淺談我國工業互聯網的發展路徑研究

李國勇

（深圳市寶安信息管道管理有限公司，廣東 深圳 518101）

0 引 言

在悠悠歷史長河中，人類先后經歷了三次工業革命，使得人類社會科技水平得以飛躍。隨著互聯網的不斷發展，人們不斷探索在新的信息時代如何利用現代信息科技和互聯網技術，給傳統行業賦能，進而推動第四次工業革命。2013 年以來，世界各科技強國先后提出對應的戰略，如德國的“工業4.0”、美國的“工業互聯網”和日本的“智慧工廠”等。習近平總書記在第十九次全國代表大會中指出，加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合[1]。2017 年11 月19 日，國務院發布了《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》，成為了我國工業互聯網的首部指導性綱領文件，也標志著我國將利用工業互聯網在世界各科技強國之前搶先實現第四次工業革命的勝利。

工業互聯網是一個新興概念，它是新一代通信技術與工業深度融合的產物，為工業數字化、網絡化、智能化提供了實現路徑，是第四次工業革命的重要基石。工業互聯網在世界各國都是一個新興產物，目前并沒有一個很好的樣板可以進行學習，也不知道如何才能取得先機，獲得成功。故此，摸索出一條中國特色的工業互聯網道路，研究其發展路徑是現階段工業互聯網發展中的一個重要任務。

1 我國工業互聯網的發展歷程

我國的工業互聯網的起步雖然晚于世界各國，但目前在工業互聯網的框架、標準、測試、安全、國際合作等方面的發展總體與發達國家同步。2016 年，由工業、信息通信業、互聯網等領域的單位共同發起成立了匯聚政產學研的工業互聯網產業聯盟。在聯盟的努力下，聯合各相關單位共同編寫并發布了《工業互聯網體系架構1.0》[2]。經過三年的發展，工業互聯網產業聯盟在原有1.0 版本的基礎上，結合世界與我國信息技術的發展和落實部署的需要，為更好地定義層次架構、功能劃分和接口等，于2019 年發布了《工業互聯網體系架構2.0》。2021 年，根據“十四五”規劃和《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023 年）》，工業互聯網產業聯盟又發布了《工業互聯網標準體系3.0》。隨著標準的不斷更新，我國工業互聯網的相關體系也在不斷發展和完善。總體而言，我國的工業互聯網的發展可以概括為網絡體系領域、平臺體系領域、安全體系領域和應用領域四個方面的發展。

1.1 網絡體系領域發展

基礎網絡是工業互聯網的血管，而一個血管的優劣將直接影響著本體的健康與可持續發展。從我國工業互聯網的提出開始，夯實網絡基礎就作為工業互聯網發展的主要任務之一。目前我國工業互聯網的網絡體系采用了成熟、高可靠、低時延的光纖網絡和先進的5G 技術作為基礎，同時結合了標識解析和邊緣計算等方面。為指導網絡體系的構建，工業互聯網聯盟開展了《工廠內網絡工業EPON 系統技術要求》等一系列網絡傳輸和安全的標準制定。隨著工業互聯網的發展，目前軟件定義網絡（SDN）、支持互聯網協議第六版（IPv6）、確定性網絡（DetNet）、低功耗無線網絡、工業無源光纖網絡（PON）、工業無線、工業互聯網園區網絡等重點領域也在加快技術標準及產業布局[3]。針對標識解析和邊緣計算也先后開展制定了一系列的標準，同時我國也在不斷探索“5G+工業互聯網”融合的應用場景。

1.2 平臺體系領域發展

工業互聯網是一個多行業、多層次的集合體，它既涵蓋了工業范疇的材料方、設計方和生產方，又包括了互聯網范疇的服務提供商、內容提供商和使用者。而工業互聯網需要一個平臺作為互聯互通的載體，才能使多方面進行耦合。故此平臺體系就成為了工業互聯網的中樞。我國《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023 年）》中提出，到2023年，工業企業及設備上云數量會比2020 年翻一番，打造3 ～5 家有國際影響力的綜合型工業互聯網平臺、70 個行業區域特色平臺、一批特定技術領域專業型平臺[4]。目前，我國工業互聯網平臺也算是百花齊放。截至2021 年12 月，全國有影響力的工業互聯網平臺已經超過150 個。其中不乏百度、阿里、騰訊、華為等國內科技、互聯網龍頭企業的身影。

