人與機(jī)器數(shù)據(jù)互聯(lián)需要哪些關(guān)鍵技術(shù)?

　　在商務(wù)、金融等傳統(tǒng)行業(yè)引發(fā)巨變后，互聯(lián)網(wǎng)將觸角伸到了工業(yè)領(lǐng)域。通過(guò)大量運(yùn)用感知器、控制器、人工智能等軟硬件系統(tǒng)和先進(jìn)技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將人和機(jī)器，物理和虛擬世界連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)智能的網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)智能制造奠定了基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是橫跨通信、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)融合，必將掀起新一輪的工業(yè)革命。本文從技術(shù)的角度對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行闡述，希望能對(duì)讀者所有啟發(fā)。

　　一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　　工業(yè)異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)路的融合技術(shù)。現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中包括多種異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)分，既有各種智能設(shè)備組成的專(zhuān)用協(xié)議局域網(wǎng)，也有基于通用TCP/IP協(xié)議的公共互聯(lián)網(wǎng);從網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)來(lái)分，既有各類(lèi)無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)如Zigbee、WiFi等，也有有線(xiàn)IP網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)間的互通協(xié)作，異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的融合是首先要考慮的問(wèn)題。由于異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的融合具有高度的復(fù)雜性，不同的網(wǎng)絡(luò)在通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式、傳輸速率等方面的差異性，一些設(shè)備將作為通信節(jié)點(diǎn)發(fā)揮智能路由器的作用，同時(shí)還需要一個(gè)統(tǒng)一的通信機(jī)制，將數(shù)據(jù)融合在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸和控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的良性溝通，資源的合理配置以及生產(chǎn)效率的極大提高。工業(yè)裝備和產(chǎn)品的智商技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備之間的通信協(xié)作，大大提高了工業(yè)裝備的智商。生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品開(kāi)始有了自己的“思維”，產(chǎn)品需要告訴生產(chǎn)設(shè)備關(guān)于自己的信息和制造細(xì)節(jié)以協(xié)助生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備之間需要溝通來(lái)合理安排自己的時(shí)間和動(dòng)作。同時(shí)，信息物理系統(tǒng)(CPS)通過(guò)無(wú)處不在傳感網(wǎng)絡(luò)，將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，使之具備感知、通信、計(jì)算、遠(yuǎn)程控制、自我管理的功能，實(shí)現(xiàn)人、產(chǎn)品、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)之間新的互動(dòng)關(guān)系，極大的提高了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能化水平。

　　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)時(shí)代，隨著傳感器的大量使用，智能設(shè)備的普及，這些設(shè)備生成了海量的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)、研發(fā)、物流、供應(yīng)鏈、銷(xiāo)售、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)也都在源源不斷的產(chǎn)生數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)的消化處理能力成為未來(lái)制造企業(yè)競(jìng)逐的關(guān)鍵。首先，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能設(shè)備間需要頻繁的數(shù)據(jù)交互，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性要求很高，這將大大促進(jìn)海量數(shù)據(jù)存取技術(shù)的進(jìn)步以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。其次，利用數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，并用于優(yōu)化生產(chǎn)流程，完善服務(wù)體系，是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是多個(gè)系統(tǒng)的集成，就像很多人體器官組合在一起構(gòu)成健康的人體系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單的堆砌而是高度耦合。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的集成包括橫向集成和縱向集成。縱向集成是指制造企業(yè)內(nèi)部、智能工廠內(nèi)部的集成，包含從需求制定、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)研發(fā)、物流、運(yùn)營(yíng)等各環(huán)節(jié)內(nèi)部的集成，也包括跨環(huán)節(jié)的集成。橫向集成是指企業(yè)間的集成、產(chǎn)業(yè)鏈的集成，通過(guò)企業(yè)間信息的共享，資源的整合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷(xiāo)全流程的業(yè)務(wù)無(wú)縫對(duì)接。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成化的實(shí)現(xiàn)，不僅需要標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)間接口，還需要一個(gè)統(tǒng)一的體系架構(gòu)，為各個(gè)系統(tǒng)的集成化運(yùn)作建立規(guī)范，就像馮諾依曼體系架構(gòu)之于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用一樣。

　　二、政策建議

　　加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，以標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)的互通融合。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合，系統(tǒng)的集成，設(shè)備的互聯(lián)互通以及安全性等問(wèn)題，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出很高要求，各國(guó)都將標(biāo)準(zhǔn)化作為戰(zhàn)略重點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展。比如德國(guó)制定了標(biāo)準(zhǔn)路線(xiàn)圖，為工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)制定提供引導(dǎo)。我國(guó)應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，高度重視標(biāo)準(zhǔn)化在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，優(yōu)先制定標(biāo)準(zhǔn)路線(xiàn)圖，明確電子、裝備、網(wǎng)絡(luò)、軟件等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化需求，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的融合、系統(tǒng)集成、智能設(shè)備的交互、安全和服務(wù)規(guī)范等方面加快標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)。同時(shí)，還要加快我國(guó)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面的國(guó)際化步伐，提高國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的話(huà)語(yǔ)權(quán)，在全世界范圍內(nèi)贏得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新體系，以協(xié)同化加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面高度重視產(chǎn)學(xué)研的協(xié)同創(chuàng)新，通過(guò)持續(xù)的政策扶持和資金投入，逐步形成了政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和各種社會(huì)科研機(jī)構(gòu)相互合作的協(xié)同創(chuàng)新體系。

　　我國(guó)也應(yīng)該高度重視產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要促進(jìn)作用，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，通過(guò)政策引導(dǎo)，資金支持大力推動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新體系的構(gòu)建。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)，鼓勵(lì)建立以企業(yè)為主導(dǎo)，聯(lián)合大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)力量的機(jī)構(gòu)，將高校的科研成果及時(shí)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)的需求及時(shí)反饋給研究機(jī)構(gòu)，形成良性互動(dòng)，合力突破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)難題，共同促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以聯(lián)盟助推產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈式發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨界融合的產(chǎn)物。

　　2014年AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾在美國(guó)宣布成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，旨在打破技術(shù)壁壘，促進(jìn)物理世界和數(shù)字世界的融合。我國(guó)政府應(yīng)積極學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟運(yùn)作模式，組織建立跨行業(yè)的、公私合作的多樣化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，引導(dǎo)行業(yè)之間、企業(yè)之間、政府和企業(yè)之間加強(qiáng)交流合作，突破關(guān)鍵技術(shù)障礙，形成統(tǒng)一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，共建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。加大政策扶持力度，營(yíng)造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展良好政策環(huán)境。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的智能設(shè)備由于技術(shù)含量高，往往價(jià)格昂貴，這給中小制造企業(yè)打造智能化生產(chǎn)體系帶來(lái)很大資金風(fēng)險(xiǎn)。

　　德國(guó)為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的跨越，出臺(tái)了相關(guān)政策、稅收，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，分擔(dān)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。中國(guó)在學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)需要注意到，我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)相較德國(guó)還有很大差距，制造企業(yè)在智能化升級(jí)改造過(guò)程中所需要承受更大的風(fēng)險(xiǎn)。政府應(yīng)針對(duì)工業(yè)企業(yè)提供一系列政策傾斜和資金保障，建立國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)投資基金和專(zhuān)項(xiàng)資金，探索工業(yè)企業(yè)智能化升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控模式，降低企業(yè)創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)，幫助企業(yè)穩(wěn)步提升智能化水平，加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推廣應(yīng)用。