毛光烈

(浙江省智能制造專家委員會(huì)，浙江 杭州 330108)

數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的核心動(dòng)力。黨的十九大發(fā)出了建設(shè)數(shù)字中國(guó)的號(hào)召，浙江大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，以“數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”為主線，全面實(shí)施數(shù)字經(jīng)濟(jì)“一號(hào)工程”。工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主陣地，是突破傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的重要出路。在此背景下工業(yè)數(shù)字化工程應(yīng)運(yùn)而生，它是實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手，一定程度上決定了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的速度和質(zhì)量，具有重要的理論與實(shí)踐的研究?jī)r(jià)值。但作為初生于實(shí)踐的事物，工業(yè)數(shù)字化工程仍缺乏系統(tǒng)的理論框架解釋，更缺乏可指導(dǎo)實(shí)踐的研究。針對(duì)此，本文試圖從正確理解工業(yè)數(shù)字化工程內(nèi)涵和特征出發(fā)，再從實(shí)踐角度出發(fā)分析其工程體系，拋磚引玉，為后續(xù)實(shí)證研究和政策探討奠定基礎(chǔ)。

一、工業(yè)數(shù)字化工程的內(nèi)涵和特征

(一)數(shù)字化的內(nèi)涵

2012年維克托·邁爾-舍恩伯格(Viktor Mayer-Sch?nberger)和肯尼斯·庫克耶(Kenneth Cukier)提出一個(gè)與數(shù)字化相近的概念——“數(shù)據(jù)化”(Datalize)，他們認(rèn)為數(shù)字化是為了方便計(jì)算機(jī)處理，用0和1來表示各種模擬數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)化是把現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍票矸治龅牧炕问降倪^程[1]。簡(jiǎn)言之，數(shù)字化側(cè)重于技術(shù)變革，而數(shù)據(jù)化更關(guān)注信息本身，強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)挖掘巨大價(jià)值。

周濟(jì)院士結(jié)合我國(guó)信息化與制造業(yè)在不同階段的融合特征，歸納出被廣泛使用的“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”三個(gè)基本范式[2]，此處“數(shù)字化”強(qiáng)調(diào)的是信息應(yīng)用的計(jì)算機(jī)化和自動(dòng)化，指通過數(shù)字技術(shù)和制造技術(shù)的融合，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、分析、決策和控制，快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品的過程。徐宗本院士探討“數(shù)字化”時(shí)也使用了“數(shù)據(jù)化”概念，但他認(rèn)為數(shù)據(jù)化是數(shù)字化發(fā)展的一個(gè)階段[3]，當(dāng)前數(shù)字化正從計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化向數(shù)據(jù)化發(fā)展，突出數(shù)據(jù)的生產(chǎn)要素與生產(chǎn)力功能，強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、聚合、分析與應(yīng)用。安筱鵬博士從“化解不確定性”角度對(duì)“數(shù)字化”進(jìn)行深入剖析，提出了被廣泛認(rèn)同與傳播的定義：數(shù)字化的本質(zhì)是“在數(shù)據(jù)+算法定義的世界中，以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)化解復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，優(yōu)化資源配置效率，構(gòu)建企業(yè)新型競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)”[4]。總的來說，雖然不同學(xué)者對(duì)“數(shù)字化”有不同認(rèn)識(shí)，但是在強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)的深度挖掘與應(yīng)用”的這一點(diǎn)來看趨于一致。

信息經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的過程，凸顯了“數(shù)據(jù)”在生產(chǎn)生活中的特殊地位?，F(xiàn)代信息技術(shù)讓海量數(shù)據(jù)生成、存儲(chǔ)、計(jì)算成為了可能，但數(shù)據(jù)的價(jià)值源自于人類分析世界、預(yù)測(cè)未來、降低不確定性的渴望，數(shù)字經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)作為核心生產(chǎn)要素的深度應(yīng)用[5]。我們認(rèn)為，數(shù)字經(jīng)濟(jì)背景下，數(shù)字化是將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等通用目的數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行各業(yè)，并通過數(shù)據(jù)的深度挖掘指導(dǎo)決策，促進(jìn)生產(chǎn)生活全要素效率提升的過程。