1.3 安全體系領域發展

安全體系是工業互聯網的健康保障。隨著國際關系的復雜化，我國逐漸意識到信息安全的重要性。國家已發布了《工業互聯網安全標準體系》《工業互聯網安全總體要求》《工業互聯網平臺安全防護要求》等標準，并開展《數控系統商用密碼應用技術要求》等安全領域標準的編制工作[3]。

1.4 應用領域發展

應用的發展能夠賦予工業互聯網活力。我國在軟件應用領域已領先西方大部分國家，優勢在于更加理解人們的應用需求、更人性化。目前工業互聯網的應用也繼承了這些優點，逐步形成了平臺化設計、智能化制造、個性化定制、網絡化協同、服務化延伸和數字化管理等新模式新生態[3]。同時，工業互聯網的應用也已經延伸至設計、生產、銷售的各個環節。

2 工業互聯網面臨的困境

盡管我國工業互聯網的發展日益成熟，但仍存在較多影響其健康發展的問題。

2.1 我國工業領域軟硬件自主研發程度不足

目前，我國在科技領域軟硬件研發方面，對比西方發達國家來說，仍存在一些差距。國內工業設備與國外設備相比在技術和精密性上仍存在不足，致使我國大部分工廠仍較多使用國外進口設備，從而難以支持工業互聯網的數據采集、分析和優化應用，制約了工業互聯網的廣泛應用[5]。而導致這一問題的主要原因是：首先，一直以來我國科技的發展較大程度上是以基于現有國際常用或開源的軟硬件進行二次開發為主，自身缺少核心的專利和技術；其次，國內企業僅有少數龍頭企業會投入資金進行核心技術研發，大部分企業既不愿意投入，也難以在市場中尋找到具備核心技術開發能力的人才。

2.2 信息安全的形勢仍不樂觀

核心技術的缺失，除了影響我國工業互聯網的自主發展，也容易造成工業互聯網的信息安全問題。從操作系統方面，國內的工業設備會使用微軟系統、Linux 或Unix 作為基礎操作系統，系統的核心技術均掌握在國外，存在一定的信息風險。從網絡架構方面來看，目前我國的工業互聯網主要部署在互聯網和5G 網絡中，再加上操作系統等核心技術屬于國外的先天不足，工業互聯網的信息安全防范難度非常大，總體形勢仍不樂觀。

2.3 我國大部分工廠的信息化程度仍然不高

目前盡管計算機不斷普及，但是我國大部分工廠的信息化程度仍然不夠。部分工廠只有簡單的OA 系統，生產設備數字化程度低。據統計2017 年我國企業設備數字化率和數字化設備聯網率分別為44.8%、39.0%[5]。工廠向數字化轉型的難度是很大的，主要有以下兩方面：

（1）工廠往數字化轉型需要大量的資金。工業是一個高投入的行業，前期既需要人力，還需要大量的設備投入。而中小企業在采購設備時如果選擇價格較高的數字化設備，其成本顯然難以承受。

（2）企業對信息化投入雖有熱情，但行業指導不足，企業害怕對信息化投資失敗，無從下手[6]。隨著近幾年信息化的高速發展，越來越多的企業管理者看到了信息化為企業的管理和發展提供的有力支持。但是也有很多企業盲目地投入信息化，既沒有起到任何效果，也浪費了資金。久而久之，中小企業對于信息化的投入都保持一種觀望的態度。

2.4 園區云設施發展程度參差不齊

從目前國內的產業園區發展情況來看，構建園區云是智慧園區的發展趨勢，也是工業互聯網的基礎。但目前我國工業園區大部分都是處于信息化程度較低、企業信息化相對獨立的狀態。同時大部分工業園區也暫未有提供相關的園區云基礎的條件。而補建設園區云又會存在投資主體的問題。若該部分由園區產權單位投資，雖能轉嫁到承租企業中，但其資金回溯時間較久；而且建設園區云對于信息化程度較低的企業反而是增加其經營成本，企業的參與度不高，建設難以落實。若由企業聯合建設，又缺少牽頭主體，而且各企業需求和標準不統一，難以執行。若由政府建設，其涉及的資金龐大，經過新冠疫情，政府的資金也愈發緊張，難以推進。

