DT時代的工業互聯網生態

馬鐵寶　阿里云解決方案總監田　豐　阿里云研究中心副主任劉云璐　阿里云研究中心專家，高級工程師

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DT時代的工業互聯網生態

馬鐵寶阿里云解決方案總監
田豐阿里云研究中心副主任
劉云璐阿里云研究中心專家，高級工程師

DT時代，互聯網與傳統工業的深度融合是必然的趨勢，互聯網技術必將給傳統工業帶來顛覆性革命。本文從DT時代的工業互聯網產品、服務與技術角度，深入剖析了基于互聯網、云計算、大數據技術的云端一體化架構體系，全面勾畫了網絡化的工業互聯網生態，并在此基礎上，指出了工業互聯網未來發展趨勢。

工業互聯網；互聯網+；云計算；大數據；平臺

1　引言

DT時代的到來，給各行各業帶來了全新的機遇，“互聯網+”已經深入到各行各業，給很多傳統行業產生了顛覆性影響。2014年的政府工作報告，首次提出制定“互聯網+”行動計劃，推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合，促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展，引導互聯網企業拓展國際市場。

傳統工業經過幾次工業革命，已經進入瓶頸期，單純從工業內部發展很難突破，DT時代，必將引領新一次革命，給工業帶來全面的革新。德國主導的“工業4.0”，將大數據分析、云計算等互聯網技術引入了工廠，推動智能工廠的發展，以提高生產效率，降低能源消耗。美國倡導的“工業互聯網”理念，采用先進的互聯網技術打造新型的產業生態，旨在用互聯網對產業進行全面革新。中國早在2013年9月就發布了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃（2013—2018年）》，將促進實體經濟實質性和持續發展的重任放在了“兩化深度融合”，提出了互聯網與工業融合等創新行動。2015年3月，李克強總理在全國兩會上作《政府工作報告》時首次提出“中國制造2025”的宏大計劃，其根本目標在于改變中國制造業“大而不強”的局面，通過10年的努力，使中國邁入制造強國行列，2035年制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平，新中國成立一百年時制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。工業和信息化部部長苗圩在解讀《中國制造2025》時指出，工業互聯網是順應新一輪工業革命和產業變革的重點發展領域，也是“互聯網+”最早實現的行業之一。新技術的蓬勃發展，也給制造業注入了新的活力，推動了工業互聯網的發展，顯示了新技術成指數級的發展趨勢（見圖1）。

本文將從DT時代的工業互聯網產品、服務與技術角度出發，分別從個性化、擬人化的服務能力、云端一體化架構、生態網絡化等幾個方面進行深入剖析，并在此基礎上，給出了工業互聯網未來發展趨勢。

2　DT時代的工業互聯網產品、服務與技術

2.1個性化、擬人化的服務能力

隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，從以往的需大于供，到趨于供需平衡，到供大于需，大量的同質化商品已經不能滿足消費者多樣化、個性化的需求。因此，新一輪工業革新，需要聚焦C端消費者和管理節點的特點和需求，利用好“中國的人口網絡紅利”，打破“順序”思維，融入“需求定制”和“孵化思維”，以提供個性化、擬人化的服務能力。

（1）體驗擬人化

云計算是實現體驗擬人化的核心，傳統的產品受計算和通信能力的局限，僅能提供簡單有限的交互功能，很難滿足用戶多樣化、個性化需求。以電飯煲為例，簡單的開關鍵式的電飯煲早已被多樣化煮飯模式的智能電飯煲取代。然而，隨著人們生活水平的不斷提高和生活節奏的加快，固定模式的電飯煲也已經不能滿足需求。電飯煲是否能像駐家的廚師，實時智能地制定菜單，提供個性化、擬人化服務，云計算給出了答案。

