第二节　工业互联网

在当今社会，无论是工业革命还是信息革命，它们带来的经济和社会变革都有目共睹。工业革命推动了制造业的革命，创造了无数的先进机器、重大装备、基础设施和通信网络；信息革命所催生的互联网革命则带来了计算科学与工程、计算机网络、信息与数据交换的巨大进步。工业互联网力图汇集工业革命与信息革命这两大革命的成果，进一步将世界上的各种机器、装备、基础设施和系统网络，以及先进的传感器、控制和软件应用程序等互相连接，这不仅为企业、产业和经济发展提供了新的增长机遇，还对工业，特别是制造业和能源产业再一次进行全新的改造。

工业互联网（Industrial Internet）的概念最初是由美国通用电气公司于2012年提出的：“将工业革命的成果及其带来的机器、机组和物理网络，与近期互联网的成果——智能设备、智能网络和智能决策融合到一起，称作‘工业互联网’。”值得一提的是，这个工业互联网的概念，并不是要将所有的“工业企业”连接在一个所谓的“工业互联网”的网络之上（即不是The Internet of Industry），而是将任何一个企业（包括农业、工业、服务业的企业）的信息系统，以及信息资源的开发和利用建立在互联网之上，这是企业信息化发展的下一个必经之途。因此，工业互联网是一个以企业为中心的概念，而不是另一类的互联网络。2015年6月，工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC）发布的《工业互联网参考架构》中所阐明的工业互联网系统的要素及其相互之间的关系，以及为工业互联网的系统架构、解决方案架构、应用系统架构提供的开发指南，可以清楚地说明这一点。

为了抢占新工业革命的先机，发达国家积极布局工业互联网，旨在通过新一代信息技术促进生产关系和生产方式革新，使工业重新焕发强大的生命力和竞争力。美国推出“先进制造业领导力战略”，德国提出“工业4.0”和“工业战略2030”，日本倡导发展“互联工业”，英国投资7.25亿英镑支持工业战略挑战基金项目，法国发行国债支持数字技术促进工业转型方案等，都是对这一场正在来临的新工业革命的积极回应。工业互联网将人、数据和机器连接起来，重构全球工业、激励生产力创新发展，正是新一轮工业革命和产业变革的重点发展领域之一。

早在2000年，美国的Frost&Sullivan咨询公司就提出了工业互联网的概念，其基本思路是将企业复杂的物理设备与网络传感器和软件构造成一个整体。这个概念将机器学习、大数据、物联网、机—机通信（Machine to Machine，M2M）及智能物理系统[3]（Cyber-Physical System，CPS）等中所包含的数据整合在一起，实时地加以分析，然后利用所得到的数据和信息来控制和调整与企业相关的物理设备，得到最优化的结果。

本质上，工业互联网和工业4.0的目标是相似的，都是打造一个企业级的智能物理系统。现阶段的目标是把企业内外数以百计的不同功能的信息系统，以及成千上万台各种生产工具和装备，打造成一个整体，使企业在横向和纵向都能够自动交换信息和数据，完成必要的计算功能（智能化），自寻最优化、自行应对各种内外需求和环境变化，并高效运行。显然，打造一个这样的智能物理系统，要求企业在产品设计、研发、生产、管理、营销等各个环节中都必须首先实现信息化，构造各种必不可少的信息系统，然后才有可能通过工业互联网或工业4.0进行整合和实现一体化，形成先进的、企业自身的智能物理系统。

工业互联网的基本概念可以用其5C架构来描述，如图1-1所示。5C是指由下至上的5层结构均由英文字母C开头，即智慧连接层（Connection）、数据信息转换层（Conversion）、计算网络层（Cyber）、认知层（Cognition）和配置层（Configuration）。其中，智慧连接层主要依赖物联网和各种各样的计算机系统，确保企业生产、运行、决策等各种数据的无障碍获取；数据信息转换层则利用各种智能分析方法（如业务智能），将反映企业生产、运行、决策状况的相关信息和知识挖掘出来；这些信息和知识通过网络渠道被送至企业的信息中心，与规划和设计的企业生产、运行、决策状况的预期值进行比较，辨识实际值与预期值的差异；这些差异性的信息再被送至认知层，通过各种技术手段，如数据可视化技术等，使决策者认识到企业生产、运行、决策状况正在发生或必须做出的变化和调整；最后，通过企业的网络系统，在配置层直接对必须进行调整的相关生产、运行、决策环节做出修正，完成实际的操作。

图1-1　工业互联网（工业4.0）的5C架构

为推进工业互联网的发展，2016年，中国工业互联网产业联盟参考工业4.0的5层架构体系，发布了《工业互联网体系架构（版本1.0）》，提出工业互联网网络、数据、安全三大体系，其中，网络是工业数据传输交换和工业互联网发展的支撑基础，数据是工业智能化的核心驱动，安全是网络与数据在工业中应用的重要保障。2020年4月，中国工业互联网产业联盟发布的《工业互联网体系架构（版本2.0）》在继承《工业互联网体系架构（版本1.0）》三大体系的基础上，以商业目标和业务需求为牵引，包括业务视图、功能架构、实施框架三大板块。工业互联网由理念与技术验证逐渐走向规模化应用推广。

可以看出，无论是德国工业4.0五层架构，还是我国工业互联网体系架构，数据都是核心要素。数据主要来自3个方面：一是计算机和网络中储存的信息，这些信息反映了企业各类业务活动的运行过程，包括过去的、现在的（实时的）及对未来的预测；二是人的信息，如位置、身体、状态、知识、观点、意见等；三是物的信息，如位置、参数、数量、移动、所有者、客户方等。有了这些数据，工业互联网系统才有可能对这些数据进行挖掘和分析（大数据技术），将之与企业预期的结果进行比较（云计算技术），通过决策模型和算法做出最优决策（人工智能技术），并对人、机、物进行调节和控制。

海量数据无障碍自动获取是工业互联网的基本要求，也使得工业互联网成为推动全联网发展的重要原动力。