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大数据产业创新服务媒体 ——聚焦数据 · 改变商业 一言以蔽之，在经历了近30年互联网行业波涛汹涌的发展后，互联网行业进入下半场，应运而生的工业互联网走向国内创新创业的主赛道。 前有GE、西门子、PTC、SAP等国际巨头盘踞其中，后有腾讯云、卡奥斯等本土嫡系部队虎视眈眈。 那么工业互联网目前还面临那些问题呢？重磅玩家与以5G、大数据、AI等新技术相继携手下场后，工业互联网领域的风云又将被如何搅动呢？数据猿近期采访了中国工程院院士、著名通信专家邬贺铨，听他聊聊工业互联网的未来之路。 工业互联网的概念最早由GE于2012年提出，随后美国五大行业联手组建工业互联网联盟（IIC），将这一概念大力推广开来。 其实质是指通过开放的、全球化的工业级网络平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接、融合起来，高效共享工业经济中的各种要素资源。并且通过自动化、智能化的生产方式降低成本、增加效率，帮助制造业延长产业链，推动制造业转型发展。 2018年7月，我国工信部印发了《工业互联网平台建设及推广指南》、《工业互联网平台评价方法》；2019年3月，“工业互联网”成为“热词”并写入《2019年国务院政府工作报告》。目前，我国的工业互联网标识解析国家顶级节点落户在北京、上海、广州、武汉、重庆五大城市。 随着工业互联网被时代的浪潮推向舞台中央，邬贺铨对媒体表示：“我们也希望未来以工业互联网为桥梁，完成机机连接、人机连接，再通过大数据分析，重构全球工业、激发时代生产力，让世界更美好、更快速、更安全、更清洁且更经济。虽然工业互联网的明天十分值得期待，但是眼下还是有许多问题需要解决！”  邬贺铨院士在接受媒体采访 他表示，中国消费互联网走得比较靠前，但是产业互联网发展却较为滞后，这种环境局限性是我国发展工业互联网所面临的第一重挑战。 “一方面，因为我国在工、农业现代化的过程中，还同步发展数字化，'二者’并行推进，需要补的'课’就会比较多；另一方面，在工业数字化转型进程中，企业的规模、技术水平参差不齐，真正能够用上工控设备的企业目前不足20%。” 然而，缺乏自主研发、制造的产品，引发发展成本过高！这种物质局限性也是我国发展工业互联网所面临的第二重挑战。 “即便工业化、数字化走得靠前的企业，其工控设备中的PLC（可编程逻辑控制器）也大多是由国外厂商制造的，其底层协议对我们并不开放，所以在此基础上挖掘数据是比较困难的。本身成本就比较高，安全性能还不可控，这无形中大大提高了我们发展工业互联网的成本。” 邬贺铨认为，不论是在技术、商业模式，还是制度等方面，只有解决当前难题，并且不断创新，才能推动工业互联网的发展，为数字经济增添砝码。 曾经的曾经，人们之间传递信息基本靠吼、靠飞鸽、靠狼烟烽火。 到后来，麦克斯韦把1 秒钟可以绕地球跑 7 圈的电磁波代入了通讯领域。从此，信息业从用电磁波发电报走向了现在的five generation。 “到也不是有了5G就万事大吉！”邬贺铨进一步表示5G在工业互联网的应用也存在两点误区。 第一，重外轻内。就是在企业的机器数据和传感器数据基本不出企业网的时候，却过分关注建设跨企业的标识系统和“高质量”企业名声； 第二，过分夸大。将5G to 2C的架构直接搬到5G to 2B，是肯定不适应企业内网和与OT融合的需要的，也就是说用5G完全连接工厂并不现实。目前，5G主要应用在现场级多为机器视觉类的视频传送，其他的还是未进入主流应用。 邬贺铨向媒体介绍道，“企业现场级主要有两种模式——可编程存储器、5G工业模组及基站。” 以PLC为代表的的可编程存储器，优点是通过轮询现场级各端口开关量、数字量和模拟量，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作命令，控制各类机器和生产过程；缺点是由于各厂家标准不同导致标准碎片化，不同厂家的设备不能兼容。 而5G工业模组及基站，是可以连接移动终端的。具体可以分为第一种，企业共享运营商建设的5G基站与核心网。核心网用户面功能（UPF）下沉到企业，5G工业模组登记在公网，数据不会离开企业去到运营商，不用担心数据安全问题；第二种，企业共享运营商建设的基站可自建核心网，5G工业模组登记注册和数据均在内网；第三种，企业申请专用频率自建基站和核心网，基站可集成UPF及5GC等功能，更安全、可控及低时延。 “总的来说，PLC模式采用的是主从架构，周期性分时轮询，是OT模式，缺点在于标准碎片化；5G工业模组模式是扁平化的，用的传统的标准以太网协议，适用非周期数据，统计复用机制，优点是实现了OT和IT的融合，缺点是不能保证时延，往往需要TSN（电信支撑网）来支撑。”邬贺铨说。 随后，邬贺铨又从企业现场级、过程监控与生产管理级和网络与业务应用级三方面介绍了5G与工业互联网结合的优缺点。 企业现场级中，TSN基于时钟同步、数据调度、可靠性机制等技术，通过在标准以太网的第2层的时隙引入优先等级的标签，允许高优先级帧抢占低优先级帧的传输时间以保证低时延。 TSN作为虚拟局域网可以实现5G，且在TSN之上可以承载各种现场级工控协议。支持周期性与非周期性数据同传，从而实现链路层上支持IT与OT融合。 过程监控与生产管理级中，SCADA起着关键作用。 SCADA 位于管理调度层，采集监控现场级数据，接受事件驱动，提供人机接口，实现告警处理、报表输出及可视化、动态模拟等。 但其本身和PLC协议开放性均不足，所以需针对性配置参数与应用程序才能实现PLC与SCADA通信。上位机的操作系统大都采用Windows，与底层不同，因此还是需要与底层OT融合。 网络与业务应用级，采用基于IPv6的网络层，IPv6可实现真实源地址溯源，并留有很大的编程空间，可开发更多的功能。 “首先是APN6（应用感知网），应用感知功能，传统的IPv4只支持选路，并不知道IP包承载是什么业务，现在IPv6包可以定义业务服务质量，网络可感知业务需求；其次是iFIT（随流检查），过去信道检测是个难题，往往只能事后离线检测，iFIT能够将OAM指令嵌入用户报文IPv6包，可实现丢包、时延等分段检测；另外通过IPv6还可以采用SRv6分段路由，在IPv6扩展头中指定流量转发路径，支持低时延、组播、快速倒换和并发冗余传输，实现高可靠性。” 邬贺铨进一步表示，SRv6有望成为端边云网统一的简化通信协议。网络与业务应用级基于OPC-UA（统一架构）的应用层，OPC-UA是过程控制对象连接与嵌入协议，适用于多种硬件平台，也兼容多种软件平台，是一个翻译器。而OPC-UA 或者 TSN打通了从传感器到云，从IT到OT。 邬贺铨在受邀参加数博会的“5G驱动数智化转型高端对话”中也曾发表主题演讲，他提出——要开发新型工控设备，从高起点建设工业互联网！ “目前，我国机械行业80%的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制，尚未使用工控系统产品。已用的大中型产品中PLC95%、小型PLC75%、DCS49%、高端SCADA 70%全都来自国外，安全漏洞令人担心。一个典型工厂的控制点在90年代末仅5万个，到2030年将已经增加到55万个，加上很多工控产品已使用十多年，所以，原有的工控产品更是难以支持。”邬贺铨表示。 “现在边缘计算、5G工业模组、智联网、区块链、IPV6、TSN等技术发展迅速，将这些技术集成进新型可信工控网关势在必行。”工厂内网要推进IT与OT无缝融合，朝着扁平化、IP化、智能化发展，就要开发适应企业网特点的网络架构和新型工控设备，推动机器联网，盘活生产线数据。 “企业核心网的控制平台离终端比较远，下行业务带宽高，所以如果说企业核心网要下沉，其主要业务也是终结在车间，相对难度较小。但企业核心网的上行要求很高，对时延敏感，本身很重视安全和可靠性，所以不能简单靠切片来保障，需设置多AP点以保证多信道不受干扰。” “未来发展新型5G工控网关，就是根据这一特点而产生，但是目前我们还是需要加强产学、研、用合作，在立足创新、明确需求标准上去起步。先用试点去推进，形成产业，然后才能支撑我国工业高质量可持续发展。虽然有些'泼冷水’，但这确实是实话。”邬贺铨笑着说。 至于开篇的问题——工业互联网领域的风云将会被如何搅动？ 听君一席话后，我想也许用魏尔纳·海顿斯坦姆的《朝圣年代》中的那句，“有时现实无味，于是在寻找神往的彼岸；有时不知所措，于是在浪费情绪的错觉。精神总是寄托在他处，幻想中踏上征途，才发现这一路上原来有很多人。古往今来，来自四面八方，但却面向同一方向。”回答最合适！ 文：达尼亚 / 数据猿 ●上一篇精彩好文： 数据猿专访迅游科技创始人兼CEO袁旭：聚焦三大核心业务板块，差异化网络通信能力让赛道不断拓宽  ❷ 创新服务企业榜 ❸ 创新服务产品榜 ❹ 最具投资价值榜 ❺ 创新技术突破榜 ☆条漫:《看过大佬们发的朋友圈之后，我相信：明天会更好！》 联系数据猿 北京区负责人:Summer 电话：18500447861(微信) |
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