楊國(guó)良

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1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概況

進(jìn)入 21 世紀(jì)后，美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、 德國(guó)“工業(yè) 4.0”、日本“工業(yè)智能化”、中國(guó)“中國(guó)制造 2025”等國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略、行動(dòng)計(jì)劃紛紛制訂，互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合不斷加快，打造出由機(jī)器、設(shè)備、集群和網(wǎng)絡(luò)組成的龐大的物理世界，使需要連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量成倍甚至數(shù)十倍增加，以 IPv4協(xié)議為核心技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)面臨著越來越嚴(yán)重的技術(shù)挑戰(zhàn)及規(guī)模上的限制，現(xiàn)存的IPv4 地址將分配殆盡。

為解決 IP 地址短缺問題，全球公認(rèn)的下一代互聯(lián)網(wǎng) (IPv6) 正成為各國(guó)推動(dòng)新科技產(chǎn)業(yè)革命和提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的先導(dǎo)領(lǐng)域，一種前所未有的普及下一代互聯(lián)網(wǎng)的局面已然形成，圍繞下一代互聯(lián)網(wǎng)的諸多新興產(chǎn)業(yè)也發(fā)展迅猛。

當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)，特別是下一代互聯(lián)網(wǎng) (IPv6) 等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，不僅為制造業(yè)乃至整個(gè)實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)提供新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支撐，而且催生了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)型制造等新模式新業(yè)態(tài)，正由家電、服裝、機(jī)械等向飛機(jī)、石化、鋼鐵、橡膠、工業(yè)物流等更廣泛領(lǐng)域普及。

2 中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)發(fā)起的以智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命，正在以驚人的速度席卷全球。中國(guó)也先后出臺(tái)了旨在推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的《中國(guó)制造 2025》、《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》等發(fā)展戰(zhàn)略，力促 2020年先進(jìn)制造業(yè)的下一代互聯(lián)網(wǎng)改造完成，在政府工作報(bào)告中多次提出推進(jìn)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展。

2016年1月國(guó)務(wù)院召開常務(wù)會(huì)議，決定推動(dòng)“中國(guó)制造 2025”與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合發(fā)展，首次出現(xiàn)了“中國(guó)制造+互聯(lián)網(wǎng)”的提法。提出要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的“升級(jí)”，以推進(jìn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造為抓手，加快構(gòu)筑工業(yè)云與智能服務(wù)平臺(tái)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等制造業(yè)新基礎(chǔ)。

2017年10月30日國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，提出大力推動(dòng)工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)建設(shè)，支持有能力的企業(yè)發(fā)展大型工業(yè)云平臺(tái)；強(qiáng)調(diào)2020年基本完成面向先進(jìn)制造業(yè)的下一代互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)改造。

2017年11月26日中辦、國(guó)辦印發(fā)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版 (IPv6) 規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》文件，要求在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等重大戰(zhàn)略行動(dòng)中加大 IPv6 推廣應(yīng)用力度；創(chuàng)新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) IPv6標(biāo)準(zhǔn)體系；不斷完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) IPv6 應(yīng)用、管理、安全等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

在個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化生產(chǎn)模式的需求下，工業(yè)體系的智能化升級(jí)是必然選擇，生產(chǎn)流程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、用戶服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都要全面實(shí)現(xiàn)智能化，納入統(tǒng)一的智能化網(wǎng)絡(luò)。

中國(guó)立足國(guó)情制訂戰(zhàn)略和計(jì)劃，緊跟移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)展的良好趨勢(shì)，積極開展下一代互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代制造業(yè)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

中國(guó)集中力量攻克關(guān)鍵技術(shù)裝備，培育智能制造生態(tài)體系，大力發(fā)展基于制造業(yè)數(shù)字化、產(chǎn)品智能化，推進(jìn)新技術(shù)、新材料和新能源的應(yīng)用，既是改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、培育壯大新興產(chǎn)業(yè)，又是提高制造業(yè)供給結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和靈活性，加快建設(shè)全國(guó)先進(jìn)制造研發(fā)基地的必由之路。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)