(二)工業(yè)數(shù)字化工程的內(nèi)涵

基于上文分析，數(shù)字化就是通過對(duì)數(shù)據(jù)的深度挖掘化解產(chǎn)、供、銷、用等復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，優(yōu)化資源配置效率，構(gòu)建企業(yè)新型競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其核心是數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用，關(guān)鍵在于數(shù)字技術(shù)與人類活動(dòng)的深度融合，目的是提高運(yùn)行效率和效果。數(shù)字化簡(jiǎn)單理解就是在工業(yè)領(lǐng)域深化數(shù)據(jù)采集、增加數(shù)據(jù)溝通、提高決策質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)效率提升的過程。進(jìn)一步講，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程就是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，解決數(shù)據(jù)怎么來、數(shù)據(jù)怎么聯(lián)、數(shù)據(jù)怎么用的問題[6]，而系統(tǒng)解決這些問題的復(fù)雜實(shí)踐活動(dòng)，我們稱之為——數(shù)字化工程。通俗地說，當(dāng)“化”字作為動(dòng)詞來使用時(shí)，它是指通過數(shù)字化工程的建設(shè)模式(或工程的改造模式)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)企業(yè)、一個(gè)單位、一個(gè)區(qū)域或某個(gè)領(lǐng)域(如交通領(lǐng)域)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方式。場(chǎng)景聚焦至工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)數(shù)字化工程則是在工業(yè)制造中融合運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)，解決“數(shù)據(jù)怎么來”“數(shù)據(jù)怎么聯(lián)”“數(shù)據(jù)怎么用”三大問題的工程實(shí)體。

1．?dāng)?shù)據(jù)怎么來。“數(shù)據(jù)怎么來”是工業(yè)數(shù)字化工程需要回答的第一個(gè)問題。工業(yè)數(shù)據(jù)的搜集和特征分析是世界各國(guó)工業(yè)數(shù)字化的實(shí)施基礎(chǔ)，不論數(shù)字工業(yè)發(fā)展到什么程度，數(shù)據(jù)采集都是生產(chǎn)中最實(shí)際、最高頻的需求，也是工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先決條件[7]。數(shù)據(jù)采集工程解決的是數(shù)據(jù)來源問題，旨在低成本、高效率地建立全面、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集體系以保障數(shù)據(jù)來源。

2．?dāng)?shù)據(jù)怎么聯(lián)。實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)是解決“數(shù)據(jù)怎么聯(lián)”問題的終極目標(biāo)。萬物互聯(lián)是工業(yè)數(shù)字化的特征和基本要求，指人、機(jī)、物、應(yīng)用等要素通過網(wǎng)絡(luò)連在一起，并通過有效的機(jī)制進(jìn)行共享，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互操作，從而重構(gòu)整個(gè)生產(chǎn)方式、管理模式與服務(wù)模式。數(shù)據(jù)是人機(jī)物各要素之間合作生產(chǎn)作業(yè)的語言，一定程度上可以認(rèn)為實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的過程實(shí)質(zhì)上就是打通數(shù)據(jù)應(yīng)用的過程。數(shù)據(jù)互聯(lián)工程是滿足數(shù)據(jù)互聯(lián)應(yīng)用的基本條件的舉措，任務(wù)是實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容，創(chuàng)造硬件、軟件間可對(duì)話與協(xié)同工作的環(huán)境，建立高效的數(shù)據(jù)共享機(jī)制和低延時(shí)、高可靠、廣覆蓋的數(shù)據(jù)傳輸與應(yīng)用體系。

3．?dāng)?shù)據(jù)怎么用。通過數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)造數(shù)據(jù)價(jià)值是數(shù)字化轉(zhuǎn)型最關(guān)鍵也是最具價(jià)值的環(huán)節(jié)。解決“數(shù)據(jù)怎么用”問題的過程，是通過數(shù)據(jù)挖掘或知識(shí)發(fā)現(xiàn)，從大量數(shù)據(jù)中挖掘出隱含的、先前未知但潛在的有用信息與模式并指導(dǎo)決策、解決痛點(diǎn)、促進(jìn)生產(chǎn)效率提升的一個(gè)工程化和系統(tǒng)化的過程[8]。

