2020年4月8日中國(guó)工程院微博刊發(fā)了由機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所專(zhuān)家歐陽(yáng)勁松所長(zhǎng)、劉丹博士、方毅芳博士、趙華、趙艷領(lǐng)共同撰寫(xiě)的《測(cè)控網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，于工業(yè)“是什么”與“干什么”》。

本文基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，立足于不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的作用與意義，首先從工業(yè)應(yīng)用的本質(zhì)和影響出發(fā)，闡述什么是工業(yè)生產(chǎn)，分析工業(yè)應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際需求；然后從術(shù)語(yǔ)定義和標(biāo)準(zhǔn)化方面，理清各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念和作用范圍，重點(diǎn)比對(duì)了國(guó)內(nèi)外概念理解上的差異；最后思考當(dāng)前國(guó)內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、智能制造應(yīng)如何更好地發(fā)揮積極作用，以及在推進(jìn)策略上提出建議。

測(cè)控網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，于工業(yè)“是什么”與“干什么”

機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所

我國(guó)智能制造的提出與實(shí)施落地，已經(jīng)歷了5年多時(shí)間，現(xiàn)在整個(gè)業(yè)界對(duì)于智能制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展路徑已基本達(dá)成共識(shí)。智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。大到智能制造生態(tài)建設(shè)，小到工廠車(chē)間中智能制造系統(tǒng)實(shí)施，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在其中都凸顯了重要作用。

一直以來(lái)，工業(yè)中使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和概念層出不窮，從傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)（本文將這三種技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)測(cè)控網(wǎng)），到后來(lái)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，再到現(xiàn)在的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，在此將這些工業(yè)用的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這是由于隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)界由原來(lái)比較封閉的自動(dòng)化/運(yùn)營(yíng)技術(shù)（Operation Technology，OT）領(lǐng)域，逐漸向信息技術(shù)（Information Technology，IT）領(lǐng)域開(kāi)放，OT和IT融合發(fā)展是技術(shù)必然的發(fā)展趨勢(shì)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣性對(duì)于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)的益處毋庸置疑，但也確實(shí)產(chǎn)生了一些概念混淆不清的弊端。一方面，于工業(yè)來(lái)說(shuō)哪個(gè)技術(shù)更先進(jìn)、更適應(yīng)，誰(shuí)包容誰(shuí)，相互有何關(guān)聯(lián)、有何區(qū)別？這些問(wèn)題一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的爭(zhēng)論焦點(diǎn)。另一方面，對(duì)于已有工廠的升級(jí)改造或新建工廠，從工廠內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施到運(yùn)行維護(hù)、安全保障，選擇何種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)解決亟需問(wèn)題，都需要有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)。再有，現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱度很高，的確對(duì)于跨企業(yè)跨行業(yè)跨地域的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置發(fā)揮了很大作用，但似乎其更注重企業(yè)上層系統(tǒng)建設(shè)，而與底層工業(yè)系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合程度如何、對(duì)滿足工業(yè)生產(chǎn)制造發(fā)揮的作用如何，這些問(wèn)題都仍有待探討。

本文基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，立足于不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的作用與意義，首先從工業(yè)應(yīng)用的本質(zhì)和影響出發(fā)，闡述什么是工業(yè)生產(chǎn)，分析工業(yè)應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際需求；然后從術(shù)語(yǔ)定義和標(biāo)準(zhǔn)化方面，理清各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念和作用范圍，重點(diǎn)比對(duì)了國(guó)內(nèi)外概念理解上的差異；最后思考當(dāng)前國(guó)內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、智能制造應(yīng)如何更好地發(fā)揮積極作用，以及在推進(jìn)策略上提出建議。

工業(yè)應(yīng)用的本質(zhì)

2.1.    工業(yè)生產(chǎn)——制造業(yè)分類(lèi)

按照工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品形態(tài)和生產(chǎn)工藝組織方式，工業(yè)行業(yè)分為流程工業(yè)和離散工業(yè)兩種典型類(lèi)型。流程工業(yè)是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和/或物理分離而進(jìn)行生產(chǎn)的行業(yè)，其產(chǎn)品形態(tài)一般為流體（如液體、氣體），典型的流程工業(yè)包括石油、化工、水處理、造紙等行業(yè)。離散工業(yè)主要通過(guò)對(duì)原材料物理形狀的改變、組裝而形成產(chǎn)品的行業(yè)，其產(chǎn)品形態(tài)為按件計(jì)量的物品，典型的離散工業(yè)包括汽車(chē)、電子、航空航天等行業(yè)。另外，還有如鋼鐵、制藥、飲料等混合型工業(yè)生產(chǎn)。

不同工業(yè)類(lèi)型具有不同的生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)與應(yīng)用需求，相應(yīng)地產(chǎn)生和應(yīng)用不同的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)（Industrial Automation and Control Systems，IACS）, 典型的有DCS控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)控變量一般為溫度、壓力、流量、液位等時(shí)間連續(xù)的模擬量，控制方法多為PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)，通常采用DCS（分布式控制系統(tǒng)）、大型PLC（可編程邏輯控制器）等控制系統(tǒng)。離散工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)控變量一般為產(chǎn)品數(shù)量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等時(shí)間離散的數(shù)字量，控制方法多為一系列活動(dòng)順序的邏輯控制，通常采用PLC控制系統(tǒng)。表1給出了一些流程工業(yè)和離散工業(yè)測(cè)控特點(diǎn)的比較。

表1 流程工業(yè)和離散工業(yè)測(cè)控特點(diǎn)的對(duì)比

無(wú)論DCS、PLC或其他新形式的控制系統(tǒng)，都是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，并不斷向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，后來(lái)演變出所謂的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS），其本質(zhì)上都是通過(guò)工業(yè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)（包括有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）將工廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量設(shè)備、控制設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備連接起來(lái)，形成各種智能生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線乃至整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并按照預(yù)先設(shè)定（組態(tài)）的控制算法或邏輯順序?qū)崿F(xiàn)分布式自動(dòng)化控制及生產(chǎn)制造。

