工业互联网创新发展进入快车道

    2023年是我国工业互联网创新发展（《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》）的收官之年，也是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年。近年来，中央及地方出台多项政策举措，推动我国工业互联网建设取得一系列阶段性、标志性成果。我国工业互联网已形成了与制造业发展阶段相匹配的中国方案，打造了“5G+工业互联网”“5G工厂”等中国品牌，产业规模突破1.2万亿元，行业应用已全面融入45个国家经济大类，成为行业数字化转型和经济社会高质量发展的关键支撑。

    工业互联网的技术概念

    工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是新一轮工业革命的重要基石，是数字经济和实体经济深度融合的关键底座。

    从应用技术上说，工业互联网常用概念包括IoT、OT、IT、CT和AI。IoT即是物联网，在工业互联网上用于设备感知（热、光、压力、温度等）、设备身份识别、设备（机器）的数据收集和传输、设备（机器）的远程控制等。OT就是操作技术，指工厂车间里那些工业环境和设备的相关操作系统及运维运营技术，包括传感器、仪器仪表、机械臂、监控系统、控制系统等工业自动化技术。OT是国家工业化程度的一把标尺。IT是信息技术，主要是以计算机技术为基础的互联网技术，如信息存储和安全、云计算、大数据等硬件和软件技术。CT是通信技术，包括Modbus等工业通信技术、移动通信（5G）、IPv6、蓝牙、WiFi等。AI即是人工智能，在工业互联网上用于语音和动作识别、机器控制、机器学习、模型训练等多种智能场景。

    工业互联网本质是IT、CT、OT技术的全面融合和升级。它通过CT技术连接企业内外各类数据，打通工业全要素、全产业链、全价值链的数据；依托IT与OT技术结合，挖掘和分析海量工业数据，使得生产制造过程中隐含的工艺和经验能够数字化、可复用、可预测，沉淀和积累工业经验和机理模型，赋能和改造传统工业体系。

    工业互联网平台架构

    工业互联网既是一张网络，也是一个平台，更是一个系统，实现了工业生产过程所有要素的泛在连接和整合。工业互联网平台的本质是工业云平台，它基于应用需求，搭建对工业数据采集、存储、分析和应用的模块体系，实现工业互联网辅助的生产功能。其总体架构主要包括边缘层、基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）、应用层（SaaS）以及贯穿上述各层级的标准、质量和安全防护体系，各层级相互协调，共同推进平台功能的实现。基础设施层作为工业互联网平台的运行基础，利用虚拟化、分布式存储、负载调度等技术对底层服务器、存储设备、网络资源等基础设施进行资源池化，使得物理机器成为可动态调度管理的虚拟资源单元。边缘层、平台层、应用层是工业互联网平台的三大核心层级，边缘层是基础，平台层是核心，应用层是关键。

    1、边缘层

    边缘层是对生产环境的各种工业设备和机器（如数控机床、工业传感器、工业机器人等）进行连接和管理，并利用协议转换实现海量工业数据的互联互通和互操作。边缘层的核心价值是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、生产要素信息进行实时高效采集和云端汇聚。

    边缘层的功能主要包括设备接入、协议解析和边缘数据处理。设备接入即是通过工业以太网、工业光纤网络等各类有线和无线通信技术，接入各种工业现场设备，采集工业数据。协议解析即是运用协议解析与转换、中间件等技术兼容Modbus、CAN、Profinet等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一，并利用HTTP、MQTT等方式将采集到的数据传输到云端数据应用分析系统或数据汇聚平台。边缘数据处理即是基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术，在工业设备、智能终端等数据源头一侧进行边缘端数据预处理、存储与智能分析，提升系统反应速度和数据传输速度，减少时延和网络拥塞，形成边云协同分析处理。边缘层主要涉及的核心技术包括工业通信网络、协议转换技术、边缘计算和工业人工智能等技术。

