互聯網是一個基礎設施,它實現了各種連接。在這種基礎上,在互聯網上形成了很多新的模式、新的業(yè)態(tài)、新的應用。工業(yè)互聯網是互聯網和新一代信息技術與全球工業(yè)系統(tǒng)深度融合所形成的一個新的生態(tài),它是工業(yè)智能化發(fā)展的一個基礎設施。我們也可以認為它是一個網絡,實現了工業(yè)要素之間的連接,或者是一個平臺,在這個平臺上通過工業(yè)數據的集成處理和分析,實現各種智能。在這個上面也會形成各種各樣的新模式和新業(yè)態(tài),這是我們對工業(yè)互聯網的一個基本的理解。
工業(yè)互聯網的實質首先是全面互聯,在全面互聯的基礎上,形成一個數據驅動的智能化變革。從這個意義上來說,互聯是基礎,工業(yè)系統(tǒng)的各種元素能夠互聯起來,無論是機器、人還是系統(tǒng)。但互聯也只是解決了可以通信的基本的東西,其中更重要的是怎么理解工業(yè)互聯網,工業(yè)互聯網并不是智能制造本身,但它是智能制造的基礎設施,實現數據的流動或者說數據端到端的充分流動,并要在這種跨系統(tǒng)流動的基礎上進行充分分析、建模。
我們所說的智能化生產、網絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸的基礎是在前面互聯的基礎上,通過數據流動和分析,形成現在新的模式和新的業(yè)態(tài)。可能大家對三大集成很熟悉,其實無論是縱向、橫向還是端到端的集成,最本質的是在互聯的基礎上實現數據的充分流動和共享,這是工業(yè)互聯網的基理,它比現在的互聯網更強調數據、充分的連接、數據的流動和集成以及分析和建模。
工業(yè)互聯網和現在的互聯網是有所不同的,它的一個本質就是要有數據的流動和分析。
智能化、自動化、數字化
其實互聯網和工業(yè)的融合已經很長時間了,最早開始于供應鏈電子商務,包括需求端的電子商務。
工業(yè)互聯網會深入到工業(yè)制造的核心環(huán)節(jié)和工業(yè)的全流程、全產業(yè)鏈和產品的全生命周期。我們對工業(yè)互聯網有一個系統(tǒng)的理解,從智能工廠以及工廠之外的各種平臺,可以看到很多傳統(tǒng)的工業(yè)要素,也有很多是由于工業(yè)互聯網發(fā)展所帶來的新的要素,比如機器的智能化、智能控制系統(tǒng)、新出來的工業(yè)數據平臺、仿真平臺、工業(yè)云平臺等。
我們可以從不同的角度去看工業(yè)互聯網,比如從工廠的角度去看,它最核心的可能是智能工廠,以及這個智能工廠如何跟互聯網外界,也就是客戶和供應商進行充分的交互和協(xié)同。如果從互聯網企業(yè)的角度去看,我們看到更多的是商業(yè)模式的變革和創(chuàng)新,以及通過商業(yè)模式創(chuàng)新直接深入到整個的生產環(huán)節(jié),也就是C2M環(huán)節(jié)。
如果從電信的角度去看,可以看到里面有很多基礎設施的問題,包括網絡基礎設施、安全的保障等,把這幾個視角放在一起,才算是一個比較完整的對工業(yè)互聯網的概念的理解。
工業(yè)互聯網是面向工業(yè)4.0的,實現的是系統(tǒng)級的智能化,這里面有很多裝備,比如機器人還有智能機床等,需要每個環(huán)節(jié)都智能化、自動化、數字化,在這個基礎上把系統(tǒng)連起來,通過數據流動,形成一個新的智能系統(tǒng)。
從這個意義上來說,工業(yè)互聯網所解決的不是某一個單點的問題,而是一個全系統(tǒng)級的智能問題,這就是我們所理解的工業(yè)2.0、3.0、4.0的關系或者說智能化、自動化、數字化的關系。