2.2. 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求

工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般比較惡劣，比如高溫、高濕、多塵、電磁干擾大等，以及連接設(shè)備多、安裝和接地規(guī)范性等問(wèn)題，這些都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量產(chǎn)生影響，可能導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行和通信不穩(wěn)定從而影響正常的生產(chǎn)制造。因此，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備基本都要通過(guò)環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性（EMC）、通信一致性和互操作性的測(cè)試，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求才能使用。
此外，不同類(lèi)型的工業(yè)應(yīng)用還有其特殊要求。例如，流程工業(yè)應(yīng)用一般要求現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)支持總線供電（即通信線纜同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸和設(shè)備供電），特別在危險(xiǎn)區(qū)域，還要求現(xiàn)場(chǎng)儀表/設(shè)備具有本質(zhì)安全（即儀表/設(shè)備應(yīng)滿足在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物）。
2.3.    基本數(shù)據(jù)傳輸需求

與IT領(lǐng)域通信相比，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有典型特點(diǎn)，從數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)分析，可以更好地理解工業(yè)應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的需求。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為滿足自動(dòng)化控制需求，應(yīng)至少提供以下三類(lèi)數(shù)據(jù)的傳輸。

a）過(guò)程數(shù)據(jù)：傳感器（變送器）周期性向控制器發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)（測(cè)量值），以及控制器周期性向執(zhí)行器發(fā)送的輸出數(shù)據(jù)（設(shè)定值）。這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸入和輸出，一般被稱(chēng)作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其傳輸關(guān)系、循環(huán)周期和數(shù)據(jù)內(nèi)容，都是按照預(yù)先組態(tài)設(shè)置好的。

b）變量數(shù)據(jù)：控制器或監(jiān)視設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（傳感器、變送器）、執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)可視參數(shù)/變量進(jìn)行讀、寫(xiě)操作的數(shù)據(jù)。這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)不參與自動(dòng)化控制，可用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視應(yīng)用（如SCADA），數(shù)據(jù)傳輸就通信協(xié)議而言是非周期的，其通信關(guān)系和數(shù)據(jù)內(nèi)容是臨時(shí)的。

c）報(bào)警數(shù)據(jù)：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的工藝、通信或操作等出現(xiàn)異常情況或故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可向控制器或監(jiān)視設(shè)備發(fā)出帶報(bào)警或診斷的數(shù)據(jù)。這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)不參與自動(dòng)化控制，可用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視應(yīng)用（如SCADA），數(shù)據(jù)傳輸是非周期的，但其通信關(guān)系和數(shù)據(jù)內(nèi)容是預(yù)先定義的。

所有應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)首先滿足上述數(shù)據(jù)類(lèi)型的傳輸，并根據(jù)應(yīng)用需求增加系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)管理、組態(tài)、報(bào)警、同步等協(xié)議機(jī)制（功能）。

隨著工業(yè)智能應(yīng)用的發(fā)展，又產(chǎn)生了新的工業(yè)大數(shù)據(jù)的傳輸需求，如視覺(jué)檢測(cè)使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集從一維感知到多維全景感知發(fā)展，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化特性并存，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與非實(shí)時(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù)共存等新的特點(diǎn)，這對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信也提出了更高的要求。

2.4. 基本性能和功能要求

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)滿足工業(yè)應(yīng)用的特殊需求，包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性（real-time）、確定性（deterministic）、可用性（availability）、可靠性（reliability）、安全性（functional safety & security）等要求。這也是工廠中使用特定的工業(yè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)而非辦公網(wǎng)絡(luò)的原因。

工業(yè)通信的確定性和實(shí)時(shí)性是相輔相成的。確定性是指通信系統(tǒng)的端到端傳輸延遲具有最大限值，實(shí)時(shí)性是指系統(tǒng)在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外界事件做出處理與響應(yīng)的特性，二者綜合反映工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間是確定可預(yù)測(cè)的。由于現(xiàn)有通用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)無(wú)法滿足工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性、實(shí)時(shí)性需求，因此工業(yè)界產(chǎn)生了專(zhuān)用的現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

可用性和可靠性在不同領(lǐng)域的定義是不一樣的。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可用性是指在給定條件下，事物在預(yù)定時(shí)間或時(shí)間間隔內(nèi)處于某個(gè)狀態(tài)并執(zhí)行所要求功能的能力（IEC 62439-1），一般通過(guò)冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)高可用性，包括媒體冗余、關(guān)鍵裝置冗余、控制系統(tǒng)冗余等，以盡量縮短或避免因日常維護(hù)（計(jì)劃）和突發(fā)崩潰（非計(jì)劃）所導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間?？煽啃砸话阒肝锲吩谝?guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成要求功能的能力（IEC 61987-1）。通信可靠性則是指所傳輸?shù)膱?bào)文/消息在可接受延時(shí)內(nèi)完整無(wú)損地到達(dá)最終目的地的能力（IEC 62734）。如果在傳輸過(guò)程中受到外界環(huán)境的干擾,或在通信系統(tǒng)內(nèi)部由于各個(gè)組成部分的質(zhì)量不夠理想而使傳送的信號(hào)發(fā)生畸變時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致通信可靠性降低。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾較大，因此對(duì)于通信可靠性提出更高要求。

工業(yè)通信的安全性包括功能安全（functional safety）通信和信息安全（security）兩方面內(nèi)容。功能安全通信是指在現(xiàn)場(chǎng)總線/工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議棧（應(yīng)用層）上定義附加的安全層協(xié)議，采取相應(yīng)防護(hù)措施以避免通信過(guò)程中產(chǎn)生如訛誤、意外重復(fù)、錯(cuò)序、丟失、不可接受延遲、插入、偽裝、尋址等通信錯(cuò)誤（IEC 61784-3）。工業(yè)信息安全是指保護(hù)避免不可接受的有意的（計(jì)算機(jī)）攻擊或無(wú)意的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)改變，避免信息和自動(dòng)化設(shè)備受到未授權(quán)訪問(wèn)。無(wú)論功能安全還是信息安全，其安全威脅與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)于安全相關(guān)的工業(yè)應(yīng)用都是必要的。

2.5. 小結(jié)

