工業互聯網的發展態勢和安全挑戰

工業互聯網的發展態勢和安全挑戰

工信部電子科學情報研究所總工程師 尹麗波

隨著信息技術和工業生產相互的融合和滲透，美國提出了工業互聯網，德國提出了工業4.0等概念。在未來5-10年或者更長的時間，工業系統將向著怎樣的方向發展？工業系統將產生哪些新的威脅和挑戰？

工業互聯網是什么？

最初提出工業互聯網的是美國GE，它認為工業互聯網是通過人、數據、智能資產和設備連接起來，并且結合軟件和大數據的分析，使整個生產力和工作效率、成本，以及資源使用等都發生革命性的變化，從而促進新一輪的工業革命，這就是他們提出工業互聯網的背景。

由于生產者需要提高生產力和生產的靈活性，所以工業互聯網的需求越來越旺盛。設備、人和數據由于技術的發展，互聯互通也越來越方便，工業互聯網就成為工業技術相關的積累和信息技術發展融合的一個必然成果。因此，工業互聯網成為了工業生產與先進生產制造技術，互聯網信息技術等深度融合而產生的新興工業經濟組織活動，是對工業生產方式、制造模式、生產組織模式的重組和優化。

工業互聯網不僅僅是工廠內部的所有生產資料，或者傳感器、對象之間的互聯，它還存在一個整體的互聯。首先是工業網絡的互聯，工業網絡的互聯是設備控制系統、傳感器和生產對象等之間的互聯，從而形成工業網絡互聯。設計端、生產銷售端和生產制造端智能的連在一起，就形成了業務互聯。對于全產業網絡互聯，它是指不同的產業鏈的不同廠商、上下游之間形成互聯。

工業互聯網具備四個基本特征。第一個是互聯化。第二個是數字化。我們現在的生產技術（比如CAD等）進行數字化的生產、制造，以及數字化的管理。第三個是智能化。智能化包括生產系統的智能化，生產過程和生產管理的智能化，對于生產過程中的故障診斷和銷售，以及銷售的自動匹配都可以用智能化來解釋。第四個是平民化。任何一個使用互聯網的消費者，都可以在互聯網上提出特殊的產品需求，使用3D技術，請工業設計者進行特殊設計，然后進行3D打印生成，使每個人都可以成為自己特殊產品的設計者和擁有者。

工業互聯網發展的現狀和趨勢

工業互聯網的發展十分迅速，主要體現在以下幾個方面。

第一個是歐美等發達國家提出工業化戰略，重振制造業，并且受到這些國家政策的不斷向前推動，還有一些相關技術在不斷的創新和突破，確保工業互聯網不斷向前發展。另外，廣大消費者和生產端的特殊需求也在推動制造業。而工業互聯網對這幾個方面都產生了重大的變革。首先是對生產方式產生了一定的變革，過去都是一種封閉、大規模、標準化的生產。工廠過去都是采用一批訂單使用同樣的標準。現在，工業互聯網的發展使互聯網支撐的，除了大規模的標準化的生產外，也出現了一些定制化。用戶可以有特殊需求，也可以有個性化，使生產方式發生了變革。

第二是制造模式的變革。比如現在以3D打印為代表的指導方式為例，在過去是以傳統的制造模式，屬于人工制造，現在已經進化為工業機器人的自動化制造，進入集中制造模式，目前也被基于互聯網和云服務的分布式制造所替換。還有就是對于生產的組織模式也產生了變革。全球銷售的方式已經變成分散式生產，然后就近或者就地進行銷售，來共享使用的模式。另外，對于企業鏈的合作越來越緊密，由于互聯網的出現，在生產或者設計的時候，可能由位于全球各地的設計商共同完成同一個產品的設計，比如F35戰斗機，它就是50多個位于全球30多個國家的廠商共同設計制造。

第三是供需鏈更加敏捷化。由于互聯網的出現，供需很容易進行調整。位于地球不同地點的合作可能會很密切，這對商業模式產生了一定的變革。

工業互聯網帶來了整個產業鏈的變革，具體體現在價值鏈比較優勢重新分配，使得價值鏈最前端和最后端更加聚集它的附加值。企業鏈的合作也越來越緊密，由于網絡的發展，企業鏈已經變的十分緊密和快捷方便。供需鏈也更加敏感化，空間鏈的重組也發生了變革。

隨著工業互聯網的發展，云服務在工業生產中也會廣泛的應用，比如一些工業方面的設計軟件，工業生產方面的管理軟件等等，現在出現了很多云平臺，都可以在云上為各種各樣的制造商提供服務。另外，大數據也會在工業生產當中隨著工業互聯網的發展而越來越廣泛應用。工業大數據會為整個工業生產產生十分有價值的判斷。CPS（信息物理系統）也會隨著工業互聯網的發展，在工業生產中有一個比較廣泛的應用和推廣。

工業互聯網的風險和挑戰

首先是策略和流程方面的脆弱性。在工業控制系統中，以前更多考慮的是實現功能方面的內容，它的安全策略，以及安全架構和設計等都沒有這方面的考慮。比如病毒的傳播，雖然系統沒有連到互聯網上，但是使用了USB接口，也導致了病毒的傳播，這也是安全方面的挑戰。

另外，控制系統中的ICS平臺也有一些脆弱性，比如平臺的配置方面，無論平臺的硬件還是軟件方面都存在著一些脆弱性。由于過去設計的考慮不足和缺陷，或者平臺各方面的漏洞，使我們在針對惡意軟件攻擊方面不堪一擊。由于沒有比較好的安全防護，沒有針對一些漏洞打補丁，會使病毒通過這些渠道可以很輕易的進入生產制造的控制設備中。

工業控制系統網絡方面也存在一些脆弱性。由于網絡的架構問題，在傳輸過程中，使用的網絡控制都沒有很好的設置，或者是防護控制不充分等等。另外，硬件的防護和網絡邊界的防護方面都沒有進行好的設置，使得整個網絡方面存在著很大的脆弱性。當前，很多生產系統采用無線方式通訊，這就會產生無線方面的入侵，從而使得系統被攻擊。

基于這些安全風險，我們也提出了一些安全方面的保障建議，主要從以下幾個方面進行。一個是頂層設計，一個是加強建設做好安全防護，另一個就是加強人才方面的建設

另外，對于企業加強安全方面的保障提出幾項建議。第一個是在安全管理方面，首先就是加強制度方面的保障，因為很多安全問題都是管理不到位的問題，因此，在安全管理的各種制度方面需要加強。第二個是安全運行的管理方面需要加強一些應急管理，比如配置和修復等方面。

在技術方面，建議工業企業加強設備機的安全防護，以及網絡機的技術安全防護。在管理技術方面也需要加強安全防護，像物理訪問控制和審計等方面。

工業互聯網是未來發展的趨勢，它是對工業生產方式、制造模式、生產組織模式、產業鏈和商業模式等一系列的變革。而隨著工業的互聯互通，工業互聯網業面臨著更為嚴峻的安全威脅，同時也希望安全企業和政府共同做好工業互聯網的安全保障工作。