工业互联网的发展与应用

中国信息通信研究院院长刘多

尊敬的各位领导、各位嘉宾，上午好!

   今天非常荣幸能够来到河南第四届互联网大会，和大家交流互联网发展与应用相关的内容。

10月30日十九大刚刚结束，国务院李克强总理召开了国务院常务会议，在这次会议上通过了 《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。这个指导意见目的是为了促进整个实体经济的振兴，同时加快转型升级。今天我主要从工业互联网的内涵、应用、技术等三大体系和大家进行一个交流。

一、工业互联网的概念内涵

互联网发展和整个新工业革命历史性的交会催生了整个互联网的战略发展。大家知道互联网的发展是从消费互联网逐渐的向生产性互联网不断的演进和渗透。刚才余院士也提到任何传统产业和新技术的融合和发展最后都会催生一些革命和变革。工业化在每次信息技术的应用，原来更多辅助集成，从单点的技术进行不断的应用，到现在整个互联网的发展会促进我们整个工业进行全面的数字化、网络化和智能化的改造。工业互联网的内涵是既满足工业智能化发展的需求，同时也具有低时延、高可靠、广覆盖特点的网络基础设施。不但是关键的基础设施，更重要的是我们互联网和工业不断的融合创新，它会产生新的因模式和新的业态。

对于基础设施，包括运营商更关注的是外网，也就是整个公众互联网。但是到了工业互联网时代，工厂和车间都参与进来了，这个过程就包含了工厂的内网。另外在新的业态、新的应用、新的模式下，工业互联网会发生非常重大的作用。同时由于平台和大数据的出现也会产生相关的一些应用。目前我们工业互联网包含了三大体系：网络体系、平台体系和安全体系。在这三大体系当中，工业互联网的网络体系是基础，平台是核心，安全是保障。

在基础方面，无论是互联网还是移动互联网时代，首先联系的是人。但是到了工业互联网时代，它会和我们车间全要素的进行连接，同时会涉及到生产的整个环节，包括设计、研发、生产、管理、服务等等。另外就是关于平台。目前认为它是整个工业智能化发展的载体，它所体现的功能包括海量数据的汇聚和分析，同时包括制造能力的标准和相关的服务化，成为模块化的应用，包括各类新应用的开发和运行。第三个安全体系是整个工业智能化安全可信的保障。无论是技术、体系、风险等等都需要进行加强，尤其是工业互联网时代。在现有的互联网时代，如果有安全问题，我们信息或者财产将受到损失。但是到了工业互联网时代，如果发生病毒攻击等安全问题，生产和经济运行都将无法维系。

深入到三大体系当中的网络体系，目前涉及到两大网络和三大功能。两大网络，是工厂内的网络，和工厂外的网络。三大功能：和现代互联网相对应，一个就是网络互联。它是通过工厂内部的以太网，把厂内的无线技术、网络虚拟化在内网进行相关应用。另外与传统互联网DNS类似的标识解析系统，实现将标识、地址和信息进行影射。第三个方面就是相关信息的互通，相当于目前3w的万维网络。

在网络体系中，对国家来讲，整个安全和参与国际治理很重要的一个方面就是网络标识解析体系。它类似于传统的DNS，通过IP地址找到相关的主体。工业互联网的标识也是机器和产品的身份证，通过标识解析，能够找到相关信息存储的服务器，同时也能够对信息进行相应的查询。在传统互联网时代，美国一家独大掌控所有IP的资源，进行地址和域名的分配。在工业互联网时代，我们国家存在着多种标识体系，如OID、GSI、Handle、ICode。和传统互联网一样，在解析体系当中几乎都没有根服务器，目前Handle体系是有根服务器的。工业互联网为我国提供了建设自主可控标识解析体系的时间窗口和改变网络治理格局的历史机遇。

工业互联网平台是工业智能新的驱动力量，通过对工业数据实时采集和实时分析，采取智能控制相关指令，打通生产过程中各个环节，包括工厂内到工厂外、工厂之间的协同，以及所有数据的分析，决策管理等的闭环系统。能够贯通整个领域全周期的数字链条，构建决策的智能系统。所以，我们认为工业互联网平台，是一个平台经济，是工业互联网的核心。对于安全是非常重要的，与现代互联网相比，工业互联网多了一个控制安全，实现网络安全与控制安全的真正融合。因为在工业这个领域，在制造环节也有相关的控制。如果在生活交往过程中网页慢一点，大家只需多一点耐心，不会产生大的问题。但在工业制造环节，尤其是在控制指令发出后，低时延是非常重要的。如果不能保证低时延，对于生产的各个环节、次品率都会产生非常大的影响。最重要的如果涉及到网络安全、数据安全，可能会导致生产无法进行。