圖1　新技術的發展趨勢

圖2　智能廚電：美食所見即所得

如圖2所示，美的集團與阿里智能生活合作，在短短一個月內即完成了電烤箱、微波爐、電飯煲、壓力鍋等核心品類的“智能化”全面升級接入，形成了以“阿里小智”為核心，阿里智能云為架構基礎的，包括用戶、商品、設備、食譜、達人的全廚房設備、廣用戶聯接的廚房生態。云食譜所傳遞的“一鍵智能烹飪”理念，得到了移動互聯網時代“原住民”80后、90后消費者的普遍歡迎。很多消費者在積極嘗新體驗后，與其他用戶在食譜討論區中熱烈討論和交流，并與廠商的美食專家在線互動，學習美食制作中的小竅門。云食譜的一鍵制作新功能，也帶來了用戶的口碑傳播和二次購買。

除了智能廚房，擬人化服務還正廣泛推廣到公共服務、智能家居、醫療康復、養老助殘等領域，成為未來產業發展的重要趨勢。

（2）產品服務化

線下萎靡，外銷大幅下滑，傳統制造業產能嚴重過剩，消費模式發生變化，個性化小批量訂單需求快速增長，亟需從當前的大批量同質化生產到提供貼合用戶需求的產品模式的演進。

對于生產制造企業，目前面臨大型企業由于收益率很低，不愿意接小訂單，而小型企業客戶又擔心產品質量或交貨不準時，造成一些小量的服務化產品需求無法得到滿足。針對此問題，阿里巴巴在2013年12月啟動了“淘工廠”項目，整合在全國1.5萬家工廠，把生產商與賣家“在線”鏈接起來搭建的加工定制平臺，其實質是將服裝工廠的生產線、產能、檔期移到互聯網上，一方面解決電商賣家找工廠難、試單難、翻單難、新款開發難的問題；另一方面將線下工廠產能商品化，通過淘工廠平臺推向廣大的電商賣家從而幫助工廠獲取訂單，實現工廠電商化轉型。開啟了互聯網加工新模式，一鍵發布訂單需求，5min輕松搞定，由過去單純“找廠”模式向“搶單”服務為驅動模式。如圖3所示，智能派單是基于大數據庫將買家發出的訂單需求，實時輸送給后端的工廠池，系統將根據買家需求從地域、品類、品質、工廠能力等多維度篩選匹配出最適合該買家的工廠，實現訂單快速、精準、高效的達成，準時交付、品質保證建立良好交易生態體系，提升買賣雙方的滿意度。

如何利用云計算等互聯網先進技術，提供更貼合業務需求的產品，是大中型制造企業需要面對的一個重要問題，轉型的速度和效率，會直接影響在產業中的地位和存亡。中國石化利用阿里云提供的豐富云產品，快速地搭建起“易派客”電商平臺，快速響應業務需求。使用公共云計算服務，大大降低了其IT的投資成本及運維成本，是大型企業工業互聯網轉型的成功案例，給其它企業的轉型提供了樣版。

圖3　智能派單工廠體系

2.2云端一體化架構

云端一體化是支撐實現個性化、擬人化的服務架構基礎能力，主要包括大數據、云、網、智能終端四大要素。其中，數據是工業互聯網的核心資源，云計算是公共服務，互聯網是加強服務化能力，移動智能終端是界面。圖4所示為以阿里云為例，云端一體體系示意圖。

（1）大數據

大數據是工業互聯網的核心資源，主要由數據資源、大數據分析、全產業鏈打通可視化這幾部分共同作用，構成基礎的大數據服務。

如圖5所示，以阿里云為例，在數據資源方面，對于所有的工業企業，阿里云可以提供消費端的大數據服務，通過這些服務可以指導客戶生產，改進質量，提高服務品質，包括輿情分析、銷量預測、正品溯源、企業社交；在大數據分析方面，對于已經完成工廠物聯網改造的企業，阿里云可以提供云計算、大數據的支持服務，如不良品率分析、設備遠程運維、智能診斷、裝備壽命預測、質量改進分析等服務；在全產業鏈打通可視化方面，對于未進行物聯網改造的企業，但是對工業互聯網非常認可，阿里云可以聯合ISV，對企業進行工業互聯網改造，打通產業價值鏈和消費端，形成從消費到生產的柔性生產過程，達到工業互聯網最先進階段。

