(網(wǎng)經(jīng)社訊)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一種新的工業(yè)企業(yè)發(fā)展理念，承擔(dān)了我國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級的重要任務(wù)。但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該如何定位，如何發(fā)展，當(dāng)前還沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。筆者認(rèn)為現(xiàn)場管理應(yīng)該是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的核心，應(yīng)承擔(dān)起智能化現(xiàn)場管理的任務(wù)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其核心
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過機器間的連接并最終將人機連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)制造業(yè)生產(chǎn)模式，激發(fā)企業(yè)生產(chǎn)活力，促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新。GE于2012年11月26日發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書中這樣定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——打破智慧與機器的邊界。GE認(rèn)為工業(yè)革命帶來的無數(shù)機器、設(shè)施、機群和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方面的成果，與互聯(lián)網(wǎng)革命涌現(xiàn)出來的新計算、通信技術(shù)實現(xiàn)銜接，讓信息技術(shù)帶動工業(yè)技術(shù)的快速更新發(fā)展，并最終推動制造業(yè)整體發(fā)展。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心就是要在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)的有效融合。但是如何實現(xiàn)，是擺在政府主管部門與企業(yè)面前的巨大挑戰(zhàn)。從理論構(gòu)建方面，業(yè)內(nèi)可以利用傳感技術(shù)讓傳統(tǒng)的機器滿足智能化感知的功能，并結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能等分析技術(shù)，從而使整體或局部的制造系統(tǒng)具有智能，提高資源的整體配置效率。因此其技術(shù)路線是“智能機器+數(shù)據(jù)+分析模型+智能決策”，從而形成一個具有特定智能功能的制造系統(tǒng)。
根據(jù)融合的領(lǐng)域不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋領(lǐng)域可以包括研發(fā)、制造、運輸?shù)戎圃鞓I(yè)的核心環(huán)節(jié)，也可以包括客戶關(guān)系管理維護(hù)、供應(yīng)商管理、物流配送、售后服務(wù)等制造業(yè)的非核心環(huán)節(jié)，具體在哪一個領(lǐng)域進(jìn)行融合，完全可以根據(jù)行業(yè)特點、企業(yè)自身的戰(zhàn)略發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特點
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化難度大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面向的企業(yè)都是個性化的，因此標(biāo)準(zhǔn)化難度大，而如果不能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化則很難推廣。從發(fā)展非常好的消費互聯(lián)網(wǎng)來看，消費互聯(lián)網(wǎng)共性強，易于標(biāo)準(zhǔn)化，因此極易推廣。標(biāo)準(zhǔn)化難度大主要是由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及設(shè)備多種多樣，業(yè)務(wù)鏈條長、模型復(fù)雜。而消費互聯(lián)網(wǎng)終端簡單，易于普及、升級。對于電子商務(wù)這樣的消費互聯(lián)網(wǎng)來說，其核心模塊無非就是產(chǎn)品展示、購物車、支付系統(tǒng)、物流快遞跟蹤系統(tǒng)等，但工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要實現(xiàn)的系統(tǒng)則太多了，而且每個系統(tǒng)也更加復(fù)雜，很難形成標(biāo)準(zhǔn)化的體系。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求更加多樣。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)的實際進(jìn)行過程相結(jié)合，因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對響應(yīng)速度、可靠性、安全性等方面的要求都更加嚴(yán)苛，否則就可能導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備損毀，生產(chǎn)線非正常停止，甚至人員安全方面的問題發(fā)生。而且還由于各種不可預(yù)測的風(fēng)險，需給人工操作的介入留出足夠的空間，以保證在緊急狀態(tài)下，人類能夠迅速有效地介入操作系統(tǒng)的運行，避免各種智能系統(tǒng)產(chǎn)生沒有預(yù)料到的風(fēng)險。
響應(yīng)速度與安全性兩者之間存在矛盾關(guān)系。在一般情況下，信息系統(tǒng)如果響應(yīng)迅速，則其安全性可能就存在一定的問題；反之亦然。但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)既對安全性提出很高要求，同時又對響應(yīng)速度提出非常高的要求。所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要有不同于一般互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，需要開發(fā)能夠適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特殊需求的新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