工业互联网对我们目前消费互联网究竟是什么样的区别，我们也进行了相关的研究，我们认为可以从五个方面阐述消费互联网和工业互联网的异同。

从技术要求方面，消费互联网主要连接的是人。工业互联网连接的是人、机、物全链条全种类连接。另外，消费互联网应用场景比较简单，技术要求低。但是到了工业互联网时代，整个场景非常复杂，技术要求很高。

发展模式方面，尤其是市场准入相关登记注册制度改革后，大众创业万众创新，互联网企业如雨后春笋般蓬勃发展。其门槛比较低，可复制性比较强，同时也是由互联网企业进行主导的。工业互联网时代，不同的企业、不同的生产环节、不同行业很难找到普适的发展模式，所以在这个过程中制造企业会起到重要的支撑作用。

在资本支持方面，传统互联网企业是轻资产，投资回报周期比较短，因此投资比较活跃。对于工业互联网，因为制造业是重资产，投资回报的周期是比较长的。

在起步环境方面，我们国家传统互联网在全球占有非常重要的位置，初期限制比较少，同时也没有被国外企业垄断。工业互联网时代，目前我们的基础产业是被外商主导的，包括国外平台和服务也在不断为我们中国提供相关的服务，在这种情况下投资还靠国内企业进行积累。

在时代机遇方面，在传统互联网时代，美国主导了互联网技术、产业和治理，我国总体属于跟随式发展，中国没有多少主导技术，我们失去了技术的时机；工业互联网时代，我们还存在着战略机遇期。

目前都在说中国制造2025，包括装备智能化、工业自动化和数字化等各方面都在发展。那么工业互联网和这些装备的制能化、数字化、自动化是什么关系。

我们认为整个装备的制能化、数字化、自动化是一个单体、单设备、单点的智能；但工业互联网它是全产业链的智能，工业互联网提供了全流程、全产业链、全生命周期的系统性智能，而自动化、数字化是其基础。

工业互联网发展的意义，第一是制造强国和网络强国非常重要的关键支撑，因为他一方面是我们的基础设施，同时也会产生新的业态和新的模式。成为两个强国统筹推进的关键抓手。

第二，工业互联网也是数字经济持续繁荣和新工业革命的重要基石。我们认为工业互联网也是一个新的生产力，它是实现全面互联的劳动工具，同时也会盘活大数据新的生产要素，促进新一代的劳动者的形成。咨询公司对工业4.0有个研究报告提出：通过部署工业互联网，制造业的生产率将提升30%。大家知道，制造业生产率如果能够提升1%，对企业都是非常大的作用和好处，所以提升30%对整个制造业的变革是非常巨大的。

工业互联网是一个新的基础设施，会在经济各个领域包括各生产部门形成自动化向智能化的升级，会对我们国家整个智能制造起到非常重要的作用。

工业互联网对产业发展新体系的建成担当重任，工业互联网在“互联网+”传统制造业之后产生新的技术、新的网络、新的平台和新的应用。

第三，是国家安全防线筑牢的新保障。在经济安全、资源安全方面，发达国家正在形成“知名品牌+高端产品+主导平台”的立体式新优势。为国家战略资产的海量工业数据要掌控在自己手中。

在科技安全、网络安全方面，工业互联网引发技术的群体性和裂变式创新，为掌握一批基础技术和前沿技术提供机遇。制造业网络化的必然趋势使网络空间边界、网络安全外延进一步扩大，发展工业互联网积极应对新型网络安全

社会安全和生态安全方面，能显著提升生产智能化水平，保障关键生产设施，减少生产安全事故，减少由此带来的社会矛盾和环境破坏

国外的企业也在不断加大工业互联网的发展力度，如西门子的高端产品：数控系统、工控系统、工业软件。主导平台：MindSphere工业互联网平台。再如2015年12月，乌克兰电力系统遭到黑色能量恶意代码（BlackEnergy）网络攻击，导致西部地区大规模电力中断。

