随著(zhe)傳感器、物(wù)聯網、大(dà)數據、人(rén)工智能技術的(de)突飛(fēi)猛進，工業互聯網作爲新一代信息技術與制造業深度融合的(de)産物(wù)，從概念普及走向行業深耕的(de)幾年時(shí)間内，日益成爲制造企業數字化(huà)轉型關鍵支撐，國内市場(chǎng)上也(yě)湧現出一批活躍的(de)工業互聯網平台。

「 1. 工業互聯網熱(rè)潮 」

當前，工業互聯網（industrial internet）熱(rè)潮遍布神州大(dà)地。從早期GE提出工業互聯網理(lǐ)念，到GE的(de)Predix平台受到熱(rè)捧，再到西門子宣布推出工業互聯網平台Mindsphere，乃至好幾家本土制造業巨頭都宣布推出工業互聯網平台，工業互聯網的(de)熱(rè)度不斷提高(gāo)。從2014年GE在美(měi)國發起工業互聯網聯盟（IIC），到2016年2月(yuè)我國組建工業互聯網産業聯盟，再到2020年我國工業互聯網領域融資數量和(hé)規模屢創新高(gāo)，工業互聯網已成爲政府、制造企業、互聯網公司、物(wù)聯網公司、電信運營商、IT和(hé)自動化(huà)廠商等各方關注的(de)焦點。

2012年11月(yuè)26日，GE公司發表的(de)白皮書(shū)《Industrial Internet:Pushing the boundary of Minds and Machines》中指出，“Industrial Internet”是要延展機器與人(rén)的(de)邊界。該白皮書(shū)中描述的(de)工業互聯網的(de)核心要素（圖1）包括：智能機器、高(gāo)級分(fēn)析和(hé)工作中的(de)人(rén)。實質上，還(hái)是強調通(tōng)過物(wù)聯網聯通(tōng)機器、産品和(hé)人(rén)，從而提升企業的(de)設備健康狀态和(hé)生産績效，實現預測性維護，最大(dà)限度地降低意外宕機，實現能源高(gāo)效利用(yòng)等。

圖1 GE公司白皮書(shū)指出的(de)工業互聯網的(de)關鍵要素（來(lái)源：GE）

工業互聯網的(de)概念實際上與國外提出的(de)萬物(wù)互聯（internet of everything，将人(rén)、流程、數據和(hé)事物(wù)結合一起，使得(de)網絡連接變得(de)更加相關，更有價值）理(lǐ)念有相似之處，相當于是工業企業的(de)萬物(wù)互聯。因此，我國工業互聯網應當有其具體的(de)内涵與外延，其實質還(hái)是應當聚焦物(wù)聯網在工業的(de)應用(yòng)，而不應過于泛化(huà)。服務商也(yě)不應把所有雲平台都叫做(zuò)工業互聯網平台，以免誤導用(yòng)戶。

「 2. 如何理(lǐ)解工業互聯網？ 」

工業互聯網是指工業互聯的(de)網，而不是工業的(de)互聯網。在企業内部，要實現工業設備（生産設備、物(wù)流裝備、能源計量、質量檢驗、車輛等）、信息系統、業務流程、企業的(de)産品與服務、人(rén)員(yuán)之間的(de)互聯，實現企業IT網絡與工控網絡的(de)互聯，實現從車間到決策層的(de)縱向互聯；在企業間，要實現上下(xià)遊企業（供應商、經銷商、客戶、合作夥伴）之間的(de)橫向互聯；從産品生命周期的(de)維度，要實現産品從設計、制造到服役，再到報廢回收再利用(yòng)整個(gè)生命周期的(de)互聯。這(zhè)實際上與工業4.0提出的(de)三個(gè)集成的(de)内涵是相通(tōng)的(de)。IT領域的(de)在線詞典Techopedia對(duì)工業互聯網給出的(de)解釋是：工業互聯網将智能機器或特定類型的(de)設備與嵌入式技術和(hé)物(wù)聯網結合起來(lái)。實例是将機器和(hé)車輛配備智能技術，包括機器與機器互聯（M2M）技術，實現制造裝備和(hé)其他(tā)設備可(kě)以相互傳輸數據。工業互聯網也(yě)應用(yòng)于交通(tōng)項目，例如無人(rén)（或自主）駕駛汽車和(hé)智能軌道交通(tōng)系統。

