工业互联网的详细介绍和未来发展趋势的详细概述

近期，多项旨在推进工业互联网发展的产业支持政策，引发市场广泛关注。业内普遍认为，随着工业互联网上升为我国“制造强国”的国家战略高度，以及产业支持政策的不断落地，工业互联网将进入快速发展期。

什么是工业互联网？

关于工业互联网的表述有很多，通用的官方定义为：

工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。

从本质来看，工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化等生产组织方式变革。

以下是工业互联网产业联盟给出的参考功能架构图：

从图中可以直观地看到，工业互联网在底层边缘层强调设备的接入。从这个意义上说，工业互联网和工业物联网的定义更加拟合，可以交换使用。

让我们再来好好谈一下工业互联网！ 工业互联网与互联网有何异同？

工业互联网的架构相比互联网架构体系，多了一层涉及到传感器等设备接入的边缘层，即从概念上多了把物理世界映射到电子世界的过程，对比互联网，其本质则是完全线上的电子信息的交互与分享。因此，工业互联网在接入标准、业务模式、网络拓扑、数据特性等方面相比互联网会有所不同。下面逐一做简要分析：

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标准化程度

就互联网应用来说，HTTP、HTTPS协议已成为统一应用层接入协议，借助底层TCP/IP协议族，用户使用浏览器接入使用互联网，同时利用DNS标识解析服务，可以有效的做到搜索、定位到指定网站，进而完成信息的获取。

移动互联网的发展，使得手机App形成另一种接入入口，但是其本质依然遵循互联网网页应用设计架构MVC原理，行业标准化程度高。

对比互联网，工业互联网标准碎片化较为突出。首先，对比互联网本身就是单纯的IT网络，工业互联网涉及到IT网络和OT网络的融合，自然需要融合多通信协议和标准。

其次，工业互联网IP化程度与互联网不可同日而语，多种应用协议并存，如MQTT、CoAP、Modbus、PROFIBUS、私有TCP/UDP等，多数边缘设备无法支持HTTP协议族，这也是边缘设备计算能力差异化的侧面反映。

最后，工业互联网在设备、服务寻址方面没有类似DNS这样的统一标识解析服务，解析服务同样标准碎片化，例如Handle、OID、Ecode等分别由不同组织发起。

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业务模式

互联网行业属于轻资产行业，而工业互联网涉及到设备投入，即涉及固定资产和库存管理，属于重资产。

相比互联网技术平均每隔3年迭代一次的高频率更新换代，工业互联网技术迭代需要同时发生在边端设备和服务器两端，涉及到的不仅是上层应用软件方面的升级，还涉及到固件甚至是硬件方面的升级，在技术换代成本和安全稳定性上是双高门槛，很多企业不得不在技术先进性上妥协。

也正因为技术换代的高成本、高风险，企业在工业互联网技术前期预研和选型上更为慎重，毕竟相比互联网技术，工业互联网（IIOT）的设计周期普遍较长。

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网络拓扑和系统构成

传统互联网由于采用建立在TCP/IP上的HTTP通信机制，使用B/S或C/S模式，对网络拓扑的敏感性和依赖性较低，其通信转换大多为端口转发，基本不涉及协议转换。

工业互联网基于网关的多协议转换正获得普遍应用，例如GE推出的数据采集转换模块Predix Machine。由于系统上下层通信依赖网关，因此工业互联网对网络拓扑较互联网更敏感。同时，由于众多设备接入，数据成指数级增长，但是传输带宽却是有限的，因此边缘计算节点在工业互联网部署中，相比互联网更具必要性。

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数据特性

工业互联网与互联网相比，有着完全不同的数据特性。下面，以下表1为例，列举工业互联网与互联网的数据特性对比。

如表 1所示，数据特性的不同直接导致系统架构设计侧重点的不同，这也是为什么互联网架构不能直接应用于IIOT（工业互联网）的原因之一，在此列举以下几个例子：

1.并发连接。由于IIOT接入并发居多，这意味着工业互联网接入设计需采用异步通信接入。相比Web接入，很多成熟的架构多以同步通信为主。

2.数据时序性。IIOT接入的数据有着很强的时间顺序，数据产生频率快，测点多，数据量巨大。传统关系型数据库无法满足对时间序列数据的有效存储与处理，因此需要使用专门的时序性数据库例如InfluxDB等。

3.数据关联性。相比互联网，IIOT接入的数据维度和类型多而广。由于是时序数据，对于突发事件而言，数据间隐含着较强关联性。这需要系统架构支持数据融合，以便深度挖掘数据间的关联性，更好的支持上层业务系统决策。

