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中国信息通信研究院技术与标准研究所李海花副总工程师:工业互联网—扬帆起航

2017-12-14 11:00

  

  

  尊敬的各位领导、各位专家、各位来宾,非常荣幸在这里跟大家分享一下工业互联网这个主题。

  首先是工业互联网的基本内涵,一开始我们研究工业互联网的时候,对工业互联网的定义是我们很重要的研究内容,因为怎么去理解它?是非常重要,应该说也是所有研究的一个出发点。目前我们给出来的工业互联网是两个层面的定义:

  第一个是关键网的基础设施。关键网的基础设施需要满足一些特殊需求,包括低时延、高可靠、广覆盖。为了满足工业互联网的需求,对网络有很多特殊要求,第一个就是互联网需要它来有些增强,演进和升级,满足安全、实时性、可靠性的要求。第二个工业互联网标本解析这体系会叠加上来,成为很重要的一个系统。第三个和现有的比较起来的话,我们现在工业可能还是相对封闭的,只是简单的一些交互,我们将来的网络实际上工厂要成为一体的网络,就是工厂很多要素在互联网上是可见的,而且整个和互联网能够打通。另外工业互联网平台也是非常重要的基础设施。

  第二个就是新兴的业态模式。我们说工业互联网不是互联网在工业里简单的应用,现在互联网上已经有一些应用,将来的话在基于这种我们基础设施的演进网络化、智能化,将来会产生很多智能化的应用和大范围的数据的流动和协同。

  目前我们也是给出了工业互联网的三大体系:网络体系是基础、平台体系是核心、安全体系是保障。首先我们要把工业互联网,要把这些要素还有围绕着工业生产经营的各个环节连接起来,这个是一个最基础的,也是一个很重要的出发点。在这个基础之上的话,平台就是发挥非常核心的作用,就把相关的这种数据,我们的制造能力,还有制革价值链、产业链整体的都能够通过平台对接起来,我们把它称为全要素连接的枢纽,资源配置的中心,智能制造的大脑。这是一块很重要的内容。同时安全体系是保障,大家也很容易去理解,在各个层面都涉及到安全的问题。在这个基础之上再衍生出工业互联网各个相关的智能应用。

  目前的话,应该说我们国家也在积极推动制造强国和网络强国的建设,应该说工业互联网不仅仅是制造强国的一个很重要的一块,因为我们都知道现在提网络化、智能化,这个工业互联网应该是打造制造强国是一个很快重要的内容。同时,网络强国,应该说工业互联网它会带动整个网络,包括互联网,向这种制造业或者整个实体经济的延伸,也是网络强国建设的一个重要的内容和它的支撑。

  目前的话,围绕工业互联网在各个层面都会有一些新的,就是全球都在加紧布局,包括技术、产业和应用这方面,这一块针对总体态势,我们也稍微跟大家分享一下。

  首先是全球积极推进工业互联网的发展,首先我们也是把美国和德国比较领先的发达国家作为标杆,从政府层面是美国和德国应该说在它的大的战略里面都是把工业互联网作为它重要的内容,而且从这个资金、政策,包括产业推动方面在积极推它的发展。同时的话,也关注到美国、德国也是在积极加强联合,在这种架构的一体化设计、技术标准安全还有它的测试床,都在联合来推动。

  另外从产业层面,以美国企业为主导的工业互联网联盟像IIC,还有以德国企业以绝对主导的工业4.0平台,大家可能听过,现在是从产业角度也在积极推动工业互联网发展,同时中国也是很重要的一块,我们院现在也在牵头工业互联网产业联盟。另外从全球来看,很多国家包括日本、法国、印度、巴西都在纷纷发布相关的战略,推动相关的发展。

  第二个从网络层面来讲,实际上现在也是有很多新的态势出现。首先我们关注网络的人可以看到,有工厂内的网络,有工厂外的网络,总体来看的话,一个是传统的网络技术往工业里面延伸,刚才王院长也提到NB-IOT的技术。首先一个大的发展趋势,就是TSN成为一个产业布局的热点,其实TSN的话,因为我们知道工业里面的话,它本身这种联网技术原来是很多标志,没有去统一,这种集成非常复杂,TSN能把底层就是以太网这一块能打通,而且对时延、安全性方面有很强的保障,非常适合工业环境下的信息传送。此外我们知道工业里面OPC协议用的比较多,现在业界也在加强TSN+OPC-UA的对接,现在也是一个大的趋势。