「 3. 工業互聯網平台與工業雲平台 」

工業互聯網平台是物(wù)聯網和(hé)工業雲平台相融合的(de)産物(wù)，工業互聯網平台架構的(de)上面三層與工業雲平台相似，但是下(xià)面增加了(le)邊緣層（圖2）。工業互聯網平台側重于解決與工業設備、工業産品和(hé)工業服務有關的(de)問題，其基礎是傳感器和(hé)物(wù)聯網。典型的(de)工業互聯網應用(yòng)包括：通(tōng)過運輸雲，實現制造企業、第三方物(wù)流和(hé)客戶三方的(de)信息共享，提高(gāo)車輛往返的(de)載貨率，實現對(duì)冷(lěng)鏈物(wù)流的(de)全程監控；通(tōng)過對(duì)設備的(de)準确定位來(lái)開展服務電商，例如湖南(nán)星邦重工有限公司利用(yòng)樹根互聯的(de)根雲平台，實現了(le)高(gāo)空作業車的(de)在線租賃服務；采集工廠的(de)設備、生産、能耗、質量等實時(shí)信息，實現對(duì)工廠的(de)實時(shí)監控；設備制造商可(kě)通(tōng)過物(wù)聯網采集設備狀态，對(duì)設備進行遠(yuǎn)程監控和(hé)故障診斷，避免設備非計劃性停機，進而實現預測性維護，提供增值服務，并促進備品備件銷售。目前，我國工業互聯網平台的(de)開發主體既有工業軟件企業，又有物(wù)聯網企業、互聯網公司，還(hái)有制造企業。

圖 2 工業互聯網平台架構（來(lái)源：中國信通(tōng)院2017年發布的(de)工業互聯網平台白皮書(shū)）

工業雲平台指的(de)是工業領域的(de)雲平台，包括了(le)IaaS（基礎設施服務化(huà)）、PaaS（平台服務化(huà)）、SaaS（軟件服務化(huà)）三個(gè)層面，工業雲平台的(de)目的(de)是将工業軟件演化(huà)爲一種雲服務（SaaS），并爲客戶提供可(kě)以對(duì)軟件功能進行配置或二次開發的(de)平台（PaaS），将數據和(hé)信息系統存儲到雲端，從而使工業企業應用(yòng)信息系統更加便捷、更有利于管理(lǐ)（例如，實現服務器和(hé)桌面虛拟化(huà)）。因此，工業雲平台本質上屬于IT平台，而工業互聯網平台是基于IT與OT的(de)融合。典型的(de)工業雲應用(yòng)包括：構建仿真雲平台，支持高(gāo)性能計算(suàn)，實現計算(suàn)資源的(de)有效利用(yòng)和(hé)可(kě)伸縮；基于SaaS的(de)三維零件庫，提高(gāo)産品研發效率；基于雲的(de)CRM應用(yòng)服務，對(duì)營銷業務和(hé)人(rén)員(yuán)進行有效管理(lǐ)，實現移動應用(yòng)；基于雲的(de)協同辦公平台；工業産品電商、采購(gòu)尋源等。

總體而言，工業互聯網平台是工業雲平台的(de)擴展與延伸，不僅能夠支持工業雲平台的(de)所有功能，而且要支撐工業物(wù)聯網應用(yòng)，實現IT與OT融合。在IaaS和(hé)邊緣（設備端）層，工業互聯網平台需要實現從設備的(de)控制系統、傳感器、可(kě)穿戴設備、攝像頭和(hé)儀表進行數據采集、傳輸和(hé)存儲；在PaaS層，工業互聯網平台需要能夠支撐更加複雜(zá)的(de)算(suàn)法，例如利用(yòng)深度學習(xí)技術進行圖像分(fēn)析，利用(yòng)SPC方法分(fēn)析質量數據，利用(yòng)仿真技術對(duì)設備的(de)數字化(huà)模型（Digital Twin）進行性能仿真，利用(yòng)GIS數據對(duì)車輛進行定位，從而對(duì)物(wù)流運輸過程進行追溯等；在SaaS層，則應當提供豐富的(de)APP，将原來(lái)工業軟件固化(huà)的(de)功能拆分(fēn)成很多(duō)功能相對(duì)獨立的(de)插件，可(kě)以在PaaS平台即插即用(yòng)。因此，工業互聯網平台比工業雲平台要複雜(zá)得(de)多(duō)。

