工业互联网：理念和实施

□ 文 林诗万

工业互联网：理念和实施

□ 文 林诗万

互联网这个概念已获得广泛的认同，其发展大有加速之势。过去二三十年来互联网高速发展，推动计算机和人的连接，建立了一个广泛的信息和个人网络，对我们的生活和经济影响之大有目共睹。而我们今天正要把互联网的边界再一次扩张，推进到实体领域，把成千上万的实体器件连接起来，建立一个万物互联网，把实体信息与人连接一起。

连接和计算技术相辅相成，携手推动了互联网的高速发展。工业互联网可以看作是连接和计算技术在设备和产业系统更广泛、更深入的应用，也就是通常所说的ICT和OT的两块融合。把实体信息业务流程和人连接起来，通过数据分析，推动产业运营的全面智能化，实现对资产使用的高速优化，创造巨大的经济成效和社会价值。优化也就是以最小的力气、用最少的资源、对环境最小的影响获取最大的成效，利用有限的资源满足越来越多的人口对生活指数越来越高的需求。

如果对互联网的成功商业模式做一个回顾，我们会发现，其特点在于对资源的优化。谷歌和百度优化的是物联网的信息，亚马逊和淘宝优化的是消费市场，优步和滴滴优化的是闲置的车辆和司机。这些互联网公司通过连接的计算对这些资源的优化创造了巨大的价值。而我们现在要进行的也正是产业本身通过采纳同样的连接和计算技术，对工业产业的巨大资源进行优化，创造更大的价值。

工业互联网可以看作物联网在工业系统中的应用，几乎涵盖了所有的产业行业，包括制造业在内，而制造业也正是工业4.0所关注的领域。工业互联网发展是建立在牢固的技术基础上，但是工业互联网的发展也会导致商业模式甚至经济模式的变革，使其向成效性的经济模式发展。值得注意的是在工业互联网中，连接不仅仅是对设备本身的连接，而是端到端的连接，从设备到运营、到业务系统的总体连接。这也就是为什么美国工业互联网同盟所发布的工业互联网参考架构，强调设备控制、运营、信息、应用和业务功能的总体融合，而把信息（数据分析）放在中心的位置上。

建立物联网就是要把互联网的成功扩展到物理实体上，把连接和计算深入地与物理实体融合。在向一个马达或者一个阀门这样基本的零件单位上与物理感应和物理效应有机地结合在一起，构成信息物理系统，为设备提供功能柔性。通过软件的迭代发展，不断地改善和增强功能。德国工业4.0在这一方面做了深入的工作，非常值得借鉴。

工业4.0为信息物理单元即工业4.0的组件制定了通用的架构和界面。通过标准的界面，每一个组件被访问。一台大的设备可以由一系列组件构成，而这些组件通过物理和数字界面双面交互，协同完成整机的功能。可以想象，在一个车间的一条流水线上，这些大大小小的信息物理系统连接互交，同时它也打破了不同界面的壁垒，大大提高了融合效率。包括了产品、部件、器件生产线以及在车间、工厂、企业、跨企业的各个层次的生产系统，最终实现对所有系统的互联互通，形成一个以企业内部为核心，并延伸到企业生态圈内的一个小型互联网。

而在计算方面，系统的计算能力也将会是分布式，更多的是系统的中心向边缘扩展。显然计算是由软件来定义的，软件在工业系统中所起的作用只会越来越大，更重要的是软件是实现智能化的唯一途径。软件可以看作人类实践经验的积累，随着工业互联网的发展，越来越多的系统工程通过软件来扩充和实现，逐渐过渡到一个软件定义的生产和运营系统，以满足智能运营和生产的需求。

我们可以看出没有计算的连接是没有意义的，连接的一个重要目的是为了收集数据，而一个没有分析的数据产生不了价值。概括地说，连接是基础，分析是核心，对信息的应用是关键。在智能化的过程中，数据是燃料，分析是引擎所驱动的决策和执行，对分析结果却可以在不同的闭环中应用。从数据设备分析时得到的信息可以反馈于设备的控制环中。通过对控制的调整，优化设备的运行，这些信息也可以反馈回设备运营环里，实现智能化的实时监控。运营优化最后这一信息也应该反馈回业务管理环，优化业务规划流程管理和设备场景设计等。

对工业互联网的理念有了清晰的理解之后，我们应该如何着手开始工业互联网实施和部署呢？显然，利用工业互联网技术从零开始全面创新的工业系统还很少，我们更多的任务是怎样利用工业互联网的技术，对已经部署并且在运行的生产系统进行优化和创造价值。显而易见，这个潜力是巨大的。在目前的状态下，针对工业互联网的实现对大多数的企业而言，首要的问题是在业务上。在实施工业互联网战略上，要对工业互联网技术、趋势以及对所在行业的冲击有一个明确的认识，并在此认识上制定工业互联网战略愿景，映射出未来战略的目标；在策略上对企业的技术和业务现状愿景找出差距，辨认出若干个有确实价值并急需解决的问题，选取少数难度低、效益大、周期短的项目，早日积累经验创造价值，进而在这基础上快速迭代演进。

工业互联网战线广阔、纵深庞大，相关的技术会有更大的扩展，因此它的实现是一个不断更新加强和完善的过程，所以要避免企图打造片面的系统，也要避免既无战略愿景，也无业务价值驱动的系统。

工业互联网技术复杂度高，不是企业能够单独解决的，需要一个供应商和客户建立起的生态圈，一起共同努力。工业互联网产业同盟会建立这样一个生态圈平台，所搭建的平台意义重大。更进一步而言，工业互联网的核心理念适用于各行业，因此在工业互联网技术发展过程中必须着重推动技术框架和解决方案的跨产业的通用性。这也就是为什么工业互联网参考架构为了解决工业互联网设计和构想，定义了四个关键视角，把业务视角放在顶层，在业务的战略指导下对要解决的业务问题、能带来的业务价值、预期的投资回报做全面和系统性的评估，在这基础上明确系统构建的目的，认清系统必须提供的业务功能，由此推动系统的总体设计。跨行业的通用性也是工业互联网同盟所重视并一直在治理推动的。因为对工业互联网共性的关键架构问题和系统特征进行了分析，并把分析结果通过模型的方式表达出来，所以这个架构具有广泛的适用性。■

（作者系美国工业互联网联盟（IIC）架构任务组联合主席）