3.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)顛覆傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

從本質(zhì)上來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，智能機(jī)器為載體，大數(shù)據(jù)保存與處理分析為核心價(jià)值，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)海量的工業(yè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析發(fā)掘、數(shù)據(jù)可視化等。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其涉及的產(chǎn)業(yè)主要是硬件、軟件和信息技術(shù)服務(wù)等電子信息產(chǎn)業(yè)。

感知層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的終端環(huán)節(jié)，既包括機(jī)器、設(shè)備組、生產(chǎn)線等各類生產(chǎn)所需的智能終端信息采集技術(shù)，也包括 RFID 標(biāo)簽、傳感器、攝像頭、二維條碼、遙測(cè)遙感等感知終端信息采集技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸和處理的中樞環(huán)節(jié)，包含工業(yè)異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)、工業(yè)裝備和產(chǎn)品的智能技術(shù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)的存取和利用技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)技術(shù)等。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)Fig.1 Industrial Internet architecture

應(yīng)用層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐行業(yè)智慧應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)廣泛智能化的平臺(tái)環(huán)節(jié)，通過信息處理實(shí)現(xiàn)智能決策，提供完整解決方案，主要涉及具有控制屬性的嵌入式控制技術(shù)，以及具有交互屬性的各種軟硬件工具平臺(tái)。

傳統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基本上由單一企業(yè)主導(dǎo)，平臺(tái)在行業(yè)覆蓋度、功能完整性、模型組件豐富性、開放共享程度等方面發(fā)展滯后，PaaS 層的開發(fā)工具、工藝流程、模型方法上積累不足，SaaS 層的應(yīng)用開發(fā)者數(shù)量有限，面向多行業(yè)、多領(lǐng)域、多場(chǎng)景的工業(yè)APP 應(yīng)用缺乏，雙邊市場(chǎng)生態(tài)遠(yuǎn)未形成。

現(xiàn)今環(huán)境下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有多樣性和復(fù)雜性特點(diǎn)，以智能制造為代表，亟須構(gòu)建強(qiáng)有力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐體系、打造自主可控工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了新的需求。

3.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來新變革

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、下一代互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，正在推動(dòng)全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在性能、可靠性、穩(wěn)定性、安全性上的要求將越來越高，使其對(duì)靈活的設(shè)備和傳感器組網(wǎng)、實(shí)時(shí)可靠的信息傳輸、高效的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析，未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在資源配置的靈活性，傳輸?shù)臅r(shí)效性、可靠性和安全性方面的需求和配置也日趨多樣化。

在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)上，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有著更高的數(shù)據(jù)采集需求，因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要提升以 IPv6 為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)工業(yè)適配能力，滿足智能機(jī)器間的網(wǎng)絡(luò)連接、傳感器之間的網(wǎng)絡(luò)連接以及人機(jī)連接的支撐，不斷提升公眾網(wǎng)絡(luò)寬帶接入和傳輸速率。

IPv6 協(xié)議不但能夠提供更多的IP地址，支持自適應(yīng)配置，徹底解決目前互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的弊端，提供高服務(wù)質(zhì)量，移動(dòng)通信等新的特性，而且充分考慮了網(wǎng)絡(luò)安全問題，它支持各種安全選項(xiàng)，包括審記功能、數(shù)據(jù)完整性檢查、保密性驗(yàn)證。

IPSec 安全體系架構(gòu)可以“無縫”地為 IPv6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸提供各種安全服務(wù)，如提供訪問控制、數(shù)據(jù)源的身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)完整性檢查、機(jī)密性保證，以及抗重播攻擊等，解決了網(wǎng)絡(luò)層端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}。

利用 IPv6 尋址能力的無限拓展，每一個(gè)智能終端都可以有強(qiáng)大的計(jì)算能力、尋址能力、數(shù)據(jù)源認(rèn)證和保密性的能力，實(shí)現(xiàn)端到端的安全加密，發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)異常。有助于建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)與分析中心，對(duì)企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)持續(xù)收集，建立企業(yè)的安全數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)警、檢測(cè)、響應(yīng)、追蹤溯源的縱深防御能力。