對(duì)制造企業而言，需要進行工業互聯網平台的(de)選型，在平台應用(yòng)滿足企業業務需求的(de)工業APP，在此基礎上開發一定的(de)滿足企業個(gè)性化(huà)需求的(de)APP。對(duì)于行業領軍企業，可(kě)以運營工業互聯網平台，在實現企業内部互聯和(hé)企業間互聯的(de)基礎上，支撐企業的(de)智能制造，并實現跨企業的(de)協同制造和(hé)面向行業的(de)産業鏈協作。

「 4. 工業互聯網與工業大(dà)數據的(de)關系 」

工業互聯網平台需要管理(lǐ)海量和(hé)異構的(de)，結構化(huà)、半結構化(huà)和(hé)非結構化(huà)的(de)數據，包括來(lái)自各種設備、已服役的(de)産品、信息系統和(hé)社交媒體的(de)數據。對(duì)于工業企業而言，這(zhè)些數據就是工業大(dà)數據，需要用(yòng)專業的(de)平台來(lái)存儲、分(fēn)析、展現這(zhè)些數據，通(tōng)過數據驅動，實現對(duì)産品、制造工藝和(hé)設備進行監控、控制和(hé)優化(huà)等功能，這(zhè)樣的(de)平台就是工業大(dà)數據平台。應該說，工業大(dà)數據平台是工業互聯網平台的(de)一個(gè)子集。

「 5. 工業互聯網的(de)典型應用(yòng) 」

工業互聯網的(de)應用(yòng)範圍很廣，應用(yòng)的(de)行業也(yě)很多(duō)，例如離散制造、流程制造、物(wù)流行業、采掘業、工程建設與施工、公共事業等，涉及數字孿生、工業大(dà)數據分(fēn)析、人(rén)工智能應用(yòng)、邊緣計算(suàn)和(hé)5G等新興技術。

工業互聯網的(de)典型應用(yòng)可(kě)以分(fēn)爲以下(xià)四大(dà)類：

第一類是管控工程機械、車輛、農用(yòng)機械、隧道施工設備、礦井掘進設備、船舶、飛(fēi)行器等移動設備。具體應用(yòng)包括設備定位、遠(yuǎn)程監控、故障預警、開機率大(dà)數據分(fēn)析、設備履曆管理(lǐ)、備品備件管理(lǐ)和(hé)服務生命周期管理(lǐ)等；

第二類是管控無人(rén)值守的(de)固定設備，例如石油鑽采設備，風電、光(guāng)伏等發電設備以及公共事業（水(shuǐ)、電、氣制造與傳輸等）的(de)關鍵設備，推進遠(yuǎn)程監控、運行優化(huà)、故障預警和(hé)資産管理(lǐ)等；

第三類是在物(wù)流運輸過程中，對(duì)物(wù)流車輛的(de)位置、狀态（例如冷(lěng)鏈物(wù)流需要保持低溫）進行監控，對(duì)運輸路徑進行優化(huà)等；

第四類則是管控在制造企業車間中部署的(de)關鍵生産設備、檢測設備、物(wù)流設備和(hé)試驗設備，對(duì)生産績效、能耗、質量、設備、刀(dāo)具、溫濕度和(hé)物(wù)料配送等關鍵指标進行監控，從而實現工藝優化(huà)、節能降耗、提升産能、提高(gāo)設備OEE、防範安全事故、避免非計劃性停機等。