與信息領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，用于工業(yè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能定位與服務(wù)對(duì)象更聚焦，首先要滿足工業(yè)生產(chǎn)制造基本應(yīng)用需求，解決工廠內(nèi)部的自動(dòng)化控制、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、互聯(lián)互通的問(wèn)題；從通信角度，必須滿足工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、確定性、可靠性等要求；從功能完備性角度，在滿足基本數(shù)據(jù)傳輸功能基礎(chǔ)上還需考慮互操作性、本質(zhì)安全性、功能安全性、信息安全性、高可用性、集成性等要求。因此，信息領(lǐng)域通用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)并不是直接“拿到”工業(yè)中應(yīng)用的，必須先評(píng)估其是否滿足上述工業(yè)應(yīng)用要求，這也是工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)于IEEE 802.3（以太網(wǎng)通信協(xié)議）進(jìn)行改造、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)對(duì)于IEEE 802.15.4（無(wú)線個(gè)域網(wǎng)通信協(xié)議）和IEEE 802.11（無(wú)線局域網(wǎng)通信協(xié)議）進(jìn)行改造的根本原因。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮滿足工業(yè)智能化應(yīng)用需求以改善生產(chǎn)制造，借助于邊緣計(jì)算、云、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程的智能優(yōu)化、轉(zhuǎn)型升級(jí)。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展

3.1.    工業(yè)測(cè)控網(wǎng)

工業(yè)測(cè)控網(wǎng)包含了“測(cè)”（數(shù)據(jù)采集）與“控”（控制系統(tǒng)）的所有關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行設(shè)備等）與控制設(shè)備（如PLC、DCS控制器等）之間的互聯(lián)互通。。在當(dāng)前智能制造和工業(yè) 4.0技術(shù)發(fā)展的背景下，工業(yè)測(cè)控網(wǎng)是主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)智能制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。

工業(yè)測(cè)控網(wǎng)的作用范圍如圖1所示，無(wú)論連續(xù)控制還是離散控制，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)都基本符合該結(jié)構(gòu)。

工業(yè)測(cè)控網(wǎng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層和控制層專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)向管理層通用網(wǎng)絡(luò)延伸，有線到無(wú)線補(bǔ)充，以及新使能技術(shù)（如TSN、5G）不斷融合應(yīng)用的新趨勢(shì)。工業(yè)測(cè)控網(wǎng)主要包括：

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線。起源于二十世紀(jì)80年代，國(guó)際電工委員會(huì)IEC將其定義為基于串行數(shù)據(jù)傳輸、典型應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和流程控制應(yīng)用的通信系統(tǒng)，具有數(shù)字化、雙向串行、多點(diǎn)連接的特征。工廠中常用的現(xiàn)場(chǎng)總線有MODBUS、PROFIBUS、HART、CAN、CC-link、DeviceNet/ControlNet等。

（2）工業(yè)以太網(wǎng)。90年代末，隨著以太網(wǎng)與TCP/IP技術(shù)的日趨成熟，并適應(yīng)企業(yè)管理與控制一體化的應(yīng)用需求，工業(yè)以太網(wǎng)（或稱(chēng)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)）逐漸興起，在IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上修改或增加了一些特定協(xié)議機(jī)制（如時(shí)間調(diào)度、通信優(yōu)先級(jí)、時(shí)鐘同步等），以滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)通信實(shí)時(shí)性和確定性的要求。工廠中常用的工業(yè)以太網(wǎng)有Ethernet/IP、EtherCAT、PROFINET、CC-link IE、POWERlink等。目前全球范圍內(nèi)，工廠中新IACS系統(tǒng)主要基于工業(yè)以太網(wǎng)，新現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)緩慢或下降 ，可預(yù)見(jiàn)未來(lái)工業(yè)以太網(wǎng)將替代傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線。但是在流程工業(yè)由于對(duì)物理層有總線供電、本質(zhì)安全等特殊要求，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還將繼續(xù)存在較長(zhǎng)時(shí)間?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)展可用于流程工業(yè)的二線制以太網(wǎng)（SPE）或高級(jí)物理層（APL）技術(shù)研究和應(yīng)用。

（3）工業(yè)無(wú)線網(wǎng)。起源于二十一世紀(jì)初，從新興的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）發(fā)展而來(lái)，目的將無(wú)線通信引入工業(yè)應(yīng)用作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。目前，國(guó)際上主要有應(yīng)用于過(guò)程自動(dòng)化的WirelessHART、WIA-PA、ISA100.11a三大主流工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及應(yīng)用于工廠自動(dòng)化的WIA-FA工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（4）時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）。由于TSN在傳統(tǒng)以太網(wǎng)上增加可提供確定性服務(wù)的各種功能和性能，滿足了工業(yè)應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)、硬實(shí)時(shí)的需求而引起廣泛關(guān)注，現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)紛紛與之融合，未來(lái)可能將作為工廠底層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

（5）5G移動(dòng)通信網(wǎng)。5G因其低延時(shí)、高帶寬、廣連接而成為當(dāng)前最熱點(diǎn)技術(shù)之一，已在視頻檢測(cè)、云化機(jī)器人、智能物流等工業(yè)應(yīng)用方面得到成功應(yīng)用案例，其在底層自動(dòng)化控制、機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信等方面的應(yīng)用還處于研究試驗(yàn)階段。

（6）當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)作為使能技術(shù)，必將大幅提升工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的功能性能并促使其向云化、智能化加速發(fā)展。當(dāng)引入了新一代信息技術(shù)，從大系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò)概念角度，圖1所示的工業(yè)測(cè)控網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，將演變成云化的智能測(cè)控系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)，實(shí)質(zhì)上也是向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)演變，如圖2所示。

圖2 云化智能測(cè)控系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)

新一代信息技術(shù)可能在如下幾方面對(duì)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生作用和影響：

●智能傳感器：泛在感知與大規(guī)模數(shù)據(jù)采集；

●云計(jì)算：超強(qiáng)運(yùn)算能力，資源共享（服務(wù)、工業(yè)軟件、服務(wù)器、存儲(chǔ)）；

●大數(shù)據(jù)：優(yōu)化分析、智能決策、預(yù)測(cè)性維護(hù)；

●軟件定義：可重構(gòu)、靈活擴(kuò)展；

●人工智能：自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)、自決策；

●區(qū)塊鏈：分布式存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全；

●邊緣計(jì)算：邊緣側(cè)產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)；

這些使能技術(shù)加速了制造模式的創(chuàng)新和制造系統(tǒng)的演進(jìn)。

3.2. 物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

1995年比爾·蓋茨在《未來(lái)之路》書(shū)中提出：“互聯(lián)網(wǎng)（Internet）僅僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)萬(wàn)事萬(wàn)物的互聯(lián)”，這種“萬(wàn)物互聯(lián)”的概念成為如今“物聯(lián)網(wǎng)”的雛形。2005年國(guó)際電信聯(lián)盟ITU在世界信息峰會(huì)上發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)（ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things》，指出“物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）”時(shí)代的來(lái)臨。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是物物互聯(lián)。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)對(duì)其主要定義如表2所示，強(qiáng)調(diào)了物理世界和虛擬世界中物、人、服務(wù)、信息的互聯(lián)性，以及對(duì)于信息的處理能力。