三個(gè)問題的回答，實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施。數(shù)據(jù)應(yīng)用是三個(gè)環(huán)節(jié)的核心，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)互聯(lián)為數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)應(yīng)用為主線的一系列邏輯、方法、模式與措施，描述了完整的工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程。

(三)工業(yè)數(shù)字化工程的特征

圍繞解決“數(shù)據(jù)”問題展開，是工業(yè)數(shù)字化工程的最大特點(diǎn)。而作為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在具體實(shí)施過程中工業(yè)數(shù)字化工程具有如下特征：

一是融合多學(xué)科多領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)。工業(yè)數(shù)字化工程強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)與工業(yè)知識(shí)與技術(shù)相互集成、跨界融合并作為一個(gè)整體來使用，具體工程實(shí)施涵蓋系統(tǒng)及復(fù)雜系統(tǒng)工程的規(guī)劃及頂層設(shè)計(jì)方案編制、工程組織實(shí)施與管理、工程質(zhì)量監(jiān)管、工程運(yùn)維等方面內(nèi)容。與此對(duì)應(yīng)，工業(yè)數(shù)字化工程人才是復(fù)合型人才，新職業(yè)也是跨學(xué)科職業(yè)，需要設(shè)立專門的學(xué)科或?qū)I(yè)，進(jìn)行學(xué)科與課程建設(shè)，加快科學(xué)人才與技能人才的培養(yǎng)，要求人才培養(yǎng)從專業(yè)分塊向?qū)I(yè)跨界融合轉(zhuǎn)變，從以學(xué)術(shù)為導(dǎo)向向工程實(shí)踐為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變。

二是以系統(tǒng)解決問題為基本要求?！跋到y(tǒng)解決問題”是工業(yè)數(shù)字化工程最低的、最起碼的要求。如果數(shù)據(jù)能打通、智能體系能建成，數(shù)字化的生產(chǎn)、作業(yè)與服務(wù)的目的就能實(shí)現(xiàn)，反之?dāng)?shù)字化生產(chǎn)、作業(yè)與服務(wù)就實(shí)現(xiàn)不了，數(shù)字化工程的績(jī)效就是“零”。因此，要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、云平臺(tái)等智能應(yīng)用體系(包括生產(chǎn)、作業(yè)設(shè)備端物聯(lián)網(wǎng))的整體建設(shè)，不能缺腦無心、缺胳膊少腿、缺神經(jīng)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。只有實(shí)現(xiàn)軟硬一體、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用端與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)端為一體、數(shù)據(jù)傳感儲(chǔ)用為一體，才能構(gòu)成一個(gè)可實(shí)現(xiàn)某種人類智能、生物智能的自我感知、自我表達(dá)、自我學(xué)習(xí)、自主決策、相互協(xié)同工作的完整的整體。

三是以總包(或牽頭總包)為基本施工模式。系統(tǒng)解決問題的基本要求呼喚總包(牽頭總包)的施工模式。傳統(tǒng)分包模式造成“鐵路警察，各管一段”，采用的數(shù)字化接口、通信協(xié)議、數(shù)采模式不一，容易造成各個(gè)制造單元或每條生產(chǎn)線、每個(gè)車間的數(shù)據(jù)孤島；同樣，由于缺乏統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一開發(fā)選型與應(yīng)用軟件的集成，又造成了應(yīng)用軟件之間的不能互聯(lián)互通互操作，無法達(dá)成系統(tǒng)解決問題的基本要求?？偘?牽頭總包)的施工模式，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施改造、統(tǒng)一集成的軟件開發(fā)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用，才能大幅提高改造效率，才可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解決問題的企業(yè)數(shù)字化工程的全面交付。

二、工業(yè)數(shù)字化工程的體系建構(gòu)