其中第一類中工程機械制造和(hé)施工行業的(de)工業互聯網應用(yòng)成熟度較高(gāo)，這(zhè)與工程機械行業銷售方式轉向租賃爲主有密切關系，設備的(de)所有者必須管控出租的(de)移動設備，确保設備使用(yòng)者按時(shí)付費，正常使用(yòng)設備，做(zuò)好遠(yuǎn)程維護。在這(zhè)種需求驅動下(xià)，從GPS定位到遠(yuǎn)程鎖機，再到故障診斷、備品備件管理(lǐ)、二手機銷售、設備資源調度及開機率大(dà)數據分(fēn)析等，産生了(le)很多(duō)務實應用(yòng)，樹根互聯、徐工信息、天遠(yuǎn)科技、中科雲谷等發源于工程機械行業的(de)工業互聯網平台和(hé)服務企業應運而生。第二類、第三類應用(yòng)也(yě)産生了(le)成熟案例，難度更大(dà)的(de)是第四類，尤其是針對(duì)離散制造企業。

目前，我國離散制造企業的(de)車間設備數據采集和(hé)車間聯網率很低，設備廠商衆多(duō)，數據接口形式多(duō)種多(duō)樣，工控協議(yì)繁多(duō)，因此，需要通(tōng)過設備制造企業、工業數據采集廠商、工業自動化(huà)廠商、設備維修維護企業與工業互聯網平台廠商多(duō)方協作，建立工業互聯網應用(yòng)的(de)生态系統，才能取得(de)實效。在此過程中，車間數據的(de)采集、存儲、展現、建模、權限管控、加密解密、分(fēn)發、分(fēn)析、優化(huà)與反饋是核心。制造企業對(duì)車間數據出廠上雲非常敏感，可(kě)以采用(yòng)在企業内部或私有雲部署工業互聯網平台，在工業互聯網平台上構建各類APP，例如各種型号機床維護APP、OEE分(fēn)析APP、能效管理(lǐ)APP、質量分(fēn)析APP的(de)方式，來(lái)開展各種工業互聯網應用(yòng)，最終實現多(duō)方協作，多(duō)方受益。

關于工業互聯網應用(yòng)，制造企業需要思考以下(xià)7個(gè)關鍵問題：

1）應用(yòng)工業互聯網的(de)業務目标和(hé)預期價值

工業物(wù)聯網應用(yòng)廣泛，通(tōng)過對(duì)物(wù)聯網采集的(de)數據進行分(fēn)析，可(kě)以幫助企業分(fēn)析各類設備或産品的(de)狀态，實現對(duì)異常狀态的(de)預警或報警，從而實現預測性維護，避免非計劃停機；還(hái)有助于幫助企業改進産品性能、幫助企業降低能耗、保障安全等。通(tōng)過對(duì)運輸車輛的(de)數據采集，可(kě)以掌握車輛運行的(de)位置，以及運輸貨品的(de)狀态，實現制造商、第三方物(wù)流和(hé)貨主的(de)信息交互，實現運輸資源的(de)充分(fēn)應用(yòng)。還(hái)可(kě)以用(yòng)于對(duì)污染物(wù)的(de)監控，以及對(duì)無人(rén)值守的(de)設備、對(duì)石油管道的(de)遠(yuǎn)程監控和(hé)故障診斷等。在消費品行業，也(yě)有很多(duō)基于物(wù)聯網的(de)智能應用(yòng)，例如智能家居。通(tōng)過對(duì)各種設備的(de)狀态監控，還(hái)可(kě)以實現設備租賃和(hé)服務電商。企業在應用(yòng)工業物(wù)聯網之前，首先應當結合行業特點，明(míng)确自己的(de)業務目标和(hé)預期價值。不同應用(yòng)的(de)難度差異很大(dà)，企業需要有清晰的(de)認知。