提到體系架構,目前從全球來看,無論是美國還是德國,基本上把體系架構作為工業(yè)互聯網或者智能制造發(fā)展的一個非常重要的抓手,它借鑒了IT的方法論,形成一個企業(yè)架構,去指導技術路線,確定標準化的應用案例和商業(yè)推廣。
美國、德國已經進入工業(yè)4.0階段,通過快速迭代反饋,修正內容,形成閉環(huán)。
德國工業(yè)4.0體系關于全生命周期的管理和全層級工業(yè)系統(tǒng)做得更深更細致。
對于工業(yè)互聯網這個體系架構,中國信息通信研究院認為它大概分為幾個部分。首先,網絡的互聯是基礎,從工廠內到工廠外。其次,數據是核心,以數據為核心形成兩大閉環(huán),一個是控制,CPS最重要的是可以回饋到控制,基于這個數據怎么反饋到生產制造這個環(huán)節(jié)。還有一個是運營決策,也就是上層的工廠級或者企業(yè)級的決策,這兩大閉環(huán)是基于互聯和數據流動所形成的體系,我們認為這是智能制造的核心,也是智能工廠的核心。
未來互聯網發(fā)展很重要的三大體系
互聯網網絡體系有三部分。第一是互聯,全球的路由器。第二是DNS,也就域名解析。第三是萬維網,實現互聯網連接。工業(yè)互聯網的體系大體上分為三類。一個是全球的互聯體系,能夠把工業(yè)系統(tǒng)互聯起來。第二是標識解析體系,這個跟DNS不一樣,可以識別機器和物品,這是一個全新的體系。第三是應用支撐體系,有語義級的理解和應用交互。這是未來互聯網發(fā)展很重要的三大體系。
工業(yè)系統(tǒng)跟IT系統(tǒng)很不一樣,它是一個不開放或者不怎么開放的、標準特別多的一個封閉的系統(tǒng)?,F在的工業(yè)互聯網很多是運用IT的思維或者互聯網思維,重新改造工業(yè)原來的一些體系。現在的網絡分了很多級,大體上,我們認為工廠內部的網絡有四個趨勢,即IP化、扁平化、無限化和靈活組網,對于柔性生產的需要,能夠靈活組織工業(yè)系統(tǒng)。對于工廠外的網絡里面,我們目前有幾個基本的判斷。第一,TCP/IP的互聯網技術體系在較長時間內將具有產業(yè)化共識的嚴謹路徑,會有一些新的虛擬化的技術出現。第二,5G網絡、工廠內的網絡、工廠外的網絡以及應用支撐體系解決工廠內不同系統(tǒng)間的數據集成,實現網絡的互聯,通過數據連接級的考量,實現數據的連接和集成。
關于工業(yè)互聯網數據,有一個模型,它分為采集、交換、分析處理等,這里面最重要的,或者說CPS里最重要的一點,是通過數據架構的建立,實現物理實體和數字空間的對接,也就是所謂的“雙胞胎”。下面是物理空間,上面是網絡空間,這兩個合在一起,通過數據的建立,形成一個模式。在這個基礎上形成智能制造,也就是智能生產和優(yōu)化。目前從全球來看,這只是大數據在工業(yè)制造業(yè)應用場景里的一個起步,但也是一個大的方向。
通過分析目前國內外的企業(yè),所謂自下而上的建設就是從智能工廠開始考慮整個智能制造的建設。從上而下的建設,首先是疊加式網絡加系統(tǒng)的智能工廠探索,通過疊加傳感器、數據平臺、網關,將數據縱向打通,打通以后再反饋到MES系統(tǒng)以及決策系統(tǒng),實現所謂的產線優(yōu)化、智能排程等。這個模式做起來比較容易,目前已經有很多的實踐。其次是集成式的,疊加式能形成一部分智能制造的功能,但是不夠充分,執(zhí)行器以及MES系統(tǒng)都需要做很大的改動來實現數據充分的交流和溝通,這是一種比較新的模式,代價較高。自上而下其實也就是基于產品的智能化和聯網的智能延伸服務。
(本文根據余曉暉在2016年“工業(yè)互聯網產業(yè)聯盟成立大會”上的演講整理而成,未經本人確認。)