表2 國(guó)內(nèi)外對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概念的定義

目前，物聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)有一個(gè)被廣泛認(rèn)同的體系結(jié)構(gòu)（物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)）。一般根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息的感知、傳輸、處理過(guò)程，將其劃分為三層結(jié)構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖3所示。因此，圍繞泛在感知、可靠傳輸和智能處理三方面進(jìn)行，物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)如下：

●感知層：實(shí)現(xiàn)泛在感知，利用智能傳感器、RFID（無(wú)線射頻識(shí)別）、執(zhí)行器等實(shí)現(xiàn)信息感知、識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行，并通過(guò)通信模塊將物理實(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層；

●網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制等，典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如窄帶蜂窩網(wǎng)NB-IoT、移動(dòng)通信網(wǎng)3G/4G/5G等；

●應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)智能處理，包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，對(duì)感知和傳送的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行分析、計(jì)算和處理，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多領(lǐng)域的各種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

圖3  物聯(lián)網(wǎng)三層體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用即為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet of Things，IIoT）。美國(guó)通用公司（GE）認(rèn)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）包含兩層含義：其一是指“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）在工業(yè)領(lǐng)域的提升與實(shí)現(xiàn)”；其二就當(dāng)前技術(shù)發(fā)展下，提出“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）的同義詞”，GE數(shù)字化（GE Digital）官網(wǎng)明確表述了這一觀點(diǎn)（https://www.ge.com/digital/blog/everything-you-need-know-about-industrial-internet-things），如圖4所示。

國(guó)內(nèi)在《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)》（2017）中提出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念為：通過(guò)工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，實(shí)現(xiàn)制造資源的靈活配置、制造過(guò)程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應(yīng)，達(dá)到資源的高效利用，從而構(gòu)建服務(wù)驅(qū)動(dòng)型的新工業(yè)體系。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)意改變傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)的是更大規(guī)模的設(shè)備連接與數(shù)據(jù)獲取，以及到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的優(yōu)化反饋。相比于傳統(tǒng)工業(yè)測(cè)控網(wǎng)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)融入了移動(dòng)通信和智能分析技術(shù)，在泛在感知和智能處理等方面進(jìn)行功能擴(kuò)展。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系中，感知層采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等更多智能化所需的信息，網(wǎng)絡(luò)層更強(qiáng)調(diào)使用通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接工業(yè)設(shè)備形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用層則應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能物流、智能監(jiān)控、智慧生產(chǎn)等。

3.3. 互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）現(xiàn)已成為專(zhuān)有名詞（國(guó)內(nèi)也有翻譯為因特網(wǎng)），將全世界范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端（如手機(jī)）互相連接在一起?；ヂ?lián)網(wǎng)是一種工具，用在消費(fèi)領(lǐng)域就是消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，用在金融領(lǐng)域就是金融互聯(lián)網(wǎng)，用在工業(yè)領(lǐng)域就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

美國(guó)通用電氣（GE）公司在2012年發(fā)布的白皮書(shū)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界（Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines）》中，最先提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）”的概念，將其定義為“全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、低成本傳感和由互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的全新連接能力的融合（the convergence of the global industrial system with the power of advanced computing, analytics, low-cost sensing and new levels of connectivity permitted by the internet）”，并將智能機(jī)器、高級(jí)分析（數(shù)據(jù)）和人相互連接形成開(kāi)放、全球化的網(wǎng)絡(luò)。

2014年，GE、IBM、Cisco、Intel和AT&T等聯(lián)合成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium，IIC），名稱(chēng)上雖延續(xù)了GE關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的稱(chēng)謂，但在其官網(wǎng)（https://www.iiconsortium.org）上自我介紹卻為“致力于加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)轉(zhuǎn)型（IIC about Us: The Industrial Internet Consortium is the world's leading organization transforming business and society by accelerating the Industrial Internet of Things (IIoT)）”。

2019年7月，IIC發(fā)布的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（Industrial Internet Reference Architecture，IIRA）”中，明確說(shuō)明“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放架構(gòu)（The IIRA is a standards-based open architecture for IIoT systems）”，并從業(yè)務(wù)、使用、功能和實(shí)施四個(gè)視圖，來(lái)描述IIoT系統(tǒng)關(guān)于業(yè)務(wù)和管理、能力和結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和組件、技術(shù)和實(shí)現(xiàn)等相關(guān)內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

圖5  IIRA視圖、應(yīng)用范圍、系統(tǒng)全生命周期的關(guān)系

IIC在2019年最新發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)術(shù)語(yǔ)技術(shù)報(bào)告》中給出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial IoT）的術(shù)語(yǔ)定義，如表3所示。

表3 IIC提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)定義對(duì)比

由此可見(jiàn)，在美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）語(yǔ)境下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的同義詞，并未強(qiáng)調(diào)互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的建設(shè)與作用，而是立足工業(yè)轉(zhuǎn)型實(shí)際需求，聚焦工廠內(nèi)部使用的網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)分析，通過(guò)機(jī)器到機(jī)器（M2M）連接和工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高效率、產(chǎn)能以及性能，改變工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)組織模式，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

在國(guó)內(nèi)，也成立了類(lèi)似的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（Alliance of Industrial Internet，AII），在其發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》中對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義是：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)深度融合形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)、安全、平臺(tái)三方面，如圖6所示。其中，網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，支撐工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸交換，包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、標(biāo)識(shí)解析等；平臺(tái)體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系；安全體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的保障，構(gòu)建涵蓋工業(yè)全系統(tǒng)的安全防護(hù)體系和工業(yè)智能發(fā)展的安全可信環(huán)境。

圖6  我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

與國(guó)際相比，國(guó)內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)屬于“原創(chuàng)性”概念，聚焦于互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合而產(chǎn)生的新應(yīng)用與新生態(tài)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于產(chǎn)品個(gè)性化定制、異地研發(fā)協(xié)同設(shè)計(jì)、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)，以及跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置發(fā)揮了很大作用。