    2、平台层（PaaS）

    PaaS层是工业互联网平台的核心，发挥着类似于“操作系统”的重要作用。它通过对底层硬件和操作系统进行抽象处理，为用户提供工业APP全生命周期服务环境与工具、微服务发布及调用环境与工具、工业微服务、工业大数据管理、开放资源接入与管理等平台服务。PaaS层将各行业、各领域的工业知识与经验沉淀为数字化模型，以工业组件的形式供开发者调用，并基于实际生产数据实现对业务过程的描述、分析、预测和决策，以指导业务活动的精准执行。PaaS层的构建既需要特定领域制造技术的深厚积累，也需要通过应用ICT技术把行业知识经验转化为数字化、模块化、软件化的通用制造技术规则，是工业互联网平台建设的重点和难点。平台层（PaaS）的核心技术主要包括PaaS平台资源部署和管理技术、云原生技术、微服务架构、低代码平台技术、大数据分析处理与AI建模技术，等等。

    3、应用层(SaaS)

    SaaS层直接体现工业互联网平台的价值。基于平台层PaaS提供的环境工具、资源与能力，各类开发者能围绕特定应用场景，将业务模型、技术、数据、资源等定制开发，形成满足不同行业、不同领域、不同场景的工业APP。工业APP的类型包括传统工业软件以及面向特定场景的工业应用（如研发设计、设备管理、故障诊断、生产管控等）各类典型场景的通用APP、企业级定制 APP、行业级 APP等。应用层SaaS的核心是特定应用场景的业务流程和知识，支撑的IT技术主要是前端展示（可视化）和前后端交互技术，如HTML/CSS/JavaS⁃cript前端技术、GIS地图技术、2D/3D可视化技术，等等。

    工业互联网的应用领域和模式

    作为一种新兴的生产模式和经济形态，工业互联网的应用涉及到多个领域，从原材料、装备、消费品等制造业各大领域，到采矿、电力、建筑等实体经济重点产业，实现更大范围、更高水平、更深程度发展，形成了各种各样的融合应用实践。在制造业领域，工业互联网以数字化、智能化方式逐渐层层深入到整个生产流程中。从订单接收、生产调度、物流配送、售后服务一条龙全流程的智能化服务，到实时监控、智能诊断、自适应优化的运营管理，再到基于开放平台模式的生态系统建设，工业互联网正推动着传统制造业向智能制造转型升级。在物流领域，工业互联网通过智能运输、自动化装卸、智能分拣等一系列物流设备和物流信息处理系统，降低了物流成本，提高了物流效率，实现了自动物流信息统计、自动物流障碍诊断、自动物流优化方案生成等功能，全面提升了物流服务水平。在能源领域，工业互联网通过构建智能电网、智能供应链管理和智能能源管理等，实现了能源生产、传输、分配和使用的智能化管理。

    工业互联网融合应用推动了一批新模式、新业态孕育兴起，形成了平台化设计、网络化协同等典型应用模式。平台化设计是依托工业互联网平台，汇聚人员、算法、模型等设计资源，实现高水平高效率的轻量化、敏捷、交互等设计模式和基于模型的设计，变革传统设计方式，提升研发质量和效率。网络化协同是通过跨部门、跨层级、跨企业的数据互通和业务互联，推动供应链上的企业和合作伙伴共享客户、订单、设计、生产、经营等各类信息资源，实现网络化的协同设计、协同生产、协同服务，促进资源共享、能力交易以及业务优化配置。

    数据显示，目前我国工业互联网在视觉质检、智能仓储、质量追溯、智能排产等8个场景中的应用占比超过50%，在优化工艺、设备故障诊断与预测等建模分析类场景的应用占比大幅提升。“综合型+特色型+专业型”工业互联网平台体系基本形成，具有一定影响力的工业互联网平台超过240家，重点平台工业设备连接数超8100万台（套）。近日，工信部印发《工业互联网专项工作组2023年工作计划》提出，深化“5G+工业互联网”发展，制定实施“5G+工业互联网”512升级版工作方案，加快推进工业互联网创新发展。