2020年3月,中共中央政治局常務委員會召開會議提出,加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度,這其中工業(yè)互聯(lián)網作為“新基建”板塊之一,迎來了再一次引領時代發(fā)展的機遇,也對工業(yè)互聯(lián)網本身的提出了更高的發(fā)展要求。
5G和工業(yè)互聯(lián)網之間的關系
工業(yè)企業(yè)網絡有內網和外網之分。首先,工業(yè)企業(yè)內物聯(lián)網的部分,使用傳感網協(xié)議。企業(yè)內網使用工業(yè)以太網或時間敏感網絡的協(xié)議,內網還包括各種各樣的數據庫、服務器、監(jiān)控與數據采集系統(tǒng)和邊緣計算。企業(yè)外網是基于互聯(lián)網和5G的軟件定義廣域網。
企業(yè)內網現(xiàn)在多使用無線技術,因機器人、物料小車、生產線工件都是活動的,工業(yè)上很多場景都需要無線聯(lián)網。但WiFi因穩(wěn)定性、擴展性等問題使得其在工業(yè)領域的利用率僅為4%?!澳壳埃?G是最適合工業(yè)互聯(lián)網低時延要求的網絡。”中國工程院院士鄔賀銓說。企業(yè)可以租用運營商5G公網,以網絡切片方式提供VPN。
企業(yè)本身的內網協(xié)議也是不容忽視的部分。企業(yè)內網的協(xié)議已經由最初的現(xiàn)場總線發(fā)展到現(xiàn)在的延時敏感網。目前,工業(yè)現(xiàn)場總線的方式占到市場近一半份額,但這種方式的標準碎片化、兼容性差,時延無法得到有效保證。以太網是為辦公自動化設計的網絡,但工業(yè)環(huán)境設備多,效率太低。工業(yè)以太網從高速、交換和同步機制三方面提供實時和可靠性,目前約占一半的市場,但時延仍比較大,難以滿足高速生產線的網絡需求。TSN業(yè)務通過5G連接企業(yè)外網,保證低時延傳輸,是目前最理想的企業(yè)內網協(xié)議。
5G和工業(yè)互聯(lián)網之間的關系,主要集中在接入層。高連接速率、超低網絡延時、海量終端接入、高可靠性,都是5G所具備的優(yōu)點。一些以往受限于網絡接入而不能實現(xiàn)的場景,在5G的加持下,都變得可行。
工業(yè)互聯(lián)網的多種基礎設施
首先,要有大數據基礎設施。把數據收集到數據倉庫,進行數據選擇、數據的標清化,把非結構化數據轉為結構化數據,把數據分解成基本要素,再根據挖掘的任務進行聚類。在這個閉環(huán)過程中,需要用到聚類分析、分類分析和關聯(lián)分析等,更重要的是,工業(yè)大數據中包含多種數據庫,在挖掘數據的時候還要根據數據類型選擇合適的計算模式。
算法技術是緊隨其后的基礎設施。目前AI算法需要大量有標注的數據作為樣例,依靠大量算力與海量數據來針對特定任務進行試錯訓練,屬于大數據大算力小任務,效率不高,未來需要結合類腦計算,實現(xiàn)小數據小算力大任務?!耙簿褪钦f,在工業(yè)互聯(lián)網上,人工智能目前都是專用的,沒有一個所謂的工業(yè)互聯(lián)網人工智能算法可以適用于所有的行業(yè)和企業(yè)?!编w賀銓進一步解釋。
邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網平臺中非常重要的一部分。工業(yè)生產線上的傳感器、工件、機器人、工業(yè)的VR/AR應用都要求快速響應。在工業(yè)互聯(lián)網平臺中,在降低無線空口時延的基礎上,還需要將計算能力下沉,可以利用邊緣計算實現(xiàn)本地緩存和過濾數據,減少時延的同時減輕中心云的帶寬和處理能力的壓力。
工業(yè)互聯(lián)網離不開安全,工業(yè)互聯(lián)網的傳感器和PLC量很大,而且永遠在線,很容易受木馬入侵成為DDoS的跳板。這需要基于零信任架構,支持建立動態(tài)和遷移的群組節(jié)點的信任關系,實現(xiàn)低成本和低功耗的安全與加密。另外,傳統(tǒng)的認證和加密流程等協(xié)議不適用于支持工業(yè)互聯(lián)網的大連接與低時延,工業(yè)互聯(lián)網需要高可靠的快速群組認證。
數字孿生數據可能會通過外網傳輸,僅靠加密仍難以避免數據被劫持,可能會遭遇外界勒索或導致企業(yè)經營混亂。因此,企業(yè)需要建立IT與OT的安全團隊和企業(yè)安全運營中心,還要與企業(yè)的上下游實現(xiàn)威脅情報共享和安全防護的協(xié)同聯(lián)動,并從政府獲得安全態(tài)勢感知信息,完善工業(yè)互聯(lián)網的安全。