從商業(yè)模式看，消費互聯(lián)網(wǎng)多是通過相應(yīng)的操作來匯聚人氣、導(dǎo)入流量，吸收會員等形式就會形成規(guī)模效應(yīng)，形成相應(yīng)的行業(yè)壁壘，同時通過廣告、會員費，以及其他資源共享的形式來獲得相應(yīng)的收益，但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則需要大量的行業(yè)知識積累，不可能實現(xiàn)大面積的迅速推廣；生態(tài)模式上，消費互聯(lián)網(wǎng)主要依靠手機等移動操作系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)用商店平臺，開放第三方應(yīng)用，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)缺乏類似的平臺和應(yīng)用。
推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的主要問題
從我國目前工業(yè)發(fā)展，尤其是制造業(yè)的發(fā)展來看，我國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)存在以下幾個方面的主要問題。如果這些問題不能夠得到有效解決，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)很難取得實質(zhì)性進(jìn)展。
思維差異問題難以克服，兩者融合“破題”艱難。信息技術(shù)（IT）是主要處理各種信息為主的技術(shù)；操作技術(shù)（OT）是以制造過程中各種自動化控制系統(tǒng)為操作對象的技術(shù)，其目的是確保生產(chǎn)正常進(jìn)行。正是兩者的定位不同，導(dǎo)致了兩種技術(shù)之間思維模式的差異。IT是一個自上而下的架構(gòu)，強調(diào)平臺架構(gòu)設(shè)計，而OT則是自下而上的執(zhí)行，強調(diào)各種技術(shù)方案的可行性。所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是從局部到整體的建構(gòu)過程。只有將局部的問題解決好了，產(chǎn)生了正確的輸出，才會有最終正確的輸出。
從我國目前的發(fā)展來看，IT技術(shù)應(yīng)用相對發(fā)達(dá)，基本處于世界的先進(jìn)水平；但是工業(yè)領(lǐng)域的操作技術(shù)相對欠缺，經(jīng)驗積累不足。而且作為操作技術(shù)集成的自動化技術(shù)發(fā)展相對滯后，制造過程相關(guān)各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、儀器儀表應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、相關(guān)過程測量等方面的短板凸顯，非常不利于我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。此外，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人員不了解工業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)過程，很難發(fā)揮其作用，而傳統(tǒng)制造業(yè)人員，又局限于各自的技術(shù)領(lǐng)域，很難認(rèn)識到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)中的創(chuàng)新應(yīng)用。因此面臨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)盡管很熱，但是真正產(chǎn)生實際價值的應(yīng)用還比較少的局面。
知識融合成為難點。IT技術(shù)的優(yōu)勢是能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行大規(guī)模地處理，速度非?？欤瞧浔仨毣跇?biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化的流程，以及標(biāo)準(zhǔn)化的方法。相應(yīng)的其所使用的知識也是標(biāo)準(zhǔn)化的知識，固定化的流程，以及工具和方法相對固定的操作。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的知識是基于現(xiàn)場的具體操作知識，是面對不同的設(shè)備、不同的工藝流程進(jìn)行的操作，是直接面對面對產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的操作。因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面對的是各種各樣的物理實體，以及這些實體的不同組合。
現(xiàn)場管理是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)
目前，業(yè)內(nèi)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有各種“高大上”的描述，但事實上如果做不好最基礎(chǔ)的對工廠和車間的現(xiàn)場管理，那么這些想法只能是“空中樓閣”，難以實現(xiàn)。
以車間現(xiàn)場的“連接”為例，“連接”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，這里是指最簡單的“連接”，而不是指有實質(zhì)性業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的“聯(lián)結(jié)”。具體指，為車間現(xiàn)場不同的設(shè)備之間、流水線各環(huán)節(jié)之間提供數(shù)據(jù)連接服務(wù)，并將這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息通過現(xiàn)場總線連接起來。在該領(lǐng)域，已經(jīng)被IEC列為標(biāo)準(zhǔn)的連接就有18種，而由這些總線接口產(chǎn)生的“協(xié)議”則有數(shù)千種，企業(yè)進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)就需要根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需要，從這些標(biāo)準(zhǔn)中選擇適合自己的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在很多做得比較好的公司，在數(shù)據(jù)的現(xiàn)場連接方面都沒有做好，很多公司是通過“導(dǎo)表”的方式，將機器數(shù)據(jù)對象字典中的數(shù)據(jù)與上位軟件的變量映射起來，不僅沒有實現(xiàn)便捷，反而增加了工作量。