2）采集哪些有價值的(de)數據，如何采集、傳輸、存儲與分(fēn)析？

物(wù)聯網應用(yòng)的(de)基礎源于各種智能終端、傳感器和(hé)智能儀表，加上GPS定位和(hé)網絡傳輸的(de)功能模塊（WIFI、4G或ZigBee等）。低功耗的(de)NB-IoT技術，爲物(wù)聯網的(de)普及應用(yòng)帶來(lái)了(le)巨大(dà)價值。當前，各類設備數據采集的(de)接口方式差異很大(dà)，有些設備需要外接傳感器。所以現在市場(chǎng)上也(yě)出現不少可(kě)以采集和(hé)傳輸數據的(de)盒子，有些盒子具有一定的(de)存儲和(hé)數據處理(lǐ)能力。因此，企業要實現工業互聯網應用(yòng)，需要明(míng)确究竟要采集哪些有價值的(de)數據？采集頻(pín)率有多(duō)高(gāo)？如何部署傳感器？是要傳輸所有狀态數據，還(hái)是隻傳輸超出阈值的(de)數據？海量數據如何存儲？是基于私有雲還(hái)是公有雲？物(wù)聯網數據的(de)數據分(fēn)析算(suàn)法和(hé)數學模型是什(shén)麽？數據如何分(fēn)析與展現？數據異常的(de)預警和(hé)處置方式？如何實現物(wù)聯網數據與企業業務流程的(de)集成？ 

3）中小企業和(hé)大(dà)型企業進行工業互聯網應用(yòng)的(de)顯著差異

中小型制造企業進行工業互聯網應用(yòng)，可(kě)以直接選擇基于公有雲的(de)工業互聯網平台，相對(duì)比較容易。例如，樹根互聯就幫助生産高(gāo)空作業車的(de)龍頭企業星邦重工實現了(le)設備的(de)定位，支持企業的(de)設備租賃業務。對(duì)于大(dà)型制造企業，則需要更加慎重地制定工業互聯網的(de)應用(yòng)策略，考慮是否需要自己開發及運營工業互聯網平台。如果選擇自主開發或自主運營，就需要考慮與電信運營商、雲平台進行合作。

4）自主開發工業互聯網應用(yòng)還(hái)是利用(yòng)工業互聯網開發平台來(lái)開發物(wù)聯網應用(yòng)

就像ERP應用(yòng)可(kě)以選擇自主開發和(hé)應用(yòng)商品化(huà)的(de)系統一樣，物(wù)聯網平台建設的(de)路徑也(yě)有不同的(de)選擇。可(kě)以選擇物(wù)聯網的(de)雲服務，用(yòng)物(wù)聯網開發平台來(lái)構建物(wù)聯網應用(yòng)，或者直接從底層開發物(wù)聯網應用(yòng)。相對(duì)而言，應用(yòng)ThingWorx等物(wù)聯網開發平台來(lái)開發物(wù)聯網應用(yòng)，對(duì)于多(duō)數企業而言，是一個(gè)經濟有效的(de)方式。圖3是著名研究機構Gartner發表的(de)2019年工業物(wù)聯網平台排名情況。

圖3 Gartner 2020工業物(wù)聯網平台分(fēn)析（來(lái)源：Gartner）

5）如何實現工業互聯網數據的(de)共享、分(fēn)發、分(fēn)析與協同？

設備運營企業、設備制造企業、零部件企業、維修企業如何實現物(wù)聯網數據的(de)共享、分(fēn)發、分(fēn)析與協同是工業物(wù)聯網應用(yòng)最複雜(zá)，也(yě)最重要的(de)問題。例如，中車集團如果要建立一個(gè)物(wù)聯網平台來(lái)實現對(duì)旗下(xià)企業制造的(de)高(gāo)鐵、動車、地鐵車輛進行監控，進行故障預警和(hé)預測性維護，則需要與鐵路總公司、各地的(de)地鐵公司共享物(wù)聯網數據，而各個(gè)整車制造企業、零部件制造企業，應根據其制造的(de)産品和(hé)零部件，共享相應的(de)物(wù)聯網數據，以便進行數據分(fēn)析，研究自身産品出現的(de)問題，改進産品和(hé)制造工藝。維修企業如果對(duì)某列車輛進行了(le)維修，或者更換了(le)備品備件，則也(yě)需要在雲平台上留下(xià)維修記錄。如果某列地鐵的(de)車門出現故障，則信息應該傳遞到地鐵公司，對(duì)應的(de)站台門就不能打開。在保證信息安全、合理(lǐ)的(de)數據訪問權限，以及能夠保證制造商的(de)知識産權前提下(xià)，進行物(wù)聯網數據的(de)共享，是物(wù)聯網實現深化(huà)應用(yòng)，并取得(de)實效的(de)關鍵。同樣道理(lǐ)，航空公司與飛(fēi)機制造商也(yě)應當實現物(wù)聯網數據的(de)共享。