阿里云與某能源機構合作，利用阿里云的大數據分析能力，構建云端一體化架構，實現包括數據上云、良品率關鍵參數篩選、關鍵參數標準曲線模型、生產過程監控報警、良品率分析、備件損耗分析、單車間大屏看板、BI分析等功能，是工業大數據服務的典型案例。

圖4　云端一體體系促進工業互聯網產業升級

圖5　阿里云大數據平臺

（2）云計算

目前，以阿里云、AWS、Azure為代表的公有云在吞吐量、計算速度、安全性等方面已經可以滿足大部分的商用需求。而針對工業應用，還需要結合工業互聯網對于云計算和大數據平臺的要求，完善公共云基礎平臺建設，包括大規模分布式存儲管理、大規模分布式資源調度、大規模數據中心管理和服務監控管理、彈性計算、存儲服務以及數據分析服務。并且，基于基礎平臺，結合工業企業的需求和特點，建設開放的工業云計算平臺和工業大數據平臺，并通過混合云的方式實現和工廠已有系統和數據中心的整合，實現以下功能目標：

●工業云平臺解決制造業廠內系統、設備互通性，通過云端通信，聯接系統、設備。設備端主要負責數據采集、工藝邏輯執行及控制；設備數據采集&控制輸出通過云端通信；再通過云端數據分析規則，指引工藝流程執行工作，有效提升企業生產效率。

●工業云平臺聯通制造業產業鏈上下游信息協同，通過數據計算、分發，達到生產、倉儲、物流等環節的滲透，有效提升企業價值空間。

●利用互聯網、云計算、大數據分析等技術進一步挖掘產品生產過程中獲得的數據，并通過智能診斷、故障分析、質量改進分析等方式，優化生產運行過程，降低生產設備和生產線的故障率，提升設備利用率，提高產品質量，降低成本和庫存，逐步實現生產過程智能化，為精準營銷提供決策依據。

●利用大數據分析處理技術，實現工業大數據從數據采集、計算引擎、數據加工、數據分析、機器學習到數據應用的全生命周期的管理。

徐州重工集團與阿里云合作，部署在阿里云之上的“徐工云平臺”，采用了云計算、大數據等技術，基于阿里云平臺的開發技術規范，具有“平臺化、可配置、多語言、高并發、高擴展性”的特點，可接納全球用戶的訪問及在線互動。徐工云平臺實現了基于“云技術”的全球開放共享，是云平臺的典型案例。圖6是工業云實施框架示例。

圖6　工業云實施框架示例

（3）工業網

互聯網經濟仿佛一塊新大陸，正吸納和改造著舊大陸的種種要素，塑造出日新月異的經濟版圖和商業生態。互聯網經濟則以技術為邊界，將資源、要素、市場與技術整合，儼然涌現為一個巨型經濟體。與主要依靠不斷追加要素投入而實現增長不同，互聯網經濟體擁有巨大的網絡效應和協同效應，能在相當一段時間內避免傳統經濟增長模式固有的邊際報酬遞減的困境。而互聯網與傳統工業的結合，將通過廠內與企業內廠際互聯、價值鏈上所有企業互聯、消費者與相關廠間互聯這3步打通傳統工業內部以及整個產業的聯結，構織工業互聯的大網。圖7是阿里云基于企業級互聯網架構的解決方案示例。

中國石化與阿里云合作，構建的“易派客”能源電商平臺，在底層阿里云基礎服務的基礎上，搭建包括會員中心、商品中心、交易中心、評價中心、搜索中心、支付中心的中間服務層提供共享服務，將客戶、物流、廠內管理等聯結入網，是互聯網與工業結合的典型案例。