數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)應(yīng)用是工業(yè)數(shù)字化的三大核心環(huán)節(jié)，其有效實(shí)施取決于科學(xué)的工程模式。從實(shí)際來看，工業(yè)數(shù)字化的工程體系是：智能硬件模塊積木式組裝+智能軟件模塊集成部署+先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)與云平臺(tái)的全程支持。智能模塊是工業(yè)數(shù)字化工程的最小組成單位，積木式組裝與集成部署是智能制造工程作業(yè)體系的組合方式，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與云平臺(tái)是智能制造工程作業(yè)體系發(fā)揮功效的基本支撐。

(一)智能模塊

智能模塊是工業(yè)數(shù)字化工程的基礎(chǔ)，也是數(shù)字化系統(tǒng)的最小構(gòu)成單元。具體可以分為智能硬件模塊與智能軟件模塊兩大類。

智能硬件模塊的特點(diǎn)是軟硬件一體化。根據(jù)使用功能分類，它可分為智能通用基礎(chǔ)硬件模塊、智能專用基礎(chǔ)硬件模塊、智能通用系統(tǒng)集成硬件模塊、智能專用系統(tǒng)集成硬件模塊等；根據(jù)適用對(duì)象分類，可分為智能裝備(數(shù)控機(jī)床)或智能產(chǎn)品類的模塊、智能裝備或產(chǎn)品的部件模塊、智能無線網(wǎng)絡(luò)模塊、智能云平臺(tái)模塊等。智能硬件模塊是軟硬件相結(jié)合的模塊，可以通過積木式組裝的工程模式讓其發(fā)揮作用。

智能軟件模塊是純軟件模塊，通過下載或集成的方式為數(shù)字化工程所使用。大數(shù)據(jù)(含文字?jǐn)?shù)據(jù)、圖像視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù))的應(yīng)用能力與大數(shù)據(jù)新一代人工智能的應(yīng)用能力始終處于核心地位，是“解決問題、創(chuàng)造價(jià)值”的關(guān)鍵。要十分重視部署在邊緣計(jì)算與分布式云計(jì)算平臺(tái)之上的智能應(yīng)用軟件模式的開發(fā)與應(yīng)用，使之造福于企業(yè)與客戶。智能軟件模塊大體可以分為三類：智能單項(xiàng)應(yīng)用軟件模塊、智能系統(tǒng)軟件模塊、智能大型軟件模塊。智能單項(xiàng)應(yīng)用軟件模塊大多以APP的模式存在，是輕量化的應(yīng)用程序；智能系統(tǒng)軟件模塊是數(shù)字化工程模塊的重要組成部分，如工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)、企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)、全生命周期產(chǎn)品信息管理系統(tǒng)(PLM)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)等；智能大型軟件模塊如工業(yè)操作系統(tǒng)，一般在云平臺(tái)上使用，可以大大提升云平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)與服務(wù)水平，通?？赏ㄟ^移植的方式轉(zhuǎn)移到云平臺(tái)上。

智能硬件模塊與智能軟件模塊的特征是數(shù)字化、智能化，每個(gè)工程模塊具有對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)控制功能，工程模塊之間具有自動(dòng)互相通信的功能、系統(tǒng)與軟件之間具有自動(dòng)適配與協(xié)同功能，數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)之間的運(yùn)作具有自動(dòng)化的功能。智能硬件模塊或智能軟件模塊的這些“自動(dòng)化”的功能，都是通過事先設(shè)定的“嵌入式芯片+應(yīng)用軟件”或“嵌入式芯片+軟件包”賦予的；不同智能硬件模塊的積木式組裝與智能軟件模塊集成部署，可以組合成不同的生產(chǎn)作業(yè)或服務(wù)流程，并形成各不相同的生產(chǎn)、管理與服務(wù)模式。

(二)構(gòu)建模式

數(shù)字化工程的“智能硬件模塊積木式組裝+智能軟件模塊集成部署”工程模式，源于工業(yè)化與工程化的實(shí)施模式。工業(yè)化的進(jìn)程推動(dòng)了產(chǎn)品或裝備制造的社會(huì)化分工與協(xié)作，產(chǎn)生了“模塊化生產(chǎn)的分工”與“積木式總(組)裝”的生產(chǎn)方式。積木式組裝與集成部署的核心在于“模塊化”。模塊化的基本思路是：把產(chǎn)品系統(tǒng)分解為模塊，建立模塊體系。不同模塊組合構(gòu)成多樣化、柔性化的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“以不變(模塊系列)應(yīng)多變(用戶需求)”的產(chǎn)品開發(fā)模式。