推進工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展需要解決的問題
工業(yè)互聯(lián)網是智能工業(yè)發(fā)展的基礎設施,是工業(yè)向數字化、網絡化、智能化發(fā)展的核心支撐,是工業(yè)變革創(chuàng)新的重要載體。推進工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展不是簡單的網絡和平臺建設,是個系統(tǒng)性推進工程,需要統(tǒng)籌部署,從根本上解決工業(yè)軟件、接口標準、工業(yè)網絡、數字安全和商業(yè)模式等系列問題,才能確保工業(yè)互聯(lián)網持續(xù)健康發(fā)展。
目前對工業(yè)互聯(lián)網平臺沒有統(tǒng)一的評價標準,實際上不同行業(yè),甚至同一個行業(yè)的不同企業(yè),所需要的工業(yè)互聯(lián)網平臺也不一定相同。工業(yè)互聯(lián)網的推廣深化過程是企業(yè)數字化轉型的過程,同時需要企業(yè)流程再造來適應。
工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展需要解決五個關鍵問題(一)解決工業(yè)機理模型數字化問題,工業(yè)互聯(lián)網平臺是軟硬融合平臺,工業(yè)軟件在工業(yè)互聯(lián)網平臺數字化、網絡化和智能化控制以及商業(yè)模式創(chuàng)新中發(fā)揮著核心作用,工業(yè)產品的數字設計、驗證和測試,工業(yè)裝備的數字化控制,都離不開工業(yè)軟件支撐;(二)解決數字工業(yè)設備集成互聯(lián)問題,完善接口標準是工業(yè)互聯(lián)網平臺發(fā)揮平臺系統(tǒng)集成、資源匯聚、信息共享等作用的關鍵。工業(yè)數字化設備網絡接入、工業(yè)軟件互聯(lián)互通等標準不統(tǒng)一,不同廠商提供工業(yè)數字化設備、工業(yè)軟件也就無法綜合集成和互聯(lián)互通,更無法建成一體化的工業(yè)互聯(lián)網平臺,互聯(lián)工廠和智能工廠也就無從談起;(三)解決數字工業(yè)設備高速互聯(lián)問題,提供滿足工業(yè)應用場景需求的工業(yè)網絡接入服務,是工業(yè)互聯(lián)網平臺暢通內外信息流通渠道必要保障。需要根據工業(yè)應用場景特殊需求,按照5G網絡服務能力,為工業(yè)應用場景量身定制能解決網絡接入痛點、技術切實可行、性價比高的5G專用網絡部署方案;(四)解決工業(yè)網絡化服務商業(yè)價值問題,企業(yè)數字化轉型絕對不是簡單的技術層面推動設備上云上平臺,是通過商業(yè)模式創(chuàng)新來重塑工業(yè)企業(yè)在數字化條件下的物資鏈、服務鏈、價值鏈。沒有商業(yè)模式重構的工業(yè)互聯(lián)網平臺建設,只能算是企業(yè)內部管理信息系統(tǒng),難以從根本上推動企業(yè)數字化轉型和變革;(五)解決數字工業(yè)設備可管可控問題,當前工業(yè)互聯(lián)網平臺安全風險來自多個不同層次,需要保障來自不同工業(yè)互聯(lián)網平臺服務廠商的硬軟件安全,確保不出現(xiàn)漏洞和后門;需要保障網絡接入安全,確保接入安全可信網絡;需要保障數據使用安全,嚴格按照工業(yè)數據分級分類要求管理和使用數據。
工業(yè)互聯(lián)網+才能滿足新基建的需要
隨著工業(yè)互聯(lián)網技術和業(yè)務的持續(xù)發(fā)展,以及各產業(yè)數字化轉型的發(fā)展,在工業(yè)互聯(lián)網的基礎上,產業(yè)間的協(xié)同對于企業(yè)完整的經營管理變得愈發(fā)重要。工業(yè)互聯(lián)網+正是為了適應這個發(fā)展趨勢,從更廣范圍、更基礎的層級實現(xiàn)產業(yè)間的融合,可以通過電商、供應鏈、金融、物流等產業(yè)對工廠企業(yè)的業(yè)務發(fā)展和數字化轉型提供有力的保障和服務價值實現(xiàn)的鏈路閉環(huán),這個是工業(yè)互聯(lián)網+對于工業(yè)互聯(lián)網業(yè)務的自然延伸,是滿足工業(yè)用戶需求變化的必由之路。