然而，當(dāng)前我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更多強(qiáng)調(diào)的是信息基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)建設(shè)，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)制造的作用更偏向于生態(tài)建設(shè)而非制造本身。但單純就網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并未催生新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，工廠中測(cè)控網(wǎng)絡(luò)還是傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)為主，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間采用OT/IT融合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如OPC UA）等。這些工業(yè)測(cè)控網(wǎng)與集成技術(shù)由工業(yè)發(fā)起，仍滿足當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)互操作、開(kāi)放性的發(fā)展需求。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)方面，國(guó)內(nèi)的平臺(tái)企業(yè)眾多，很多來(lái)自于IT領(lǐng)域，但由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是OT廠商提供的，使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取較為困難；另外，由于欠缺較全面深入的行業(yè)知識(shí)，對(duì)于工業(yè)數(shù)據(jù)的分析利用以及優(yōu)化反饋的能力較弱。然而，以西門(mén)子為代表的外資企業(yè)打造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過(guò)發(fā)揮其長(zhǎng)期深根于工業(yè)的巨大優(yōu)勢(shì)，以及現(xiàn)場(chǎng)大量采用同品牌工業(yè)設(shè)備帶來(lái)獲取數(shù)據(jù)的便利，結(jié)合行業(yè)與工藝特點(diǎn)，并利用數(shù)字孿生等手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與工藝改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化控制，滿足提升質(zhì)量、節(jié)約成本及用戶(hù)個(gè)性化的需求。

3.4. 小結(jié)

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前，工廠中已真實(shí)存在著現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等工業(yè)測(cè)控網(wǎng)，主要解決工廠底層各種工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備及系統(tǒng)間的互聯(lián)互通。就作用范圍而言，工業(yè)測(cè)控網(wǎng)屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）范疇，但I(xiàn)IoT更強(qiáng)調(diào)工業(yè)生產(chǎn)中的人、機(jī)、料等制造資源的互聯(lián)互通，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)擴(kuò)展涵蓋了通用無(wú)線技術(shù)，如移動(dòng)通信網(wǎng)、NB-IoT等。

國(guó)際上，并未特別區(qū)分工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet of Things，IIoT）和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet），二者出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)都是工業(yè)，并未改變現(xiàn)有的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但更強(qiáng)調(diào)通過(guò)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供優(yōu)化反饋，從而推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。國(guó)內(nèi)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）的概念是有區(qū)別的。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為“工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作”而形成的新工業(yè)系統(tǒng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則更傾向?yàn)橐环N“基于互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)”建設(shè)。

由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義和內(nèi)涵存在著較大偏差。國(guó)外多關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備/系統(tǒng)互聯(lián)、工藝優(yōu)化分析、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)性能產(chǎn)能提升為目標(biāo)。國(guó)內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則偏重于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)、業(yè)務(wù)模式、標(biāo)識(shí)解析、工業(yè)APP等，雖已形成產(chǎn)業(yè)，但其與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合強(qiáng)調(diào)不足，沒(méi)有真正地聚焦當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)面臨的真正問(wèn)題和迫切需求，對(duì)于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)際推動(dòng)作用還有待進(jìn)一步挖掘與提升。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化

4.1.    工業(yè)測(cè)控網(wǎng)

工業(yè)測(cè)控網(wǎng)的核心功能是實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)的互聯(lián)互通，主要包括工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)集成技術(shù)兩部分。

在工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）工業(yè)測(cè)量控制和自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)（IEC/TC65）負(fù)責(zé)制定工業(yè)通信相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括有線和無(wú)線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范、各種相關(guān)行規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。由于IEC/TC65內(nèi)制定標(biāo)準(zhǔn)的主體大多來(lái)自自動(dòng)化領(lǐng)域，了解工廠中實(shí)際工業(yè)應(yīng)用需求，因此，圍繞工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了比較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括各種通信行規(guī)、安全通信行規(guī)、信息安全行規(guī)、安裝導(dǎo)則、高可用性網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如圖7所示。

●IEC 61158《工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)》系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了市場(chǎng)上主流的近三十種現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)等工業(yè)測(cè)控網(wǎng)，包括我國(guó)自主工業(yè)以太網(wǎng)EPA（Type 14）。隨著技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，有的技術(shù)由于缺乏市場(chǎng)而被撤銷(xiāo)（如Type 6 SwiftNet），也有新的技術(shù)不斷加入。此外，IEC 62026 《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 控制器 設(shè)備接口》系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了適用于低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的控制器、電氣設(shè)備接口與集成的通信標(biāo)準(zhǔn)，包括AS-I、DeviceNet等。

●IEC 61784《工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)-行規(guī)》系列標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61158的“伴隨”標(biāo)準(zhǔn)，定義了包括IEC 61784-1現(xiàn)場(chǎng)總線通信行規(guī)、IEC 61784-2實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信行規(guī)、IEC 61784-3功能安全通信行規(guī)、IEC 61784-4工業(yè)信息安全行規(guī)（已轉(zhuǎn)為IEC 62443）、IEC 61784-5安裝行規(guī)等。

●IEC 62443 《工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)信息安全》系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)（IACS）信息安全的概念模型、關(guān)鍵要素、主要技術(shù)及安全等級(jí)等。

●IEC 62439《高可用性自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)》系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的各種網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議/機(jī)制。

●IEC 61508《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全 》系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全的基本要求和技術(shù)方法，是功能安全的“基本大法”。

●IEC 61151《過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用于過(guò)程（流程）工業(yè)的功能安全儀表系統(tǒng)。

●IEC 61588《網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議》標(biāo)準(zhǔn)（源自IEEE 1588），規(guī)定了在分布式測(cè)量控制系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的定時(shí)同步機(jī)制。

●IEC 60802《時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)工業(yè)應(yīng)用行規(guī)》是IEC/TC65和IEEE 802聯(lián)合工作組正在制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定適用于工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)橋/交換機(jī)、終端站和局域網(wǎng)（LAN）的TSN特性、可選項(xiàng)、配置、缺省值、協(xié)議和規(guī)程。