模塊化的工程模式有快速、可靠、低成本的價(jià)值特征，能提高工程完成效率和質(zhì)量，增強(qiáng)客戶高滿意度，取得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。具體來講：

其一，模塊化開發(fā)基于模塊平臺(tái)，平臺(tái)資源共享、繼承性強(qiáng)，可減少低層次的重復(fù)勞動(dòng)，因此研發(fā)、制造周期短，同時(shí)產(chǎn)品主要由通用模塊組成可快速上市；

其二，模塊經(jīng)反復(fù)優(yōu)化，多處應(yīng)用，其設(shè)計(jì)可靠性得到多次驗(yàn)證，且模塊批量生產(chǎn)，工藝穩(wěn)定，制造質(zhì)量有保證；

其三，相對(duì)穩(wěn)定的通用部件模塊可重復(fù)使用，能夠通過大規(guī)模生產(chǎn)降低成本，從而取得成批生產(chǎn)的效益，同時(shí)模塊化可最大限度減少零部件品種規(guī)格進(jìn)而降低全流程成本；

其四，模塊化產(chǎn)品，易于拆裝和測(cè)試，便于產(chǎn)品的維修和升級(jí)，可滿足用戶的個(gè)性化定制需求，提高客戶滿意度；

最后，模塊化產(chǎn)品構(gòu)成模式有良好的規(guī)劃，可實(shí)現(xiàn)有序和持續(xù)發(fā)展，同時(shí)產(chǎn)品構(gòu)成還具有柔性，易于采用新技術(shù)、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化，能夠適應(yīng)變化的市場(chǎng)和機(jī)遇。

(三)網(wǎng)絡(luò)支持

工程模塊的積木式組裝與集成部署離不開先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的全程支持。高效能的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)可以幫助整個(gè)價(jià)值鏈不間斷地實(shí)施與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，并且在所有企業(yè)層級(jí)實(shí)現(xiàn)縱向與橫向的數(shù)據(jù)交換。工業(yè)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)有嚴(yán)格的要求，需要滿足泛在性、實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性。

1．泛在性。泛在性指無縫地激活位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備或“物”，透過OT與IT的互聯(lián)，讓制造系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的信息可以被完整采集并無縫集成，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型愿景。泛在性的意義是確保系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)的完整性，這是一個(gè)高優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)。如果數(shù)據(jù)不完整、不準(zhǔn)確，在此基礎(chǔ)上的智能分析結(jié)果是毫無價(jià)值的，甚至是會(huì)產(chǎn)生偏差、誤導(dǎo)決策，造成嚴(yán)重不良結(jié)果。

2．實(shí)時(shí)性。在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域中，實(shí)時(shí)性問題具有十分重要的地位。制造端各裝備、設(shè)備之間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交互，只傳送與用戶需求有關(guān)的數(shù)據(jù)，且傳輸時(shí)延應(yīng)當(dāng)被控制在智能制造允許的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及時(shí)交互、遠(yuǎn)程控制等，是工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的最重要任務(wù)。缺乏了實(shí)時(shí)性，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)將毫無意義。

3．可靠性?？煽啃允菍?duì)IT(信息網(wǎng)絡(luò))與OT(生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò))要求的最大區(qū)別。OT系統(tǒng)主要為了滿足制造用途，而追求穩(wěn)定是生產(chǎn)的重要訴求之一，因此大部分的工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)更新周期長(zhǎng)(往往在7年以上)。更關(guān)鍵的是，工業(yè)用的通訊設(shè)備在設(shè)計(jì)上會(huì)更重視環(huán)境的適應(yīng)度，包括溫度、濕度、防塵、防震等，比對(duì)IT的要求更嚴(yán)苛。工業(yè)用戶若盲目將一般IT設(shè)備使用于工業(yè)環(huán)境，可能因通信訊號(hào)傳遞出錯(cuò)而導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備宕機(jī)、生產(chǎn)線停滯，損失慘重。