在工業互聯網大網之下，深入企業內部，構建物聯網平臺，連通企業內部各個環節。物聯網并不是一個嶄新概念，早在1990年，全球第一臺物聯終端“網絡可樂販售機”由施樂公司發明；1991年，美國麻省理工學院（M IT）的KevinAsh-ton教授首次提出“物聯網”概念；此后的20年中被M IT實驗室、比爾·蓋茨等企業家多次提及與預測，但在產業界卻一直未能全面推廣。而最近5年全球消費市場與工業產業呈現出突飛猛進的商業化物聯網浪潮，原因何在？

根本原因在于，物聯設備所依賴的“云網端”關鍵要素成本快速下降、性能提升，讓物聯網產品以大眾消費品價格走入千家萬戶，讓每一個人買得起、用得起、享受得起科技帶來的便捷，才能推動商業產品持續創新、迭代進化。

●云：2006—2010年間，AWS、Google、阿里云研發并分享云計算服務，成為大眾公共的普適、普惠計算資源。

●網：4G網絡自2010年開始在全球普及，30億臺設備利用W i-Fi聯網。

●端：2007年，蘋果發布iPhone一代，標志著全球進入“智能機”時代；2011年，小米等品牌的“千元智能機”迅速普及。

在2014年，伴隨Google以32億美金天價收購NEST，日趨便宜的充沛的公共計算資源，推動了IOT設備在智能家居領域迅速“井噴”，并向智能交通、智慧城市、智慧工廠等領域發展演進。

物聯網由于不同行業的特定場景不同，造成物聯設備組件差異性較大，但除上層特色應用外，底層通用功能占比較大，以阿里云開發出“IOT基礎套件”為例（見圖8），包括管理控制臺、數據通道、規則引擎、設備快照、OTA管理、權限認證、設備分享、RCE管理、服務集成等，配套YoC云芯片，整合底層的云計算/云存儲/數據分析平臺、上層的阿里云物聯網官網，聯合阿里系服務市場（螞蟻金服支付、高德/千尋定位、蝦米音樂、個人助理+語音解析、打車服務等），共同構建出物聯網平臺的綜合服務能力，而由解決方案商基于云端開發出行業特色的創新應用，抓住瞬息萬變的垂直市場機遇，同時兼顧第二方、第三方平臺物聯網設備的自由選擇。

圖7　基于企業級互聯網架構的解決方案

IOT套件就是物聯網的操作系統，采用“兩端一平臺”模式，具體參見圖9。

●智能平臺：不論是哪一家廠商的智能平臺，都可以與IOT套件相融合，并且在跨廠商的智能設備間互聯通訊，實際上是“端到端”的云上打通，讓企業用戶、個人用戶享受到統一整體的物聯網解決方案。

●智能設備端（簡稱D端）：不同廠商不同型號的設備嵌入阿里物聯云的SDK，實現與IOT套件的標準通訊與控制，將“端到云”打通。

●智能手機端（簡稱M端）：在用戶手機上，嵌入阿里物聯云的SDK，實現手機控制D端的狀態數據查詢、分析，保證“端到端”（M端到不同的D端）的打通。

圖8　阿里物聯云IOT套件架構圖

圖9　阿里云IOT套件工作示意圖

（4）終端

所謂端，也就是互聯網智能硬件，是指能夠通過任意一種方式直接或者間接接入互聯網的智能設備。

隨著物聯網和智能硬件的興起，使用戶所擁有的設備開始由桌面PC和移動智能終端轉向范圍更廣的互聯網智能設備，通過互聯網智能硬件為前端交互加上背后云端服務的軟硬件結合，可以給用戶提供更加智能的服務。

