工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：基礎創(chuàng)新研究和關鍵技術亟待突破

■ 北京航空航天大學計算機學院 牛建偉

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術與工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)深度融合的產(chǎn)物。2017 年11月，國務院印發(fā)《關于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“323”行動計劃，樹立了“到2025 年，重點工業(yè)行業(yè)實現(xiàn)網(wǎng)絡化制造，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系基本完善，形成3 ～5 個具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，培育百萬工業(yè)APP，實現(xiàn)百萬家企業(yè)上云，形成建平臺和用平臺雙向迭代、互促共進的制造業(yè)新生態(tài)。

截至目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設改造成效顯著，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系壯大，具有行業(yè)、區(qū)域影響力的平臺超70 個，十大雙跨平臺平均連接設備數(shù)量達到80 萬套，每個平臺工業(yè)APP 平均數(shù)量超過3500個。2020 年6 月30 日，中央全面深化改革委員會第十四次會議審議通過《關于深化新一代信息技術與制造業(yè)融合發(fā)展的指導意見》，會議強調(diào)要加快推進新一代信息技術和制造業(yè)融合發(fā)展，要順應新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展，加快制造業(yè)生產(chǎn)方式、經(jīng)營模式和企業(yè)形態(tài)根本性變革，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展水平。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的重要意義

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由云計算、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、人工智能和5G 通信等新一代信息技術賦能，通過實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián)，構建全生產(chǎn)鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面鏈接的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務體系，優(yōu)化資源配置效率，發(fā)掘裝備工藝潛能，打造工業(yè)生產(chǎn)新范式。現(xiàn)階段，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，對于加速促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展，對于推動互聯(lián)網(wǎng)價值向?qū)嶓w經(jīng)濟延伸和與制造業(yè)深度融合發(fā)展，都具有十分重要的意義。一是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以有效提升制造產(chǎn)業(yè)的高端化水平，包括生產(chǎn)裝備的高端化、生產(chǎn)過程的智能化和生產(chǎn)產(chǎn)品的精益化；二是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以有效推動實體經(jīng)濟的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可以提高基礎設施建設水平、催發(fā)生產(chǎn)制造新動力、構建新型產(chǎn)業(yè)體系和生態(tài)；三是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以有效激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新活力，可以跨時空、跨地域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新資源的匯聚共享，催生柔性生產(chǎn)、互聯(lián)制造、個性定制和預測性維護等工業(yè)生產(chǎn)新模式。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀的觀察與思考

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設和應用已從基礎能力建設逐步走向行業(yè)落地階段，形成了一批面向特定行業(yè)、特定區(qū)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動了智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸等新智造模式的快速發(fā)展，但在工業(yè)數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)建模分析、行業(yè)機理模型沉淀、工業(yè)APP 培育等各個環(huán)節(jié)仍存在瓶頸，亟須盡快取得突破。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的核心是對機器設備和業(yè)務系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行建模分析，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為指導設備和業(yè)務進行優(yōu)化的應用服務，促進工業(yè)知識的沉淀、傳播、復用與價值創(chuàng)造。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一套綜合技術體系，需結合不同行業(yè)應用加強核心技術突破，實現(xiàn)設計、生產(chǎn)、運維、管理等全流程數(shù)字化和模型化，匯聚共享設計能力、生產(chǎn)能力、軟件資源、知識模型等“智造”資源。同時大力培養(yǎng)通曉行業(yè)領域知識的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)復合型人才，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺加強5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術支撐核心能力，深化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在國民經(jīng)濟重點行業(yè)的融合創(chuàng)新。

加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三點建議

在“十四五”規(guī)劃開啟的關鍵時期，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深化發(fā)展，謹從高等教育和新型研發(fā)機構踐行者視角，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術攻關、智造頂層設計、標準化工作、人才培養(yǎng)機制方面提出如下思考和建議。

加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎創(chuàng)新研究和核心關鍵技術突破。基礎研究是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的源泉，核心技術是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生根落地的關鍵，需要多學科交叉融合協(xié)同開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎理論創(chuàng)新和核心技術攻關。一方面，要加強生產(chǎn)要素全面互聯(lián)條件下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構組織機理、流程行業(yè)柔性化生產(chǎn)制造網(wǎng)絡構造理論方法，以及生產(chǎn)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈三鏈融合的生產(chǎn)優(yōu)化和調(diào)控理論等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎創(chuàng)新研究。另一方面，要加強窄帶寬、低功耗約束條件下的云邊端協(xié)同計算技術，復雜工況和動態(tài)任務場景下數(shù)據(jù)和知識混合驅(qū)動的智能控制技術，以及面向生產(chǎn)制造領域的數(shù)字孿生、VR/AR/MR、人機交互等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心關鍵技術的突破，為更寬領域、更廣行業(yè)和更深層次的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設和應用打下堅實基礎。

加強智造資源融合頂層設計和標準規(guī)范化建設。通過產(chǎn)學研用資源深度融合構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術生態(tài)體系，以高校科研院所及新型研發(fā)機構等為基礎，與產(chǎn)業(yè)平臺緊密結合形成創(chuàng)新鏈，推動工業(yè)云操作系統(tǒng)、新型工業(yè)軟件、大數(shù)據(jù)建模分析、微服務組件等核心技術的產(chǎn)業(yè)化；構建產(chǎn)學研用跨平臺服務體系，推進基礎共性技術和通用平臺商業(yè)化應用，同時強化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在航空航天、重大裝備等高精尖領域的牽引作用，推動高端制造行業(yè)從生產(chǎn)自動化向智能化升級。建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎共性技術和應用服務的標準體系，積極推動研發(fā)機構突破關鍵技術并參與國內(nèi)、國際標準制定，同時構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系，強化設備、網(wǎng)絡、控制、應用和數(shù)據(jù)的安全保障能力。

加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)及評價體系建設。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，經(jīng)濟增長模式轉(zhuǎn)變的同時，人才培養(yǎng)滯后問題凸顯。高校精細化學科專業(yè)設置難以適應當下人才培養(yǎng)需求，技能導向型職業(yè)教育學校存在知識系統(tǒng)性不足問題，亟待有適應新時期創(chuàng)新發(fā)展需求的人才培養(yǎng)體系。首先，建設國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才數(shù)據(jù)平臺，匯聚各區(qū)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)投入、企業(yè)招聘信息、人力資源等數(shù)據(jù)，支持精準人才需求分析決策。其次，組織專家委員會，建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)、引進、選拔和評價體系，擬定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)知識大綱，指導人才培養(yǎng)改革。最后，組織教育單位從師資、技術、管理側的高中低人才做好自身定位，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)教材編寫與課程開發(fā)工作，逐漸形成理論知識與實訓課程聯(lián)動的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)機制。