4 IPv6 技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)已帶來深遠(yuǎn)影響，全球經(jīng)濟(jì)中約有 46% 的全球產(chǎn)量受益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。無論是醫(yī)療創(chuàng)新、醫(yī)療改革，民航機(jī)隊(duì)的協(xié)調(diào)維護(hù)，油氣的勘探轉(zhuǎn)送，發(fā)電廠的運(yùn)送生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等等，各行各業(yè)都已經(jīng)從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中獲取了巨大的價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 2020年，全球在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的支出將達(dá)到 5000 億美元，到 2030年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將為全球GDP 帶來 15 萬億美元。

中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)新活躍，裝備、自動(dòng)化、工業(yè)軟件、信息技術(shù)和制造企業(yè)從不同領(lǐng)域積極推動(dòng)平臺(tái)發(fā)展，目前已經(jīng)形成超過 30個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。部分平臺(tái)企業(yè)能夠在航空航天、裝備制造、信息電子、冶金、石化等行業(yè)精耕細(xì)作，在質(zhì)量?jī)?yōu)化、工藝優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、供應(yīng)鏈協(xié)同等方面形成一系列創(chuàng)新應(yīng)用，并逐步培育起一個(gè)工業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新生態(tài)。

中國(guó)首個(gè)自主研發(fā)、自主創(chuàng)新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，被稱為“中國(guó)制造 2025”的示范樣板。該平臺(tái)支持工廠間的互聯(lián),能夠?qū)⑸鷳B(tài)圈內(nèi)的所有資源進(jìn)行無縫整合互聯(lián)，從而通過核心模塊的智能制造更好地滿足用戶在工業(yè) 4.0 時(shí)代的個(gè)性化需求,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)工廠與用戶、整機(jī)互聯(lián)工廠以及攸關(guān)方的實(shí)時(shí)互聯(lián)，這標(biāo)志著智能制造生態(tài)圈實(shí)現(xiàn)了從整機(jī)互聯(lián)到核心模塊互聯(lián)的跨越。

另外一些制造業(yè)巨頭也都在爭(zhēng)相建立權(quán)威的工業(yè)領(lǐng)域云平臺(tái)，加快基于 IPv6、工業(yè)以太網(wǎng)、泛在無線、軟件定義網(wǎng)絡(luò) (SDN)、5G 及工業(yè)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究與部署。希望結(jié)合生物識(shí)別技術(shù)、IPv6 技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)讓企業(yè)可以與工業(yè)設(shè)備，比如機(jī)器人、渦輪機(jī)、泵、無人機(jī)等產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字式對(duì)話，為制造商實(shí)現(xiàn)傳感器收集數(shù)據(jù)并發(fā)送指令的自動(dòng)化流程,甚至使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自我解決故障，讓終端變得更加智能。

5 推進(jìn)基于IPv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正成為國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，是未來各國(guó)打造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)顛覆傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展模式，制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)變的潮流無法阻擋，這是中國(guó)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)的重大機(jī)遇。

對(duì)中國(guó)來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是一個(gè)科技發(fā)展的方向，更是一場(chǎng)必須打贏的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為我國(guó)工業(yè)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車提供了難得的歷史機(jī)遇。

建設(shè)好以IPv6為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)未來制造業(yè)的發(fā)展有深遠(yuǎn)意義。在這場(chǎng)全球制造業(yè)升級(jí)之戰(zhàn)中，誰動(dòng)作快，誰就能搶占先機(jī)，掌控制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)；誰動(dòng)作慢，誰就會(huì)丟失機(jī)會(huì)，被別人甩在后邊。

由睿哲科技等企業(yè)共同建成了一批下一代互聯(lián)網(wǎng)示范城市和應(yīng)用案例，攜手地方政府去擁抱互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，共同推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)的IPv6技術(shù)提質(zhì)改造，為中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展凝心聚力，打好基礎(chǔ)。