●對(duì)于工業(yè)無(wú)線通信，現(xiàn)存在四種工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC 62591 WirelessHART、IEC 62601 WIA-PA（我國(guó)自主技術(shù)）和IEC 62948 WIA-FA（我國(guó)自主技術(shù)）、IEC 62734 ISA 100.11，以及規(guī)定無(wú)線通信系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用及共存管理要求的IEC 62657《無(wú)線共存》系列標(biāo)準(zhǔn)。

●此外，SAC/TC124正在聯(lián)合華為公司等共同制定工業(yè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（工業(yè)5G）相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將適時(shí)推進(jìn)為國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這代表了工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的最新發(fā)展方向。

IEC/TC65國(guó)內(nèi)對(duì)口標(biāo)委會(huì)是全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC124），已將IEC 61158中主流的十幾種現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如MODBUS、PROFIBUS、PROFINET、HART、POWERlink、EtherCAT、CC-link、CC-link IE、EtherNet/IP等，如表4所示。隨著各類(lèi)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化和自主制定，我國(guó)已逐步建立了EPA、WIA、PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、CC-link、EtherCAT、HART等工業(yè)測(cè)控網(wǎng)設(shè)備的認(rèn)證測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，能夠滿足我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)智能傳感器、儀器儀表、執(zhí)行設(shè)備等工業(yè)測(cè)控網(wǎng)設(shè)備的市場(chǎng)需求。

表4 我國(guó)工業(yè)測(cè)控網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

IEC 61158規(guī)定了不同類(lèi)型工業(yè)測(cè)控網(wǎng)的通信協(xié)議，但不涉及所傳輸?shù)挠脩?hù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容及其含義。因此，在工業(yè)系統(tǒng)集成方面，面向不同行業(yè)應(yīng)用時(shí)，通常還需根據(jù)行業(yè)需求和設(shè)備特點(diǎn)，定義行業(yè)特定的設(shè)備行規(guī)（即根據(jù)設(shè)備模型以參數(shù)、參數(shù)組合和行為的表達(dá)方法來(lái)描述設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可見(jiàn)的數(shù)據(jù)和行為）。與工業(yè)系統(tǒng)集成技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如圖8所示。

圖8 工業(yè)系統(tǒng)集成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)系統(tǒng)集成相關(guān)主要標(biāo)準(zhǔn)包括以下方面。

●設(shè)備行規(guī)：ISO/IEC 62390《設(shè)備行規(guī)導(dǎo)則》用于指導(dǎo)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與控制設(shè)備的設(shè)備行規(guī)的定義?；贗SO/IEC 62390，ISO和IEC定義了包括IEC 61915低壓開(kāi)關(guān)與控制器設(shè)備行規(guī)、IEC 61800-7 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備行規(guī)、IEC 61850電力設(shè)備自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)等行業(yè)的設(shè)備行規(guī)。

●設(shè)備集成：為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位系統(tǒng)（如SCADA、設(shè)備管理軟件等）的集成，IEC定義了描述設(shè)備行規(guī)或設(shè)備參數(shù)的集成標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC 61804-3電子設(shè)備描述語(yǔ)言EDDL、IEC 62453現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工具、IEC 62769現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成FDI等。

●OT/IT集成：IEC 62541《OPC UA統(tǒng)一架構(gòu)》是新一代的基于語(yǔ)義和面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的OPC規(guī)范，將傳統(tǒng)OPC規(guī)范的所有功能集成到一個(gè)可擴(kuò)展框架，并實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)支持。鑒于OPC UA具有強(qiáng)大的建模能力，OPC UA被公認(rèn)為在工廠IT系統(tǒng)和OT系統(tǒng)集成方面有顯著優(yōu)勢(shì)。

●企業(yè)控制系統(tǒng)集成：ISO/IEC 62264《企業(yè)控制系統(tǒng)集成》（即ISA 95標(biāo)準(zhǔn)）提出制造企業(yè)5級(jí)功能層次模型，規(guī)定了制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）的基本模型、通用對(duì)象、業(yè)務(wù)功能與活動(dòng)，以及企業(yè)系統(tǒng)到控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換格式等。

●公共數(shù)據(jù)字典（CDD）：CDD定義了用于描述設(shè)備、產(chǎn)品和服務(wù)等對(duì)象的所有必要信息?；贑DD規(guī)則，可在不同系統(tǒng)、不同企業(yè)，甚至不同行業(yè)間建立統(tǒng)一的的語(yǔ)義系統(tǒng)。主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括：IEC 61360《電氣元器件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)元素類(lèi)型和相關(guān)分類(lèi)模式》，規(guī)定了通用的CDD數(shù)據(jù)模型；IEC 61987《工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制 過(guò)程設(shè)備目錄中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和元素》，規(guī)定了智能制造測(cè)控設(shè)備的CDD。

4.2.    物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)概念是從信息領(lǐng)域首先提出，國(guó)際上主要標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)是ISO/IEC信息技術(shù)第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)（ISO/IEC JTC1）下設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)分委會(huì)（JTC1/SC41），制定了多項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括IoT術(shù)語(yǔ)、架構(gòu)和框架標(biāo)準(zhǔn)，IoT互聯(lián)性、平臺(tái)、中間件以及認(rèn)證測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，IoT應(yīng)用案例、工具和實(shí)現(xiàn)導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)等。ISO/IEC JTC1國(guó)內(nèi)對(duì)口標(biāo)委會(huì)為全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC28），下設(shè)物聯(lián)網(wǎng)分委會(huì)（SAC/TC28/SC41）負(fù)責(zé)制定我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)起源與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）緊密相關(guān)，因此，許多物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也圍繞無(wú)線傳感網(wǎng)而制定。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的主要國(guó)際與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)

2010年11月，國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)工作組成立，成為研究符合中國(guó)國(guó)情的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)體系的主要機(jī)構(gòu)。在其已發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(shū)（2018版）》中將物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系劃分為六大類(lèi)，主要包括基礎(chǔ)類(lèi)、感知類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)傳輸類(lèi)、服務(wù)支撐類(lèi)、業(yè)務(wù)應(yīng)用類(lèi)和公共技術(shù)類(lèi)，如圖9所示。

