中國工程院院士鄔賀銓 為產業物聯網賦予新內涵

王歡

摘 要：11月9日，2017中國物聯網大會盛大開幕，中國工程院院士鄔賀銓作為重磅嘉賓在大會上發表題為“產業物聯網的技術與應用”主題報告，報告中鄔院士重新定義了產業物聯網，并深度分析了產業物聯網的應用與挑戰。

關鍵詞：產業物聯網；安全

重新定義產業物聯網

產業物聯網是將具有感知、監控能力的各類采集、控制傳感或控制器以及泛在技術，如移動通信、智能分析等技術不斷融入到工業生產過程各個環節，從而大幅提高制造效率，改善產品質量，降低產品成本和資源消耗，最終實現將傳統工業提升到智能化的新階段。產業物聯網IoT可以理解為IT+IoT，也可以理解為II+oT，即工業互聯網+運營技術。

產業物聯網通過分布控制系統采集數據，借助工業防火墻連接工業以太網。后臺包含不同種類的分布式系統，涉及諸多方面。傳感器、二維碼和一般互聯網的區別在于公共網關。

通信技術和一般通信技術的區別在于產業物聯網更看重工業以太網、低功耗廣域網，窄帶互聯網等。平臺技術包括各種技術和云技術。傳感器是產業互聯網的基礎，也是產業物聯網的基礎，除手機與汽車外，工業是應用傳感器最多的領域。

產業物聯網的監控與數據采集不同于一般物聯網。之前采用SCADA、DCS和PLC等鏈接，且SCADA軟件比較復雜，軟件結構不同，故本地存儲需轉到上層數據庫，效率較低。現階段監控系統采用新的工控網關，對設備和各種通信協議具有較強的解析能力。

產業物聯網對可靠性、穩定性要求高，且只要有可能，就會優先使用有線。但由于市場總線存在通信交互兼容性問題，因此現采用公有協議接口。CSMA-CD方式可有效減少共存總線的節點沖突，但由于工業環境節點多，因此存在大量沖突，故需多次重發，效率較低。

工業以太網從高速、交換機和同步機制三方面提供實時性和可靠性。其中以運動控制最為嚴格，傳統以太網為100mm，其協議需添加IRT。工業以太網標準眾多，但國際通用的工業以太網標準目前有14個，比如常用的西門子PROFInet，可實時為我們直接上傳過程數據。它不同于一般以太網之處在于可實現精準的業務同步。如果每個傳感器的時間無法校準，那么報出的數據沒有任何用處。

有線并非可應用于所有環節，許多已有工業廠房不方便布線，故需使用無線。但將無線應用在工業上，就必須考慮強電池干擾，因此需要考慮采用無線路由、加密等手段。短距離通信主要依靠WiFi、藍牙等?，F在有LoRa、SigFox等技術，適于企業專網使用。NB-IoT技術是去年6月份在韓國通過的技術標準，可利用公網快速覆蓋大量中小企業，具有廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本等特點，因此今后將在中國以較快速度發展。

產業物聯網的云平臺需要實現的功能包括安全監控、工業數據管理、工業數據分析以及云技術應用。目前，一些企業雖然在開發PaaS，IaaS等，但由于不同行業需求不同，故很少有通用的SaaS。SaaS由一些提供個性化服務的企業開發，大企業主要開發PaaS。而提供公用PaaS平臺的公司主要為工業軟件公司與傳統制造業大企業。但無論是哪一種類型的公司，都需要采用合作的方式來彌補對其他行業理解的不足，例如ABB與微軟合作、GE與華為合作，GE與微軟合作、西門子與亞馬遜合作等。

安全技術是產業物聯網需要關注的一項技術，相比智能手機和PC操作系統，其漏洞較少，且物聯網是企業性質，無需連到公眾互聯網，免受黑客和木馬的攻擊。一般產業通用的安全技術都具有智能監控、跟進、加密等功能，產業物聯網被攻擊的機會雖少，但一旦出現安全問題，其影響難以估量，因此需采用更嚴格的安全防護技術。今年美國麻省理工發布了2017年十大突破技術，僵尸物聯網便列入其中。比如烏克蘭電網因病毒攻擊而局部停電，2016年美國東部因物聯網DDoS攻擊導致網絡癱瘓，因此需要針對如何解決物聯網安全問題，提出物聯網區塊鏈。即基于區塊鏈有關技術，分步驗證，在體系中架構一個新環境。

