夯實數字化基礎技術研究深化工業互聯網融合應用

何震瀛

工業互聯網技術源于工業以太網和設備物聯網。工業互聯網的“第一性原理”，就是要廣泛地聯接各種機器設備和工業系統，由此而實現“聯接一管控一優化一效益”的基本邏輯：由聯接而實現數據采集，由數據采集而實現數據實時傳輸、設備實時監測和設備行為的實時洞察，由此而有憑有據、精細化地進行制造資源的優化配置。

近年來，在新一代信息技術支撐下，工業產品全生命周期各環節的業務模式都在發生著深刻的變革：在產品設計階段，客戶與合作伙伴已深度參與到工業產品的價值創造過程中;在生產階段，生產要素的靈活配置使企業得以突破傳統邊界，可以便捷地運用全球最頂尖的設計資源、最廉價且高質量的制造資源實現智慧化全球生產;在產品服務和維護階段，產品的使用方式、系統的運維模式都在隨信息技術的發展而變化。原先的制造交付后不想管而且很難管理的這種制造模式，已經演變為產品服務占據主導地位，即產品的價值體現和收費主要發生在使用過程中。

為應對信息技術對當前工業制造的模式的影響、建立數字化基礎上的新型工業、將我國從制造大國建設為制造強國，需要在當前工業中夯實數字化基礎，深化工業互聯網融合應用。

機遇和挑戰并存

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。作為制造業的基礎，工業互聯網的基礎理論研究、系統和平臺研制成為我國強國戰略的重要組成部分。2017年11月，國務院印發了《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》，將5G列為工業互聯網網絡基礎設施，并開展5G面向工業互聯網應用的網絡技術試驗，協同推進SG在工業企業中的應用部署。2020年3月，中共中央政治局常務委員會召開會議提出，加快5G網絡、數據中心、工業互聯網等新型基礎設施建設進度。工業互聯網技術和產業的發展進入新的階段，也面臨新的機遇。

在此背景下，各部委、各省市也已發布了工業互聯網相關的產業規劃和科研計劃，北京、上海、廣東、深圳、浙江等地都將5G與工業的融合應用作為產業規劃的重點。我國是一個工業大國和網絡大國，近年來，在“互聯網+先進制造業”方面的產業發展和應用也取得了相當成效?？陀^來講，其發展的廣度和深度與商業互聯網應用尚有差距。

加強源頭技術創新

工業互聯網所涉及的基礎技術非常廣泛，從傳統的工業控制到新興的5G通信、大數據、邊緣計算等。核心技術創新是產業可持續性發展的基礎，同時也需要各相關技術領域的協作和持續創新。例如基礎通信環境的穩定，特別是5e通信的發展，一方面使設備和監測點大量動態的增加成為可能，另一方面也帶來了數據的快速增長。在此背景下，過去的集中式分析和計算也將推至網絡邊緣，因此需要數據管理和邊緣計算等相關計算領域的不斷創新。針對科學問題集中、影響深遠的源頭技術，國家各部委逐步開展了研究計劃并設立了重大項目，著力加強技術創新，促進產業發展。在創新核心源頭技術的同時，多方協同合作，討論并制定了一批產業應用標準，以支持工業互聯網產業和應用的穩步發展。

夯實工業互聯網

數字化基礎

數字化是工業互聯網全要素、全產業鏈和全價值鏈的重要基礎之一，也是產業鏈提升價值井開展業務模式創新的一項重要保證。當前，我國的工業互聯網領域依然存在“煙囪林立”現象，而具備統一標準的全要素數字化是打通全產業鏈、全價值鏈的有效途徑。新興技術也對傳統工業領域的靜態數據表征體系提出挑戰。例如，5G技術為產業注入了新活力，需要結合大數據等領域的技術，開展并支持全要素動態特點、分布式特點表征技術研究。在工業互聯網數字化基礎技術研究方面，需從三方面同時人手。

第一，針對由5G環境引起的設備和監測點大量動態增長、數據量快速增長和邊緣計算需求增長，要研究并支持大規模維度增減的多層多維數據表示方式及可分布數據表示方式。第二，要研究數據與關聯的獲取方法，尤其是大規模維度上的時序數據事件挖掘方法及其分布式執行算法。第三，要結合行業，研究工業數據表示的完整性和可用性。第一方面的研究工作旨在解決5e環境帶來的動態性問題;第二方面的研究工作旨在解決大量來自底層數據的特征表示問題;第三方面的研究工作旨在提升“面向應用請求，刻畫并分析工業系統的支持能力”。第三方面的研究工作在以往常被忽視，但它對指導現實生產工作來說尤為關鍵。該問題的解決有助于進行行業資源調度、計劃協作，也有助于特征提取等升級改造。此外，利用哪些機理規則對應用支持進行刻畫，探索全面代價的顆粒度組合等難題，都是待解決的關鍵問題。上述工業互聯網數字化過程的基礎理論研究，有望為全要素、全產業鏈和全價值鏈的數據協同提供堅實基礎。

數字化是工業互聯網全要素、全產業鏈和全價值鏈的重要基礎之一。當前，需要積極開展基礎理論研究，建立產、學、研、用及標準化組織和產業聯盟協同機制，共同推動工業互聯網的可持續發展。