4．安全性。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)安全性要求極高，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)若被破壞，企業(yè)將付出高昂代價(jià)，包括對(duì)員工生命安全的威脅、生產(chǎn)過程中斷招致的客戶產(chǎn)品交付延誤違約，以及索賠或被損害的各方提起訴訟等。且工業(yè)數(shù)據(jù)還往往蘊(yùn)涵著企業(yè)的核心技術(shù)，一旦泄漏將影響企業(yè)的生存，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全非常重要。

總的來說，在實(shí)踐中工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型一大部分難題來自于IT與OT的融合，OT的嚴(yán)格要求與IT有所區(qū)別，對(duì)于OT系統(tǒng)而言，確保OT網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性是最重要的，IT不融合式的介入會(huì)對(duì)工業(yè)用戶造成困擾。此外，工業(yè)用戶的OT設(shè)備不像IT設(shè)備有比較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)并已在市場(chǎng)上已經(jīng)形成比較成熟的規(guī)范，且許多OT設(shè)備來自于不同廠商。因此，只有統(tǒng)一規(guī)劃為先，打通數(shù)據(jù)接口，才能真正實(shí)現(xiàn)OT設(shè)備之間互聯(lián)互通，確保數(shù)據(jù)的一致性。

三、推進(jìn)工業(yè)數(shù)字化工程的要點(diǎn)

(一)加快發(fā)展即插即用智能模塊

即插即用智能模塊是面向工業(yè)生產(chǎn)過程，將嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)等融合并實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化的集成組合，方便用戶按需配置使用的一種模式創(chuàng)新，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，企業(yè)數(shù)字化改造是其應(yīng)用的重要場(chǎng)景。

目前傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)字化改造采用的是近乎“一企一策、一廠一案”的解決模式，受制于技術(shù)、時(shí)間、人員、成本的投入，這種模式存在著開放性差、缺乏標(biāo)準(zhǔn)、整體水平低、核心技術(shù)缺失等一系列問題，不能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)、批量化生產(chǎn)、規(guī)模化的市場(chǎng)化應(yīng)用和快速化的生態(tài)化發(fā)展。同時(shí)，這種模式難以推廣，并普及到廣大的中小企業(yè)。對(duì)中小企業(yè)來說，尤其關(guān)注投資小、見效快、實(shí)施便捷、部署靈活、簡(jiǎn)單易用等模式。

從集成創(chuàng)新角度來看，即插即用工業(yè)智能模塊具有相對(duì)集成容易的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能高效低成本解決原有設(shè)備因無數(shù)據(jù)接口、通信協(xié)議不一造成的互聯(lián)不足問題。這對(duì)于企業(yè)尤其是中小型企業(yè)加快數(shù)字化改造具有重大意義。在加快統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下，除少數(shù)部分要求較高的場(chǎng)景外，相當(dāng)部分的可以使用中、低端水平的芯片(用以替代集成電路板)，各種適用軟件開發(fā)門檻并不高，我國(guó)有條件有能力率先實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用的突破。應(yīng)該說，做好這項(xiàng)工作我國(guó)已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)與條件。

(二)加快構(gòu)建工業(yè)APP發(fā)展生態(tài)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)國(guó)內(nèi)外366個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用案例進(jìn)行了分析，40%的平臺(tái)應(yīng)用集中在產(chǎn)品或設(shè)備數(shù)據(jù)的檢測(cè)、診斷與預(yù)測(cè)性分析領(lǐng)域，而在涉及數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍更廣、分析復(fù)雜程度更高的經(jīng)營(yíng)管理優(yōu)化和要素協(xié)同匹配等場(chǎng)景中，大多數(shù)平臺(tái)現(xiàn)有能力還無法滿足要求，還需要進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)分析技術(shù)創(chuàng)新與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建模來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的工業(yè)知識(shí)積累[9]。