  第二个无限技术在工业环境应用探索成为新的亮点。工业互联网也是5G很重要场景,现在针对工业环境有一些企业、一些联盟也在组织相关的实验。另外从组网角度来说现在也有一些新的技术出现,除了大家比较熟悉,像5G切片之外,还有标识解析,一个是标识编码和解析系统,表示编码类似互联网身份证,解析类似于DNS。我们知道编码是有一个统一的规则,也是非常重要的,因为我们可以感受一下我们自己的身份证,实际上它可以携带一些属性的信息,我们男女出生地、出生日期,这样可以快速做一些应用。近来的话,随着工业的发展,工业的门类还有领域非常非常多,这样的话,全国有一个协同规划也是非常关键的。

  第二个就是解析系统,刚才谈了非常类似DNS,将来我们给产品编码之后,也可以通过编码,通过解析系统找到编码这种产品对应的相关的生产、物流的信息。目前整体是两大路径:

  第一个改良路径。

  第二个变革路径。

  第二个标识解析现在也不太遥远,现在一些工业起动为了自动数据地抓取,实际上已经在工厂内部和供应链环节,包括产品的追溯环节应用标识技术,包括海尔等等都在工业领域推动这件事情。从平台的角度来说,目前应该说是这种竞争焦点,因为大家也都很理解平台对生态竞争,打造生态重要的意义。现在的话,全球都是加紧布局,国外的话,比较典型代表像通用电器、西门子,还有微软、因特尔这些大的企业都在纷纷发布面向工业的平台,通过很多种手段并购还有加速运用的开发和技术的创新,核心是在原有的,特别是工业企业是在原有国际品牌和高端产品基础上在叠加这种先进平台来打造它的一个综合优势。我国以联盟发布了三大平台,现在也是发展的非常快。

  从工业互联网平台的话,应该说是把这个以数据和能力都能够汇聚起来,在这个基础上构建这种面向工业的服务体系,支撑各种创新应用的发展,是非常重要的一环。我们现在也发布的工业互联网的白皮书,给出了工业互联网的架构,总体分为三层,包括边缘层、平台层、应用层。边缘层主要实现数据的采集、汇聚和翻译另外在平台层比较核心了,主要是实现大数据的分析。再往上应用层一个是围绕着业务的信息系统,一些软件应用的开发,还有一些应用的创新。

  总体来看,应该说PAAS层是这个平台的,我们可以把它叫成开放式的云操作系统是最核心的应用,但是SAAS的话也决定平台的成败,因为它是工业互联网最终价值的一个体现。详细的内容大家可以关注联盟发布的工业互联网平台白皮书里面对技术产业和应用场景和发展建议都有很详细的阐述。

  另外除了平台之外,在边缘计算也是关注和推进的一个热点,边缘计算大家知道特别是工业互联网领域要产生大量的数据,有些数据在本地需要实时的翻译和分析。另外哪些数据上传到云端?实际上这个数据的存储上传都有很大的成本,基于这些边缘计算可以在边缘侧,接近企业数据采集这个层面的话,实现数据快速的存储、计算处理。这个也是一个大的趋势。

  目前我们谈到边缘计算它是多个层面,我们有云,边缘计算可以在设备,在路由这个层面,或者工业企业的边缘,或者本地网咱们接入网的边缘来部署,它可能不仅仅是网端,可能是服务器,或者是一些微型云的概念。华为成为了ECC联盟,思科也都是在做架构,加快推动。在近期我们ECC和Cisco两联盟发布了边缘计算架构2.0白皮书。

  安全和整个工业互联网的架构、技术、产业应该是同步推动的,包括它的应用发展,因为没有安全的话,很多都是有问题的,健康发展都有问题。目前的话,也是从多个层面国际国内都在推动,第一个的话就是出台一种框架大的指南,指导企业开展部署。因为我们看到企业已经开始推动了,有产品,有应用出来,通过这块的话,我们也发布的一些报告文件,指导意见参考。

  第二个我们知道安全的研究,对工业互联网安全研究是非常复杂的,首先它需要工厂的环境来检验和验证安全。另外的话,将来这种大范围的协同,这种安全出现的问题和环节,也是需要去探测到和甄别,美国和中国都在建实验室,也是很重要的一环,我们也是有工业互联网测评重点实验室,从测试、评估、验证各个方面来搭建。同时的话,因为工业互联网随着它的实施,安全防护产品的服务也成为很重要的一环国际上一些大的企业,我们看到通用电器都有安全的工业的布控产品,安全的芯片、安全的监测系统,国内在扫描工具、审计、安全管理平台都做了一些工作,同时工信部在推进试点示范。另外标准化也成为很重要的一环,将来的话,除了技术标准,还有一些规范,安全管理方面的一些标准。

  此外,在应用方面的话,应该说国际上也是已经开展的一些实践和探索,有的是针对一些重点环节,我们也是对美国、德国应用案例做了梳理,可以归结为四大模式:

  第一个智能化生产。

  第二个服务化延伸。

  第三个网络化协同。

  第四个个性化定制。

  结合指导意见的发布,现在也是给出了我们国家工业互联网发展的方向,目前在这个指导意见里头已经明确了指导思想和三步走的发展目标,这三步走和咱们中国制造2025是协同一致的,都提出了不同阶段的发展目标。同时还有323行动,确定了7项主要的任务,同时还有6家保障机制。针对重点任务的话,我们稍微解读一下:

  第一个夯实网络基础。在指导意见也是从工厂内网和工厂外网两个部分去部署相关的工作的。工厂内网是技术的改造,工厂外网拓展针对工业企业或者产品的一些连接,同时还有新技术的研究和应用。同时提升网络速率,降低资费,水平也是很重要的一块,工业企业还是觉得宽带这种资费还是很重要的投入和成本。同时针对网络基础建设还有标准都是很重要的一块内容。

  标识解析方法,现在国内也是有三大主流的体系,企业还有一些一些私有解决方案,首先从标识解析的推动来说,第一个就怎么顶层设计,研制我们工业互联网标识解析的整体架构,确定路线图、时间表。第二个系统的建设,这个涉及到几个层面,一个是根节点的完善,将来解析量很大了,根据工业互联网的发展要完善。另外一个建设国家配套支撑系统。另外一方面建设各级子节点和公共递归节点。同时我们还可以看到有很多的内容,同时我们知道其实标识或者标识解析系统本身的话是一个全球的体系,需要国际治理一块来全球协作一块推动,包括相关的规则。

  第二个打造平台体系。我们要加快平台建设,同时还要把这个平台能用好,从目标来看,到2020年我们希望培育十个跨行业、跨领域的平台,2025年在国际上形成三个比较领先的平台,包括百万家上线APP的培育,因为很多技术,包括人工智能、大数据可以看到,实际上平台是这些技术和这些软件的一个载体。

  第三个强化安全保障。目前应该说在指导意见里对安全单列了一个任务,也是国家比较重视。涉及到几个方面,一个提升安全的防护能力,涉及到整个保障体系的建设,技术的研究,成果的转化,评估体系。另外一个针对数据,因为未来针对工业互联网的发展,数据是无边界的流动,很大的范围,跨地域、跨系统,可能跨国的去流动,所以针对数据的安全防护、管理体系可能是很重要的一环。另外针对安全推动它的应用和它的公共服务体系还有监测体系的一些建设。

  第四个促进融合应用。网络和平台都是手段,核心还是要推动应用的发展,应用为牵引来打造这种健康的生态。目前的话,在指导意见里提出两大方面,一个是引导大型企业开展业务创新集成,还有中小企业推动应用的普及,围绕工业互联网产生智能化的应用,加快发展。重点具体的行动也是几个方面,一个是选先导企业,还有一些重点领域和环节,还有区域开展应用地试点,或者推广的工作,这个也是从不同层面带动应用和发展。

  最后的话,我们还有三大支撑:

  第一个构建协同创新体系,包含了创新体系建设,应用生态的建设,企业协同、区域协同,在这个任务里也设了一个工程,区域创新示范工程,通过这个工程带动整个创新生态的建设。同时也设置了两个很重要的任务,应该是工业互联网示范中心的建设,还有一个工业互联网示范基地的建设。

  第二个形成健全产业链。

  第三个促进国际化推广。

  最后因为我们知道指导意见发布之后,后续应该说是指导意见的落实工作来促进工业互联网推广工作,也是可能后续的话还有很多工作要做。

  首先是指导意见的宣贯,我们也是后续会依托工业互联网产业联盟会组织相关的活动,包括一些解读培训的工作,这样让大家去了解,深度的了解工业互联网,从理念,接受它,从技术产品应用上加快它的探索。

  第二个,健全组织机制,大家去看指导意见的时候是明确提主要要在国家制造强国建设领导小组下设立工业互联网专项小组,还成立战略咨询委,现在这些工作都在推动。同时,加快实施部署,目前的话也是提出来要制定发布行动计划,这个相当于把很多东西具体的行动都明确出来,更细化。因为我们指导意见应该说是一个方向,部署实施就落到具体行动层面。

  第三个工业互联网怎么提升在全球的影响也是很重要的一环,我们也是和我们联盟开展一系列的活动,包括组织一些大的国际的会议,同时我们在2018年初要召开工业互联网全球峰会,宣传中国的,包括我们指导意见,包括中国的一些标准方案、应用和实践,也是欢迎各位领导还有各位嘉宾参加。

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