圖9  我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)概念的延伸。目前，IEC尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，僅在個(gè)別行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中將范圍限定在工業(yè)特定領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)，如ISO/IEC JTC1/SC41與IEC/TC65成立工業(yè)設(shè)施和智能電網(wǎng)系統(tǒng)接口聯(lián)合工作組（IEC/ISO JWG17），主要制定電力行業(yè)特定應(yīng)用行規(guī)，屬于物聯(lián)網(wǎng)在電力特定行業(yè)應(yīng)用的補(bǔ)充和擴(kuò)展。ITU、IEEE、3GPP等通信相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，也在制定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial IoT）相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)，SAC/TC124以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為重點(diǎn)，組織制定了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能儀表領(lǐng)域的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如表6所示），研究了并初步形成物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)體系，但尚未見(jiàn)公開(kāi)發(fā)布的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。

表6 國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器系列標(biāo)準(zhǔn)

4.3. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

經(jīng)文獻(xiàn)查閱，IEC、ISO和ITU目前均未出現(xiàn)關(guān)于“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）”的術(shù)語(yǔ)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)物，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是圍繞物聯(lián)網(wǎng)IoT而展開(kāi)。由此可見(jiàn)，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)Industrial Internet”一詞目前在國(guó)際尚未被普遍認(rèn)可。2019年6月，ITU-T的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算工作組（ITU-T SG13）通過(guò)了中國(guó)信息通信研究院主導(dǎo)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)要求（基于未來(lái)包交換網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)）》立項(xiàng)，首次將“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）”寫(xiě)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)仍在研制階段。

在我國(guó)，在以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）為代表的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念倡導(dǎo)下，正研究與制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)及其實(shí)施路徑。2019年AII發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系（版本2.0）》白皮書(shū)中，提出我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，包括基礎(chǔ)共性、總體、應(yīng)用三大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，如圖10所示。其中，基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)包括術(shù)語(yǔ)定義、通用需求、架構(gòu)、測(cè)試與評(píng)估、管理等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的通用性、指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)，總體標(biāo)準(zhǔn)包括網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)接、標(biāo)識(shí)解析、邊緣計(jì)算、平臺(tái)與數(shù)據(jù)、工業(yè)APP、安全等技術(shù)方面，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)包括不同制造模式、不同行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。在此體系框架內(nèi)，AII組織聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)開(kāi)展相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定。

圖10  我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

但值得注意的是，從圖10所示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系看，很多內(nèi)容更側(cè)重信息技術(shù)領(lǐng)域，與工業(yè)相關(guān)性略顯不足，對(duì)于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)際指導(dǎo)作用需進(jìn)一步加強(qiáng)。

4.4. 小結(jié)

縱觀國(guó)內(nèi)外工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，工業(yè)測(cè)控網(wǎng)技術(shù)已建立了比較完善的工業(yè)通信與系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)體系，基本能夠滿足工業(yè)自動(dòng)化控制的應(yīng)用需求；物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研制主要在信息技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）僅作為物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用與擴(kuò)展，尚未形成獨(dú)立的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）概念目前尚未被國(guó)際廣泛接受，從IEC、ISO、ITU國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織中均未查詢(xún)到相關(guān)的術(shù)語(yǔ)定義。

實(shí)際上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是伴隨著第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）/智能制造的發(fā)展而提出的。美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”時(shí)，將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究的核心內(nèi)容，希望將美國(guó)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大到工業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)美國(guó)全球化產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展與“制造業(yè)復(fù)蘇”。在我國(guó)，繼智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系初步建立后，正在組織建立具有中國(guó)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然二者是兩套相互獨(dú)立的體系，但其目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中也存在交叉。所以，國(guó)內(nèi)特有的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”難免概念層面的意義更大一些。

我們

5.1. 應(yīng)用于工業(yè)的網(wǎng)絡(luò)，首先應(yīng)姓“工”

不管是工業(yè)測(cè)控網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用的深度融合，作為賦能手段，一定會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)模式帶來(lái)巨大變革，但切不可本末倒置，應(yīng)始終“不忘初心”將滿足工業(yè)生產(chǎn)需求放在首位。當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)發(fā)展不平衡、不充分的特點(diǎn)突出，“工業(yè)1.0、2.0、3.0”并存局面將長(zhǎng)期存在，企業(yè)面臨的最大問(wèn)題是產(chǎn)品質(zhì)量不高、生產(chǎn)效率不高等切實(shí)問(wèn)題。因此，不論什么“網(wǎng)”，都必須先解決企業(yè)生產(chǎn)的“溫飽（提質(zhì)增效）”問(wèn)題。

首先，工業(yè)測(cè)控網(wǎng)作為工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性、高實(shí)時(shí)、高可靠、高安全、高可用性的重要保證，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，人、機(jī)、料、法、環(huán)等各種制造資源的互聯(lián)互通，始終是必須具備的。如果底層工業(yè)測(cè)控網(wǎng)基礎(chǔ)沒(méi)打好，上面大數(shù)據(jù)分析、人工智能數(shù)據(jù)挖掘，都是無(wú)源之水、空中樓閣。
其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一種智能制造的賦能工具，其重要作用之一是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)采集的海量工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析、形成智能決策，這種分析高度依賴(lài)于特定工業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)積累，需要結(jié)合工藝要求、設(shè)備運(yùn)行原理、工業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等多方面因素，才能真正挖掘工業(yè)數(shù)據(jù)的價(jià)值。當(dāng)前的諸多實(shí)踐案例已經(jīng)充分證明，互聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的各類(lèi)大數(shù)據(jù)分析方法，只有與工業(yè)知識(shí)融合才能解決工業(yè)實(shí)際問(wèn)題。

第三，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，在連接上下游產(chǎn)業(yè)鏈、資源優(yōu)化配置、異地研發(fā)協(xié)同設(shè)計(jì)等方面天然具有優(yōu)勢(shì)，并且通過(guò)無(wú)所不在的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制、預(yù)測(cè)性維護(hù)、產(chǎn)品在線升級(jí)等智能服務(wù)，極大地提升了產(chǎn)品的附加價(jià)值。

5.2. 遵循發(fā)展規(guī)律，技術(shù)應(yīng)用是關(guān)鍵

過(guò)去三十多年中，我國(guó)制造業(yè)從發(fā)展CIMS（計(jì)算機(jī)集成執(zhí)行系統(tǒng)）、制造業(yè)信息化，到兩化融合、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)和制造業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)展探索之路。新概念、新名詞、新技術(shù)不斷涌出，但如若不基于基礎(chǔ)現(xiàn)狀不與應(yīng)用需求匹配，生搬硬套的結(jié)果不是炒概念就是揠苗助長(zhǎng)。衡量一項(xiàng)技術(shù)是否適用于企業(yè)，不是憑其先進(jìn)性，而是能否滿足企業(yè)需求以及獲取效益最大化。智能制造也好，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也好，企業(yè)不會(huì)“為了技術(shù)熱點(diǎn)而應(yīng)用技術(shù)”。