4.延时容忍度。工业互联网由于涉及OT网络和实时控制，对系统的延时要求较互联网要高得多。因此，系统延时往往需要从边端设备就开始规划和设计，例如软实时操作系统Linux有时不能满足需求，基于硬实时的RTOS可有效降低边端设备数据采集的延时不确定性。

了解了上述工业互联网与互联网的差异，再去思考工业互联网的未来，或许就能更加深刻地去理解其对工业制造业乃至国家发展的重要意义。

中美德工业互联网各具特色

当前，网络化的信息空间和现实化的物理空间可共同组成协同空间，未来制造业也将通过工业互联网进入虚实交互的协同制造时代。在工业互联网方面，美国推动以企业为主体，GE联合思科、IBM等组建工业互联网联盟，旨在推动美国新一轮产业升级，关注工厂物联、智能设备、智能数据和智能决策四个重点领域。也就是说，传统的自动化时代的数采数控（PLC数据采集和数控机床等数字化控制），将向预测决策（预测性维护和基于大数据的智能决策）发展。

德国推动的工业4.0本质上也是互联网+先进制造业，主要是以行业组织为主体，牵头德国行业巨头，一起推动德国的新一轮产业升级，主要目的是为建设智能工厂和智能制造。

我国主要以政府为主体，通过深入实施工业互联网创新发展战略，推动实体经济与数字经济深度融合，实现新旧动能转换，既带动传统产业转型升级，又发展了新经济和新业态。相对于美国的工业互联网和德国的工业4.0而言，我国的工业互联网体系更加全面——不仅是工厂互联或者智能工厂，更是从核心技术到产业生态，从底层网络到应用平台，从追踪溯源到网络安全，涵盖了产业全流程。

工业互联网发展优势与挑战

毫无疑问，互联网已经进入到下半场的竞争，以“算法、算力和数据”为成长动力，目标群体不再是消费者，而是各行各业的企业。随着“万物互联”成为可能，互联网也从“消费互联网”转入更大、更深层次的工业互联网。2018年5月，腾讯云正式发布基于大数据应用的工业互联网平台，推动制造业数字化、智能化发展，助力传统制造业数字化升级；8月1日，阿里云发布ET工业大脑开放平台，基于该平台，合作伙伴可以轻松实现工业数据的采集、分析与建模，并且快速构建智能应用；9月，腾讯再次宣布战略升级，希望拥抱工业互联网，成为各行各业的“数字化助手”。

我国大规模推进工业互联网的优势在于两方面。一方面，企业积极性强，更有富士康工业互联网公司上市给业界很大鼓舞；另一方面，有国家政策大力扶持和推动，给业界很大信心。但是业界普遍认为，发展工业互联网依然面临很多挑战，难点集中在标准化、复杂系统的管理、健壮性通信基础设施建设和网络安全保障等四个方面。

第一，标准化方面。工业互联网要对工厂内外的各种物品与服务进行联网，那么，通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。如今，在国际标准化舞台上，美国、德国、日本等发达国家之所以能够长期保持主导地位，是因为强大的制造业综合实力，而我国目前在国际标准化舞台上仍然扮演“听众”角色，侧面反映了我国制造业整体水平与国外存在差距。我国制造业在产品设计和生产流程控制方面一直比较薄弱，缺少标准化，更缺少国际标准化的思维。

第二，复杂的系统管理方面。实际生产过程与各种业务管理系统网络协同之后，系统整体更加复杂化，对其进行管理将更困难。

第三，健壮性通信基础设施建设方面。主要是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设。当然，这方面，中国电信新疆公司已有很多布局。6月初，中国电信展开了工业互联网新疆基地的揭牌活动。

第四，网络安全保障方面。工业互联网时代，工厂与外界实现联网之后，恶意软件的入侵、受到网络攻击的危险性将进一步提升，对网络安全对策与解决方案的需求将更加旺盛。

工业互联网最新进展

通常，工业互联网被认为可以分为四大部分——网络、标识、平台和安全。工信部11月发布《2018年工业互联网试点示范项目名单》，来自工业互联网网络、标识解析、平台、安全等四个方面的72个项目榜上有名。其中，平台是核心，被看做是“工业操作系统”，工业互联网平台因此成为投资热点，许多主要制造业的企业都争先推出工业互联网平台，抢占未来工业互联网先机。40个平台集成创新应用试点示范项目涉及15家上市公司，分别为东方国信、冀东水泥、东软集团、鞍钢股份、华域汽车、红豆股份、中天科技、青岛海尔、浪潮软件、中信重工、三一重工、白云电器、美的集团、工业富联、特变电工。

