“以前需要靠人做傳送帶的缺陷檢測，現(xiàn)在借助5G、高清攝像頭和AI技術(shù)，可以實現(xiàn)遠程的皮帶缺陷檢測?！痹诮张e行的2021年北京地區(qū)廣受關(guān)注的學(xué)術(shù)成果報告會（自動化及人工智能領(lǐng)域）上，北京科技大學(xué)自動化學(xué)院教授王健全說，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)誕生大量應(yīng)用場景，但大多還停留在工業(yè)制造輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到這個階段，還有待進一步深入。”王健全告訴科技日報記者，其應(yīng)用場景亟待從輔助生產(chǎn)向與工業(yè)控制深度融合方向發(fā)展。

工業(yè)革命邁向智能化發(fā)展階段

工業(yè)變革經(jīng)歷了前三次機械化、電氣化和自動化的革命后，近年來，世界各國都在加緊推動工業(yè)革命升級。2012年，美國率先推出“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，隨后各國也紛紛提出工業(yè)制造領(lǐng)域的戰(zhàn)略計劃——德國的工業(yè)4.0、英國的工業(yè)2050……目前在進行的第四次工業(yè)革命的顯著特征就是工業(yè)的智能化?！霸谙蜃詣踊椭悄芑D(zhuǎn)變過程中，信息技術(shù)起到非常重要的作用。”王健全說，這點可從國家推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各項政策中得到體現(xiàn)。

2020年，國家陸續(xù)推出各種政策，推進5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快發(fā)展；2020年4月20日，國家發(fā)改委首次明確新型基礎(chǔ)設(shè)施的范圍，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被列為信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要方向；2021年，國家把工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)列為數(shù)字經(jīng)濟重點行業(yè)；發(fā)改委、工信部等國家部委紛紛出臺落地實施政策來推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的加速落地。尤其是今年初，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、深化融合應(yīng)用、強化技術(shù)創(chuàng)新和重大產(chǎn)業(yè)生態(tài)、提升安全水平等方面提出了系統(tǒng)全面的部署和落地化要求。

“推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，目的是賦能智能制造。”王健全說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為信息推動工業(yè)變革的典型代表，其典型特征是工業(yè)和ICT能力的集成融合和創(chuàng)新，主要表現(xiàn)為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。其中，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)，智能化是目標。

“傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)的五層金字塔架構(gòu)在工業(yè)自動化階段起了至關(guān)重要的作用。但是在向智能化發(fā)展過程中卻顯示出不適應(yīng)。”王健全解釋說，智能化階段需要數(shù)據(jù)的高效流轉(zhuǎn)、網(wǎng)絡(luò)泛在統(tǒng)一的連接，只有這樣才能結(jié)合上AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)，并借助先進的通用技術(shù)推動工業(yè)革命向智能化發(fā)展。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)亟待破局

數(shù)據(jù)的高效流轉(zhuǎn)與安全可控、網(wǎng)絡(luò)的泛在統(tǒng)一、資源統(tǒng)一調(diào)配和管控、運行決策的多維智能化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的主要特征。

“目前5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于集中監(jiān)控，5G+AR/VR、高清攝像頭，以及AI表面缺陷檢測、遠程監(jiān)控和管理等?！蓖踅∪f，遺憾的是，目前應(yīng)用場景基本停留在工業(yè)制造輔助環(huán)節(jié)，幾乎沒有進入工業(yè)自動化控制環(huán)節(jié)，其原因有以下兩點：第一，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)本身沒有開放。傳統(tǒng)金字塔架構(gòu)下，從L0到L5都是國外的設(shè)備,層與層之間的連接協(xié)議遵循IEC相關(guān)標準，但由于IEC現(xiàn)有標準眾多，每個廠家都采用自己的標準，這導(dǎo)致不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)無法橫向互通；此外金字塔架構(gòu)本身限制了跨層之間的信息交互；封閉體系打不開，現(xiàn)有的技術(shù)就無法深入，這是限制底層設(shè)備狀態(tài)、控制數(shù)據(jù)無法全面感知和有效流轉(zhuǎn)的主要原因；第二，由于智能制造中，服務(wù)的對象是工廠，不同于To C場景，工廠中的人機料法環(huán)成為了新的服務(wù)對象，特別是對于核心生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)，其要求必須滿足低時延、確定性和可靠性的要求，這就要求現(xiàn)有5G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身也必須進行性能上的提升和技術(shù)上的革新，此外，為了保護既有投資，還必須和現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)進行融合。

“可以這樣說，目前僅靠5G技術(shù)還沒法解決工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的連接問題。智能工廠中，除了有線之外還有大量無線，作為有線連接的有效手段，會帶來不確定性，5G和TSN結(jié)合是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中比較好的解決思路?！蓖踅∪缡钦f。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)路在何方

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要推進智能制造的進展，必須要打破傳統(tǒng)的工業(yè)自動化金字塔架構(gòu)，關(guān)鍵有兩點：一就是工業(yè)控制核心PLC的軟硬解耦，進而按需實現(xiàn)云化部署；第二點就是構(gòu)建一張端到端的低時延、高可靠、確定性的工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，進而打造數(shù)據(jù)可以高效流轉(zhuǎn)的云邊端管控架構(gòu)?！蓖踅∪忉尩?。

金字塔結(jié)構(gòu)打破了，由封閉走向開放，必然就帶來安全性問題，而控制從底層走向云端，其帶來的安全要求更為重要?！扒八从械奶魬?zhàn)是原來封閉的國外體系，要實現(xiàn)開放的架構(gòu)，必須實現(xiàn)自主可控，用國產(chǎn)的硬件、軟件、操作系統(tǒng)來實現(xiàn)控制化?！蓖踅∪珡娬{(diào)。

“開放自主可控、融合統(tǒng)一，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下一階段的研究重點?！蓖踅∪珡娬{(diào)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身并不是一個網(wǎng)絡(luò)，也不是簡簡單單的工業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)，而是ICT網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集成融合創(chuàng)新，是一個新基建的范疇，涉及感知、通信、控制、人工智能等多學(xué)科的交叉融合。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要真正賦能智能制造，還面臨很多挑戰(zhàn)工作。王健全建議：一是，跟行業(yè)對接要繼續(xù)深化，相關(guān)標準還需要趕快補齊；二是，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)要更高速，這就需要我們從感知層跟網(wǎng)絡(luò)結(jié)合。同時，網(wǎng)絡(luò)開放以后，安全要同步進行考慮；三是，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面，構(gòu)建統(tǒng)一的標準，實現(xiàn)互通。此外，決策智能化水平還有待提升。

從手機殼到高鐵，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及的工業(yè)范疇和鏈路較長，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標準建設(shè)也帶來了新的挑戰(zhàn)，原有標準制定人員和平臺顯然已經(jīng)跟不上技術(shù)本身的發(fā)展。王健全說，業(yè)界已經(jīng)意識到這個問題，除了通信標準化組織CCSA在牽頭推動相關(guān)標準外，制造行業(yè)的標準組織也開始關(guān)注并積極推動相關(guān)的標準化工作，如全國鋼鐵標準化技術(shù)委員會冶金智能制造標準化工作組在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面也積極部署相關(guān)的標準化工作。

此外，王健全也注意到，囿于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新興的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，行業(yè)面臨人才短缺問題?！岸嗨咝Ｔ谕苿咏鉀Q人才培養(yǎng)問題，北郵、重郵、北科大等高校紛紛成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)院/研究院，專門做跨學(xué)科人才的培養(yǎng)和科研方面的推動工作?！?/p> 【責任編輯：張瑨瑄】

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