把區塊鏈加入物聯網也是解決安全問題的一個有效辦法。網關間建立起物聯網區塊鏈，當與網關C相連的物聯網節點被黑并以DDoS方式攻擊物聯網服務器A時，該攻擊被識別并通知網關A，網關A將按智能合約與網關C會話，有關攻擊的信息就會被寫入BOT的賬本。但就目前來看，仍有一些問題需要解決，如區塊鏈技術的成熟性問題等。

產業物聯網的應用與挑戰

產業物聯網應用領域從大的方面可分為遙感監測、定位跟蹤、移動信息管理、自動化和遠程控制管理，主要應用在制造業供應鏈管理，生產過程工藝優化，生產設備監控管理，環保監測機能源管理及工業安全生產等方面。Accenture公司認為產業物聯網應該在三方面發揮重要作用，即通過增加產品和創造新的混合商業模式來提升收入；開拓引領創新的智能技術；推動產業轉型。

產業物聯網的云平臺上傳感器應用案例較多。比如GE的汽輪機與發電機占全球市場的30%，其在風電場建設之前，利用“數字風場”數字環境來配置每個風機，效率提升約20%。沈陽機床開發出了i5智能數控機床，將客戶勞動生產率提高了30%～50%。

物聯網和產業物聯網對全球經濟的影響。有人認為2020年物聯網的使用將帶來1.9萬億美元的生產力提升和1 770億美元的生產成本降低，對全球經濟影響6%，未來15年，產業物聯網的投資近60萬億美元。Keruey預測，2020年物聯網的使用將帶來1.9萬億美元生產力增長和1 447億美元生產成本降低。物聯網的產業鏈很長，硬件和終端占25%，數據傳送通行服務占10%，云平臺占10%，軟件開發系統集成服務占55%。

2016年全球產業物聯網產業支出為主要領域。位列第一的制造業為1 780億美元，可將其細分為制造運營，生產資產管理與維護，現場服務。第二大類是交通運輸業，其中供應鏈貨物監控為559億美元，之后為運輸工具跟蹤，通信系統、IT安全。公用事業排第三位，為690億美元，包括IT安全、智能電網和醫療保健、智能城市。據Accenture研究報告，2030年物聯網產業將創造10～15萬億美元GDP，據預測，未來15年中國將在產業物聯網領域受益達1.8萬億美元，近15萬億人民幣。波斯頓分析公司認為，到2020年全球產業物聯網產值將達到1 510億美元。Lux調查公司預測，未來產業物聯網市場可分為三部分，即設備跟蹤，環境監測，貨物跟蹤與人員跟蹤和其他，其中設備跟蹤占主要部分。

對產業物聯網的投資。Gartner公司預測2016年對物聯網新硬件投入將超過250萬美元/分鐘，2021年每小時將有100萬臺物聯網設備被購買和安裝，2020年連接到互聯網的產品數量增加到350億元。普華永道預測2015～2020年間，物聯網解決方案將獲得6萬億美元的高額投資。研發經費主要投資在軟件和運營程序方面。2014年，產業互聯網市場占物聯網的比例為1%，2020年將為25%，且增長還在繼續，增長率高達20%。但傳感器的市場份額中，美國、日本、德國位列三甲，中國在亞洲及其他國家中占比很少。產業互聯網云平臺的供應商主要為西門子與亞馬遜，還包括ABB、施奈德等，主要的供應商中沒有中國公司，我們在這方面的自主能力還比較弱。

產業物聯網面臨缺乏互聯互通標準的挑戰。現階段，物聯網安全問題尚未得到解決；產業升級的數據應由制造商掌握還是由用戶掌握，界線并不明確；人員技能短缺。我們需要在產品技術和產品提供方和應用方之間架起橋梁，為不同行業、企業提供方案，而非簡單地賣一個產品。

產業物聯網未來展望

物聯網是新時代信息化的重要特征，產業物聯網是未來物聯網應用最重要的方向，是互聯網+先進制造的必要支撐。產業物聯網涉及產業互聯網與物聯網及工業生產運營技術，集成了微電子、計算技術、通信技術、云平臺和大數據技術等，代表了信息技術新的發展領域。產業物聯網本身也是大產業，對經濟發展有很大的貢獻。習近平總書記在十九大上提出我們國家發展不充分、不平衡，實際上我國產業物聯網的發展也不充分、不平衡，總體上處于起步階段，產業的自主創新和網絡安全需要特別關注。endprint