工業(yè)APP是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)的主要形式，是指面向特定工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，通過調(diào)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的資源，推動(dòng)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)與成功實(shí)踐模型化、軟件化、再封裝而形成的應(yīng)用程序。工業(yè)APP以代碼和數(shù)字技術(shù)的形式封裝大量工業(yè)技術(shù)與作業(yè)原理、行業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)模型，將匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型化處理，能夠極大優(yōu)化生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè)APP開發(fā)與使用的載體，平臺(tái)向下連接海量設(shè)備，向上支撐工業(yè)應(yīng)用，是工業(yè)全要素連接和工業(yè)資源配置的樞紐。平臺(tái)承載著工業(yè)知識(shí)的數(shù)字化模型和工業(yè)APP，是工業(yè)知識(shí)沉淀、傳播、復(fù)用和價(jià)值創(chuàng)造的重要載體。建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、沉淀數(shù)字化模型、開發(fā)工業(yè)APP，是數(shù)據(jù)應(yīng)用的三個(gè)關(guān)鍵步驟。應(yīng)當(dāng)以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，把工業(yè)機(jī)理與數(shù)據(jù)科學(xué)方法緊密結(jié)合，積累數(shù)字化模型，完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的工業(yè)APP開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具，加大工業(yè)APP與“智能+服務(wù)”產(chǎn)品的開發(fā)，真正把工業(yè)制造全程服務(wù)的“短板”補(bǔ)長(zhǎng)起來，讓用好數(shù)據(jù)成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的“殺手锏”。

(三)加快5G應(yīng)用實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通

目前工業(yè)企業(yè)中存在著大量的聯(lián)網(wǎng)和通信需求，5G具備布線易、高速率、大連接、適應(yīng)環(huán)境強(qiáng)、業(yè)務(wù)靈活等特性，能高效應(yīng)用于工廠管理級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)信息集成領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的躍升。同時(shí)，低延時(shí)和超可靠特性，5G更能滿足對(duì)時(shí)效性有較高要求的工業(yè)設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景，這是5G對(duì)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新貢獻(xiàn)。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，通過以時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)、工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)、工業(yè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、無線專網(wǎng)等為代表的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用探索，有望減少龐雜繁多的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議?？梢試L試通過5G的NB-IoT來加速生產(chǎn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，進(jìn)一步完善統(tǒng)一5G的NB-IoT通訊協(xié)議，著力開發(fā)“5G嵌入式芯片+NB-IoT通信協(xié)議軟件”的智能模塊。至少可以在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)場(chǎng)景多、柔性生產(chǎn)制造單元布局的離散型制造的工廠里，使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與5G的NB-IoT統(tǒng)一通信協(xié)議的智能模塊，率先在小數(shù)據(jù)量、小速率的裝備上開展應(yīng)用試點(diǎn)，并加快eMTC/5G技術(shù)的開發(fā)，待取得成效后再大面積推廣。

四、研究結(jié)論

目前，“大而不強(qiáng)”是我國(guó)工業(yè)的基本面，傳統(tǒng)工業(yè)用戶的數(shù)字化轉(zhuǎn)型受限于企業(yè)信息基礎(chǔ)差、人才少等條件，如同“帶著鐐銬跳舞”；而已經(jīng)開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的企業(yè)，又囿于可參照經(jīng)驗(yàn)甚少，只能“摸著石頭過河”，各有各的困難。工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨人才、技術(shù)、裝備等多方面復(fù)雜問題，工業(yè)數(shù)字化工程的實(shí)施道路也滿是荊棘。工業(yè)數(shù)字化工程以“創(chuàng)造數(shù)據(jù)價(jià)值，推動(dòng)工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”為使命，是推動(dòng)工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手。厘清工業(yè)數(shù)字化工程的結(jié)構(gòu)、邏輯、方法，準(zhǔn)確認(rèn)清智能模塊、構(gòu)建模式、網(wǎng)絡(luò)支持三大支柱的作用，并明確三者之間的協(xié)同關(guān)系，是順利開展傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)字化改造的重要前提，也是確保企業(yè)實(shí)現(xiàn)順利轉(zhuǎn)型的重要保證。