在生產(chǎn)現(xiàn)場，對設(shè)備和工藝的管理也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要職能。離散型制造涉及對材料進(jìn)行物理加工，流程中還會涉及對材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在尋找生產(chǎn)流程優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)性的過程中，有太多的約束條件。如注塑機打一個材料要對其進(jìn)行工藝的摸索，材料的種類可能有上千種，產(chǎn)品的規(guī)格也是變化多樣，對于每個產(chǎn)品而言，其工藝控制是非常需要現(xiàn)場知識積累的現(xiàn)場操作過程。在紡紗車間，產(chǎn)品的勻整性也是需要解決的行業(yè)痛點，紡織行業(yè)企業(yè)需要形成自身解決該問題的方法和路徑。這些都是需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決的問題。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要做好與自動化系統(tǒng)的銜接。從目前來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要基于互聯(lián)網(wǎng)的思維進(jìn)行制造業(yè)的革新。但是從現(xiàn)場管理和落地的角度看，自動化應(yīng)該是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，只有在自動化系統(tǒng)建設(shè)得非常規(guī)范的前提下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)才能夠獲得自身分析、決策所需要的精準(zhǔn)信息，并在這些信息和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。
理想的狀態(tài)是，工業(yè)自動化通過對生產(chǎn)現(xiàn)場一個個問題的解決，最后以點帶面，在生產(chǎn)現(xiàn)場解決自動化方面的問題，然后再與上一個層面的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接。只有生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化問題得到了有效解決，才能夠借助互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)結(jié)優(yōu)勢、計算優(yōu)勢，實現(xiàn)制造資源更大范圍的聯(lián)結(jié)，并不斷隨外界環(huán)境的變化，迅速更新制造企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)，提高制造系統(tǒng)的創(chuàng)新能力。
不管利用什么樣的工具、方法，以及采用怎樣的模式，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)只是一種手段，是解決當(dāng)前制造過程中遇到的各種問題、提高制造效率的工具。因此不管是工業(yè)自動化手段，還是采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的模式，解決生產(chǎn)制造企業(yè)的問題、提高企業(yè)的運行效率才是最終的目的。
基于現(xiàn)場管控的新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)并不能夠滿足制造企業(yè)對現(xiàn)場信息管理、設(shè)備連接等方面的要求，需要有一種能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場信息處理的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來連接相關(guān)資源。目前，契合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特殊應(yīng)用的新網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，該技術(shù)是一種平臺型產(chǎn)品，具有平臺型產(chǎn)品高黏連性和高遷移成本的特性，同時也更加具有行業(yè)針對性。選擇合適的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對企業(yè)技術(shù)升級至關(guān)重要。
OPC UA標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OT網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與數(shù)據(jù)語義定義標(biāo)準(zhǔn)。利用OPC UA 技術(shù)可以實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)總線等物理連接的設(shè)備、傳感器、PLC、控制系統(tǒng)、管理軟件等不同來源、不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。同時，OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的支持將有利于OT網(wǎng)絡(luò)與IT網(wǎng)絡(luò)的融合。
OPC UA標(biāo)準(zhǔn)更多關(guān)注連接，而由ABB等工業(yè)自動化企業(yè)參與制定的IEEE Time Sensitive Network（TSN）網(wǎng)絡(luò)更加關(guān)注數(shù)據(jù)的現(xiàn)場傳輸質(zhì)量。因為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅對數(shù)據(jù)有安全可靠性的要求，還對數(shù)據(jù)的實時性有特殊的要求。
任何一個網(wǎng)絡(luò)，只要處理多源時序數(shù)據(jù)，就需要有統(tǒng)一的時間認(rèn)知，即統(tǒng)一全局時間。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和消費級物聯(lián)網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)基于GPS的基準(zhǔn)時鐘，采用NTP時鐘同步算法完成全網(wǎng)時間同步，精度一般在秒級。然而，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于需要實時控制，要求的時間精度往往在微秒級，這就需要更加精確的同步算法。這就是TSN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的原因。該網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層工作，能夠降低網(wǎng)絡(luò)因路由和交換發(fā)生的延遲，而且對網(wǎng)絡(luò)的安全性也能夠提供保障。（來源：通信世界 文/工業(yè)和信息化部教育與考試中心陳茵 編選：網(wǎng)經(jīng)社）