例如，雖然在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)做了大量工作，形成了一批示范引領(lǐng)企業(yè)，但在過(guò)去較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，兩化融合還遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)想的效果。一是由于我國(guó)制造企業(yè)95%以上都是中小企業(yè)，自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)工作欠缺；二是由于之前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段無(wú)法充分支撐制造業(yè)的需求，獲取的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)有限；三是對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用效果還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到位，數(shù)據(jù)獲取是用來(lái)做分析優(yōu)化改進(jìn)而不僅僅是用來(lái)看的。

當(dāng)前，各類(lèi)新一代信息通信技術(shù)快速發(fā)展，5G、TSN、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等技術(shù)紛至沓來(lái)。在跟蹤新技術(shù)的同時(shí)，仍應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)因地制宜，以解決制造企業(yè)底層數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化問(wèn)題為前提，使大量中小企業(yè)都能更好地融入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，才能真正地發(fā)揮工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要作用。

5.3. 既要建設(shè)生態(tài)，也要腳踏實(shí)地解決工業(yè)問(wèn)題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了一種范圍更廣、效率更高的平臺(tái)作為制造企業(yè)智能化發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施，為實(shí)現(xiàn)異地研發(fā)設(shè)計(jì)、多地聯(lián)動(dòng)協(xié)同生產(chǎn)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、制造資源優(yōu)化調(diào)度，以及打通供應(yīng)鏈、營(yíng)銷(xiāo)鏈和服務(wù)鏈提供了基礎(chǔ)。在本次新冠疫情防控中，應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升了企業(yè)復(fù)產(chǎn)復(fù)工、上下游協(xié)同的效率就充分證明了這一點(diǎn)。

然而，現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支持方向主要集中在平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施、解析節(jié)點(diǎn)、工業(yè)APP開(kāi)發(fā)等生態(tài)體系建設(shè)范疇，與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)銜接不夠，凸顯“不接地氣”。一方面，當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的瓶頸在于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及互聯(lián)互通，面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是各種工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，通信協(xié)議不兼容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)“上”不來(lái)。因此，更需重點(diǎn)考慮如何解決企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)存的多接口、多協(xié)議問(wèn)題，制定細(xì)分行業(yè)典型制造設(shè)備、生產(chǎn)單元和制造過(guò)程的公共數(shù)據(jù)字典，有效打通OT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，實(shí)際解決工廠內(nèi)部數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化問(wèn)題。

另一方面，企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生的各種管理數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、制造資源相關(guān)數(shù)據(jù)等，來(lái)自企業(yè)外部的客戶(hù)反饋、市場(chǎng)需求、供應(yīng)商等相關(guān)數(shù)據(jù)，最終將形成海量的工業(yè)大數(shù)據(jù)。如何有效利用這些工業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，也是需重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。對(duì)客戶(hù)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可及時(shí)掌握市場(chǎng)需求及產(chǎn)品問(wèn)題，作為研發(fā)設(shè)計(jì)的輸入和反饋；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及制造資源相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可快速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或瓶頸所在，改進(jìn)工藝和優(yōu)化生產(chǎn)，以及實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)；對(duì)設(shè)計(jì)、供銷(xiāo)、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)等企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策，推動(dòng)企業(yè)發(fā)展新的商業(yè)模式。

至于具體采用哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，企業(yè)可能并不關(guān)心。

5.4. 結(jié)合工業(yè)應(yīng)用，構(gòu)建綜合風(fēng)險(xiǎn)管控的安全一體化體系

縱觀國(guó)內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全思路，美國(guó)聚焦于IT 安全，明確了具體的安全措施。德國(guó)雖然從多個(gè)角度對(duì)安全提出了要求，但是并未形成成熟的安全體系框架。國(guó)內(nèi)發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架博眾家所長(zhǎng)，從技術(shù)和管理的角度針對(duì)我國(guó)國(guó)情做了很好的落地，值得肯定。

但總的來(lái)說(shuō)，“互聯(lián)網(wǎng)”側(cè)特征得到了充分體現(xiàn)，而“工業(yè)”側(cè)需求尚未得到滿足。例如：風(fēng)險(xiǎn)分析止步于網(wǎng)絡(luò)邊界而沒(méi)有結(jié)合工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，很容易導(dǎo)致分析漏洞或者偏差；未涉及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)功能或性能的干擾和關(guān)聯(lián)影響，難免存在防護(hù)誤區(qū)和盲區(qū)；缺乏以綜合風(fēng)險(xiǎn)管控為目標(biāo)的一體化安全框架體系，安全儀表系統(tǒng)如何部署網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施、網(wǎng)絡(luò)攻擊和防護(hù)如何影響功能安全完整性、內(nèi)生安全機(jī)制和外部防護(hù)設(shè)施如何有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)降低、分析/設(shè)計(jì)/實(shí)施/運(yùn)維等生命周期各階段的安全控制和防護(hù)該如何協(xié)同考慮以避免或減少系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)等等的許多問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決，仍需深入研究與實(shí)踐。

5.5. 加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)國(guó)際語(yǔ)境的協(xié)同

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等概念的內(nèi)涵與外延、技術(shù)體系尚存在不同理解。通過(guò)梳理并明確各網(wǎng)絡(luò)概念、關(guān)聯(lián)與差異，建立國(guó)內(nèi)外工業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的共同語(yǔ)境，有助于推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國(guó)際化。在全球化協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)下，制造資源、生產(chǎn)要素配置向著全球化的新模式轉(zhuǎn)變，制造業(yè)需要在世界范圍內(nèi)重構(gòu)更高效靈活的產(chǎn)業(yè)鏈，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，更加需要一個(gè)國(guó)際彼此認(rèn)可的發(fā)展框架與技術(shù)體系。因此，應(yīng)積極推動(dòng)在世界范圍內(nèi)開(kāi)展技術(shù)交流、科研合作、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范制定、測(cè)試認(rèn)證等工作，以期通過(guò)國(guó)際化手段將我國(guó)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與產(chǎn)品貢獻(xiàn)給全世界。