6）工業互聯網平台功能和(hé)部署方式的(de)差異化(huà)與選型

很多(duō)工業互聯網平台都強調自身的(de)開放性，甚至實現開源，以便支持各種類型的(de)應用(yòng)。一個(gè)完整的(de)物(wù)聯網平台，前端應該能夠集成各種類型的(de)傳感器，後端應當具有海量數據的(de)存儲和(hé)大(dà)數據分(fēn)析能力，實現與應用(yòng)系統的(de)集成，支持各種行業應用(yòng)。例如，GE公司就基于Predix平台開發了(le)卓越制造的(de)套件（圖4），集成了(le)在制品管理(lǐ)、質量管理(lǐ)、生産管理(lǐ)、路線優化(huà)等應用(yòng)功能。因此，企業要進行物(wù)聯網平台的(de)選型，應當深入理(lǐ)解埃森哲提出的(de)物(wù)聯網應用(yòng)成熟度模型（圖5），對(duì)各類物(wù)聯網平台的(de)開放性、集成能力、數據分(fēn)析、行業應用(yòng)功能進行深入比較。從部署方式來(lái)看，有些物(wù)聯網平台的(de)交付方式是公有雲服務，有些物(wù)聯網平台可(kě)以在企業内部部署，或者通(tōng)過私有雲方式部署。這(zhè)也(yě)是企業進行物(wù)聯網平台選型必須考慮的(de)問題。

圖 4 GE公司基于Predix構建的(de)卓越工廠套件

圖 5 埃森哲提出的(de)物(wù)聯網應用(yòng)成熟度模型（來(lái)源：埃森哲）

7）物(wù)聯網數據的(de)安全與隐私保護問題

物(wù)聯網應用(yòng)産生的(de)海量數據的(de)分(fēn)級存儲、備份，以及數據安全、加密，是企業進行物(wù)聯網應用(yòng)需要考慮的(de)一個(gè)重要問題。有些設備的(de)用(yòng)戶，例如軍工企業，出于數據安全和(hé)隐私保護的(de)考慮，不願意設備制造商去獲取設備的(de)狀态數據。幾年前，伊朗核設施的(de)離心機的(de)工控網絡被植入的(de)工業病毒入侵而最終癱瘓；而近年已經出現視頻(pín)監控數據被盜取的(de)事件。這(zhè)說明(míng)，數據安全是工業物(wù)聯網應用(yòng)的(de)前提。如果數據安全得(de)不到保障，企業級的(de)物(wù)聯網深層次應用(yòng)就難以實現。

綜上所述，制造企業對(duì)于工業物(wù)聯網應用(yòng)，應當采取積極而又謹慎的(de)态度，開展整體和(hé)系統的(de)規劃，再由淺入深，逐步開展工業級的(de)物(wù)聯網應用(yòng)。雖然目前工業互聯網熱(rè)潮湧動，但是目前我國的(de)工業互聯網應用(yòng)還(hái)處于初級的(de)階段，各界對(duì)工業互聯網的(de)認識與理(lǐ)解還(hái)不太統一。市場(chǎng)上已有的(de)工業互聯網平台實際上隻能支持某些單點應用(yòng)或特定功能，還(hái)缺乏真正基于多(duō)租戶的(de)工業互聯網平台。各種平台之間要實現集成，涉及到諸多(duō)的(de)标準和(hé)安全問題。按照(zhào)目前“百花齊放”的(de)發展态勢，勢必形成很多(duō)“雲孤島”。

另外，要實現不同工業互聯網平台上的(de)APP之間的(de)互操作還(hái)面臨很多(duō)難題。制造企業推進工業互聯網應用(yòng)，還(hái)需要認真梳理(lǐ)自己的(de)需求，分(fēn)析投資收益，不要盲目冒進。實現工業互聯網應用(yòng)，對(duì)用(yòng)戶企業，對(duì)于工業互聯網平台開發商、運營商、APP開發者，對(duì)整個(gè)産業鏈而言，都還(hái)任重道遠(yuǎn)。