2.5 工業互聯網平臺缺少統一管理

工業互聯網平臺作為工業互聯網的呈現方式，其優劣直接影響到企業加入工業互聯網的熱情。目前全國有影響力的工業互聯網平臺已經超過150 個。工業互聯網平臺的蓬勃發展可以說是工業互聯網的福音，但是也可能是工業互聯網發展的制約因素之一。在筆者看來，建立工業互聯網平臺，本應是為了建立一個共享的平臺來解決各個工業產業的信息孤島問題，而目前每一個互聯網平臺其實就相當于一個獨立的互聯網，平臺之間少有的聯系使得各個平臺成為了一個孤島。我國的互聯網產業發展到今天，其顯著的特點是用戶數量多和資源豐富，人們樂于使用這種具有各種資源和交流方便的平臺。若無法打通各個平臺之間的信息壁壘，工業互聯網就等于只是一個各行業的局域網，無法實現真正的互聯互通，打通生產業的橫向和縱向交流。

3 關于工業互聯網發展的建議

發展工業互聯網，實現2035 年智能制造是我國的戰略目標，也是實現中國夢的重要路徑之一。我國從發展工業互聯網至今已經有6 個年頭，針對其架構及其涵蓋的各個領域都在不斷地探索和發展過程中[7-10]。而工業互聯網在全世界范圍內暫未有一個可以照搬的成功模式，故此我們必須走出中國特色的工業互聯網道路。鑒于我國工業互聯網的發展情況，本文給出以下幾點建議。

3.1 進一步推進強基計劃，引導企業加強核心技術研發

要想成為科技強國，關鍵還是要加強基礎科學教育。我國改革開放以來一直處于高速發展階段，時代的背景促使教育主要以培養應用型人才為主，對基礎科學的教育重視不夠。隨著關鍵核心技術發展不足等問題的凸顯，我國已意識到基礎學科的重要性，并于2020 年開展了強基計劃，目前全國已有39 家高校成為試點高校。在此基礎上，政府還應該制定鼓勵企業進行關鍵核心技術研發的政策，例如在稅收、業務開展等方面制定一定的優惠政策，引導企業加大核心技術研發的投入，使得強基計劃得以良性循環，使培養出來的人才可以發揮所長。

3.2 制定工業互聯網成熟度發展指引

為鼓勵企業加入和發展工業互聯網，政府應該牽頭制定工業互聯網成熟度發展指引。通過定義不同層級的工業互聯網發展程度，為相關單位評估自身的工業互聯網發展水平提供更加客觀的參考；同時也使企業得以良性發展，避免盲目、激進式的轉變，真正成為工業互聯網的得益方，加強企業對投資信息化發展的信心，從而使更多的企業有興趣加入工業互聯網。

3.3 建設獨立的工業互聯網物理網絡，保障信息安全

工業互聯網的物理網絡是關乎整個產業健康發展的重要因素，同時也應該上升為國家安全戰略的核心網絡之一。若工業互聯網的物理網絡與互聯網共在同一鏈路上，萬一發生信息安全攻擊，將會使我國的工業產業癱瘓。故此，工信部門應該牽頭建設一個獨立的工業互聯網物理網絡，使得其物理上與互聯網隔離，如此既可以確保工業互聯網的安全性，又可以提供一個高效低時延的通信網絡。此種方式可以為企業設備上線提供良好的安全保障措施。

3.4 政府層面應該統籌運營平臺

目前，各個地方和龍頭企業都開展平臺建設，但是平臺的質量千差萬別。多個平臺之間沒有一個有效的機制進行互聯互通，將來會導致一個個信息孤島的產生。同時龍頭企業建立平臺，其主要是以運營為目的。故此，政府層面應該主動牽頭，將平臺建設納入電子政務范疇，打通各已有平臺的互聯互通，將其納為二級、三級平臺，龍頭企業在此平臺的基礎上進行二級、三級的應用延伸。由此既可以保障工業互聯網的有效發展，也有利于政府對產業結構的了解與統籌。

4 結 語

本文主要分析了工業互聯網的現狀，總結了發展過程中的痛點和難點，提出了一條具有中國特色的工業互聯網發展道路。文中建議進一步推進強基計劃，引導企業加強核心技術研發；制定工業互聯網成熟度發展指引；建設獨立的工業互聯網物理網絡；呼吁政府層面統籌運營平臺。由此才能推動工業互聯網的成功建設，促進我國工業的進一步發展。