通信還是主要的通信方式，制定的很多標(biāo)準(zhǔn)也是為了滿足人與人之間的通信要求，但“兩化融合”更多的是智能化的、人與物、物與物之間的通信。

（3）主要技術(shù)

目前可用于“兩化融合”的技術(shù)主要包括嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、智能卡技術(shù)、代理技術(shù)等。其中嵌入式技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“兩化融合”的關(guān)鍵技術(shù)，目前發(fā)展非常迅速；傳感器技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)獲取等方面起著很關(guān)鍵的作用，只要能在取電方面有所突破，這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)“兩化融合”發(fā)揮巨大作用；RFID被譽(yù)為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，目前在超市、物流、智能交通等方面發(fā)揮著作用，被認(rèn)為是“兩化融合”需要進(jìn)一步突破的關(guān)鍵技術(shù)；智能卡技術(shù)在銀行服務(wù)、交通、繳費(fèi)等方面發(fā)揮著作用；代理技術(shù)目前是實(shí)現(xiàn)虛擬化控制的主要技術(shù)，將為“兩化融合”發(fā)揮重要作用。

總之，這些技術(shù)已經(jīng)有了一些標(biāo)準(zhǔn)支撐，但其公眾通信之間的接口問題的解決將成為“兩化融合”普遍服務(wù)的一個(gè)重要方面。

（4）服務(wù)對(duì)象

物理接口層的服務(wù)對(duì)象是“兩化融合”過程中利用公眾網(wǎng)絡(luò)的各行各業(yè)的信息化系統(tǒng)、產(chǎn)品、服務(wù)等，可能是一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品，也可能是一種業(yè)務(wù)。這些服務(wù)對(duì)象是“兩化融合”的具體體現(xiàn)，將對(duì)“兩化融合”的具體發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。因此，了解各種服務(wù)對(duì)象的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，滿足各種產(chǎn)品或服務(wù)的不同應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)“兩化融合”有很大的作用。

（5）通信方式

公眾網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)和服務(wù)將對(duì)“兩化融合”產(chǎn)生巨大的作用，制定各種“兩化融合”物理接口層標(biāo)準(zhǔn)，為“兩化融合”搭建橋梁，包括各類工業(yè)產(chǎn)品中的通信接口、通信企業(yè)的各類接口、協(xié)議規(guī)程以及各種連接方式（如有線的、無線的），這些接口或者嵌入在產(chǎn)品中或者是以服務(wù)的形式以軟件的方式實(shí)現(xiàn)。

基于以上分析，可得：

C（接口）={c（數(shù)據(jù)感知），c（嵌入式）,c（RFID），c（芯片），…}

RV（數(shù)據(jù)）={r（數(shù)據(jù)傳送），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

物理接口層示例如圖3所示。

4.2 其他各層的系統(tǒng)要素集

同理，可得其他各層的系統(tǒng)要素集和關(guān)聯(lián)關(guān)系如下。

（1）數(shù)據(jù)資源層

C（存儲(chǔ)）={c（數(shù)據(jù)庫），c（網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)）,c（PDM），c（用戶信息），…}

RV（訪問）={r（訪問控制），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

（2）網(wǎng)絡(luò)通信層

C（網(wǎng)絡(luò)）={c（數(shù)據(jù)網(wǎng)），c（移動(dòng)網(wǎng)）,c（電視網(wǎng)），c（傳感網(wǎng)），…}

RV（通信）={r（原理），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

（3）控制監(jiān)控層

C（控制）={c（ICT），c（過程控制）,c（分布式控制），c（數(shù)據(jù)測(cè)試），…}

RV（監(jiān)控）={r（流程時(shí)序），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

（4）計(jì)算處理層

C（處理）={c（分布式系統(tǒng)），c（網(wǎng)格）,c（云應(yīng)用計(jì)算），c（移動(dòng)計(jì)算），…}

RV（計(jì)算）={r（搜索），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

（5）應(yīng)用服務(wù)層

C（應(yīng)用）={c（金融），c（制造）,c（環(huán)境），c（電力），…}

RV（服務(wù)）={r（資源），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（信息），r（技術(shù)），…}

（6）安全標(biāo)準(zhǔn)

C（安全系統(tǒng)）={c（硬件），c（軟件）,c（系統(tǒng)），c（體系），…}

RV（標(biāo)準(zhǔn)）={r（數(shù)據(jù)），r（協(xié)議），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

（7）管理標(biāo)準(zhǔn)

C（管理系統(tǒng)）={c（過程管理），c（分布式管理）,c（運(yùn)行管理），c（評(píng)價(jià)評(píng)估系統(tǒng)），…}

RV（標(biāo)準(zhǔn)）={r（制度），r（體系），r（安全），r（管理），r（算法），r（技術(shù)），…}

4.3 “兩化融合”通信標(biāo)準(zhǔn)化體系

“兩化融合”的通信標(biāo)準(zhǔn)體系如圖4所示。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)性和高效率是工業(yè)化的重要準(zhǔn)則，網(wǎng)絡(luò)化則是系統(tǒng)性的有力體現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)了多樣化中的有序化，標(biāo)準(zhǔn)化則是高效率的主要體現(xiàn)。建立通信的標(biāo)準(zhǔn)化體系，就是要使“兩化融合”過程中的標(biāo)準(zhǔn)問題能在繼承以前標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地、協(xié)調(diào)地、國際化地、有序并具有一定指導(dǎo)意義地健康良性地向前發(fā)展。

1 中國共產(chǎn)黨第十六次全國代表大會(huì)工作報(bào)告,2002

2 中國共產(chǎn)黨第十七次全國代表大會(huì)工作報(bào)告,2007

3 史煒,馬聰卉,王建梅.工業(yè)化和信息化融合發(fā)展的對(duì)策研究——以融合類業(yè)務(wù)發(fā)展及業(yè)務(wù)模式探討“兩化融合”的發(fā)展對(duì)策.數(shù)字通信世界,2010(2)

4 北京市信息化工作辦公室,北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.信息化標(biāo)準(zhǔn)化工作指南.北京:北京郵電大學(xué)出版社,2006

5阿爾弗雷德·錢德勒等著,萬巖等譯.信息改變了美國——驅(qū)動(dòng)國家轉(zhuǎn)型的力量.上海:上海遠(yuǎn)東出版社,2008

6 William E Kelly.National standards strategy for the united states.Washington Legal Foudation,2003,18(36)

7 周宏仁.信息化概論.北京:電子工業(yè)出版社,2009

8 汪傳雷,李從春.信息化與工業(yè)化融合研究.情報(bào)理論與實(shí)踐,2009(11)