在工业互联网发展壮大过程中，各行业老牌企业是绝对主角。推出各自的工业互联网平台只是第一步，接下来还要看这些企业如何发挥各自专长，在产业互联网打造各自的产业新生态。这里，个人比较看好工业富联（全称为富士康工业互联网股份有限公司）。

一是工业富联自身有“工业互联”的需求。工厂遍布深圳、昆山、太原、郑州、成都、重庆和贵阳等多处，通过工业互联网平台，实现网络协同制造。工厂间通过价值链以及信息网络实现的资源信息共享与资源整合，能够确保工厂间的无缝合作，形成提供实时产品与服务的机制。工业互联网的价值也主要体现在空间跨度上，实现从工厂的集成到工厂间的集成，走向工厂间产业链、企业集团甚至跨国集团这种基于工业互联网的集成，将会产生新的价值链和商业模式的创新。

二是工业富联有长期的智能制造摸索基础。富士康的自动化程度属于较高水平。在一定程度上，富士康已经将包括生产设备、工厂工人、业务管理系统和生产设施在内的各种生产资源，组合成一个闭环网络，进而通过物联网和系统服务应用，实现贯穿整个智能产品和系统价值链网络的横向、纵向链接和端对端的数字化集成，从而提高生产效率, 实现智能工厂。通过智能工厂制造系统在分散价值网络上的横向连接，就可以在产品开发、生产、销售、物流、服务过程中，借助软件和网络的监测、交流沟通，根据最新情况，灵活、实时地调整生产调度，而不再是完全遵照几个月或者几年前的计划。这方面，富士康已有过许多尝试，具备了实现工业互联网的基础。

未来发展应从三个“CM”入手

当然，国家政策有了，给产业界未来指明的方向也有了。随之，未来几年必然会有大规模政策扶持。但是技术的方向研究，尤其是在工业互联网的理论创新和产业研究方面，个人觉得还不够，行业和企业发力工业互联网要从三个CM入手。

CM（Concurrent Manufacturing，并行制造），指的是制造业的各个工艺流程都将并行化、透明化、扁平化，实现真正意义上的智能制造。并行化的智能制造过程将通过利用网络世界海量的数据和信息资源，突破物理世界资源有限的约束。这样一来，可以一边设计研发，一边采购原材料零部件，一边组织生产制造，一边开展市场营销，从而降低了运营成本，提升生产效率，缩短产品生产周期，也减少能源使用。

CM（Cloud Manufacturing，云制造），简单地说是一种基于泛在网络，实现互联化、服务化、个性化的一种制造新模式和新手段，将线下的资源（零部件、生产车间、生产设备、资本以及工人等）整合到线上，吸引价值链上下游的不同企业广泛参与到设计、生产、服务等环节中来，实现各种资源的共享与互补。

C2M（Customer-to- Manufactory，顾客对工厂）是围绕消费者的一种商业模式，以消费者为中心，凭借提供自己的标准化模块供消费者选择性地组合，是一种“拉动式”的供应链体系，借工业互联网平台，形成对全球行业链的带动引领能力，然后通过智能制造实现多品种定制化的快速生产。

2019年行业面临细分化趋势

目前工业互联网还没有成熟的架构和大场景支撑，即使是德国西门子、美国GE等公司也还只处于架构和尝试阶段。实际上，工业富联发展当前的确面临一些困境，这也是全球工业互联网平台发展的一个缩影，反映了打造工业互联网平台的艰巨性。

转型升级之路并没有那么简单，工业互联网只是一个工具，未来如何落实？工业互联网还将遇到哪些新问题？这些都还有待时间的检验。

首先，2019年行业细分化趋势会越来越明显。此前，三一重工、徐工等行业龙头已经推出了行业级的工业互联网大数据平台，收集各自所处领域的大数据，面向垂直领域的工业互联网平台将会率先突破，得到用户认可。其次是工业APP将应运壮大。有了平台，自然就会衍生出生态。就像苹果公司通过App Store提供基于iOS平台使用的诸多APP下载、基于Google Android平台的诸多APP等服务。

未来，随着工业互联网平台架构的成熟、API接口的进一步开放，工业APP也将迅猛发展。传统架构的工业软件是嵌入式软件与非嵌入式软件，以单机版软件为主且大多数局限在工厂内部，而工业APP是新型架构基于工业互联网平台的工业应用软件。相较原本相对“固化”的工业软件，工业APP将打破体系结构，诞生新的业态和生态，提供新的商业模式和服务。