以阿里推出的YunOS為例，圖10為YunOS的體系圖，其使用uRadar技術，建立一張設備網絡。這個設備網絡有實和虛兩個方面：

●實體方面是指在某地部署或者用戶隨身攜帶的互聯網智能設備以及互相連接、與云端連接的有線或無線通道。

●虛的方面是指在云端建立的各互聯網智能設備為節點，可以即時感知設備狀態和發送指令給各個節點的控制網絡。通過設備網絡的感知功能，YunOS應用大數據技術為某個用戶建立當下場景上下文的需求，并選擇滿足需求的服務通過設備網絡的控制功能推送給用戶，從而提供貼合用戶需求的服務。端與云結合，構成云端一體體系，將進一步促進工業互聯網產業升級。

2016年7月，阿里巴巴將和上汽集團聯合發布了全球首款YunOS互聯網汽車。通過搭載YunOS for Car系統，它已經不再是一臺傳統意義上的SUV汽車。一方面，利用基于大數據和云技術的平臺，將更強大而且務實的計算能力配置到汽車上面，為汽車實現人性化與個性化操作以及服務帶來了基礎；另一方面，YunOS本身作為操作系統，可以更合理地進行有效分析，并且調配以及利用這些資源。

2.3生態網絡化

互聯網的跨界融合正在加速“微笑曲線”向“全程協同”轉變的進程。互聯網時代為制造業升級發展帶來了新的機遇。消費者體驗式的參與正在顛覆傳統生產的垂直分工體系，使企業獲得超額利潤。在“全程協同”模式下，構建平臺型商業生態系統的能力將成為企業的核心競爭力。

如圖11所示，阿里巴巴、富士康聯手為創新者打造的收獲財富與夢想的平臺——“淘富成真”，將創意、創新能力轉化為有廣泛競爭力的智能產品。基于“淘富成真”平臺，開放富士康世界級的設計、研發、專利、供應鏈、智造等能力，阿里云的云計算平臺和大數據處理能力，阿里電商天貓淘寶的平臺能力，同時引入銀杏谷資本、云鋒基金、豬八戒網、洛可可等企業為創業者提供全鏈路創新創業服務，幫助中小智能硬件的創業者迅速對標國際一流品質，做出優秀的智能產品。

圖10　YunOS體系

3　結束語

工業互聯網的進程還剛剛開始，隨著互聯網與傳統工業的不斷深入融合，傳統工業的壁壘將逐步被打破，最終形成：所有的數據都沉淀在云上，所有的業務都跑在云上，所有的中小企業都是線上企業，所有的創新企業都是頭腦產業，所有的消費品都是有“擬人化”體驗的，所有的制造業都是智慧制造產業。具體針對大中型、小型、智能型企業，分別有不同的發展升級路徑：

●針對大中型企業，打造企業級互聯網平臺，以大數據、云計算、物聯網、智能設備為基礎，打造貫通企業各個環節的互聯網平臺，實現需求快速響應，問題及時發現，資源大幅節省，效率顯著增強。

●針對小型企業，通過有效利用“工業淘寶”平臺提供的服務能力，完成小型企業精細化協同生產，實現快速虛擬下單，動態協同生產，質量統一管理。

●針對智能型創新企業，堅持創新驅動，以云計算、大數據為基礎，聚焦業務創新，提供全產業鏈支撐，使得企業可以聚焦優勢領域，打造明星產品。

Industrial Internet ecology in DT era

MA Tiebao，TIAN Feng，LIU Yunlu

In DT era， it is a trend to converge Internet and industry. The Internet technologies bring the evolution of traditional manufactories. In this paper， from the perspective of Internet product， service and technology， the uniform cloud and device architecture is analyzed based on Internet， cloud computing， big data technology， with the whole picture of industrial Internet ecology.The trend of industrial Internet is depicted based on the analysis.

Industrial Internet； Internet+； cloud computing； big data； platform

圖11　“淘富成真”直通車：生產制造有保障

2016-07-26）