美国矿山安全信息中心通过在矿山中规模部署传感器，精准感知矿山危险源实时数据，大幅度减少了煤矿挖掘中的意外险情

二、工业互联网的进展

（一）是全球发展情况，

1.全球顶层设计逐步完善。美国：将工业互联网作为国家发展先进制造的重要基础，以联邦项目持续支持工业互联网发展。德国：将工业互联网作为实现工业4.0的关键支撑，加大对工业互联网的政策支持。美国和德国他们通过战略引导、资金支持、产业互动几个方面同时递进，来推动他们国家的工业互联网发展。同时德美两国也在不断的进行合作，美德政府共同支持工业互联网联盟（IIC）与工业4.0产业组织实现强强联合，公布了一系列相关的体系架构和相关的白皮书来指导美德产业界不断的发展。我们中国也有这样的联盟中国工业互联网产业联盟AII，我们也是发布了一系列的文件和白皮书。

2.全球多元化竞争格局正在形成。首先是德美在强强联合领跑全球工业互联网发展，中日印法等国积极推进和追赶。目前美国的工业互联网IIC组织已经覆盖了38个国家和地区，是全球最重要的工业互联网推广组织，涉及到能源、医疗、制造、交通、智慧城市，因此，美国工业互联网实际上是产业互联网。德国工业4.0更加侧重于制造业，发挥制造业的优势。路径上，西方发达国家的工业互联网主要呈现以跨国龙头企业为引领、以产业生态协同为驱动的发展模式，并与政府的战略引导和政策支持紧密衔接。在这种情况下中国包括其他的一些国家也都希望能够快速的跟进，不要错过这样非常有利的时机。

工业互联网联盟（IIC）已经涉及到非常多的相关领域，包括连接、大数据、技术、标准、集成、安全……，会员也分成多种组成。

美国：GE、波音、IBM、英特尔、思科、微软、AT&T、PTC、HP、戴尔、EMC…

欧洲：SAP、博世、施耐德、西门子、ABB…

日本：三菱、东芝、日立、索尼、富士通、富士…

韩国：三星…

印度：Infosys、Tata……

中国：华为、海尔、中国电信、威派格、中国信通院…

我国的华为、海尔等目前也都是工业互联网的成员，成员分布在38个国家，和270多家会员单位,承担很多的工作。

 3.全球工业互联网平台成为竞争焦点。尤其是在2015年以来呈现了一个井喷式的发展，目前全球的平台已经超过了150个。可以看出与当年互联网发展一样，大浪淘沙之后有几家最后成为行业目标级的平台。国外，跨国巨头强化资源整合打造“国际品牌+高端产品+先进平台”综合优势。如Predix、于西门子等等。Predix这个平台已经汇集了2万多的开发者，160多种APP。对于西门子，10余起并购整合为平台产品。50多种APP，100多家企业。大家可以想象，我国的工业制造业也就像我们现在的淘宝、微信一样，可以开发出很多的应用供用户和生产者去使用。我国企业基于行业经验努力构建平台服务能力。包括我们的航天科工、树根互联、海尔等等都在打造自己的平台，基于自己制造业和行业相关的优势。

4.全球总体性前瞻性布局持续推进。首先出台参考架构，然后通过测试床的打造，通过先导应用的推广，通过安全体系的建设，指导开发新的技术，推动相关的标准，最后加速商业化的部署。目前新的技术，由于工业互联网和消费互联网，大家知道消费互联网是一个尽力而为的网络，但是到了工业互联网是不能尽力而为，要求低时延，高可靠。在这种情况下时间敏感网络、确定性网络等新的技术都已经开始相关的研究和实验。5G人工智能、边缘计算等也会在我们工业互联网当中得到应用。

 另外，国外工业互联网也在打造他们的测试床。所谓测试床，就是一些创新的应用和案例。大家可以看到包括生产管理的优化，质量管理的优化，设备运行的优化，工艺个性化定制等等，已经作为美国工业互联网正在打造的重点领域。

（二）中国工业互联网发展情况

中国工业互联网发展可以总结为二、三、四这样的特点。

首先就是形成了两大阵营，一是互联网企业，二是工业企业。大家知道德国互联网不强，制造业很强，但在中国互联网很强。工业企业是由内到外，他是需求方，需要变革，正在以改革升级的方式来实现系统的智能化。但是对于互联网企业，同过互联网的架构、思维和平台，希望从外到内进行变革，颠覆和重构现有体系，实现商业系统的智能化。

三大发展路径，我们认为首先是内部提升，二是外部延伸，三是生态运营。第一个内部提升是希望能够提升整个的生产力，获取相关的数据从而提质增效，这是在整个生产制造企业内部。路径二就是面向企业外部的价值链延伸，包括生产、产品和服务，希望能够有一些相关的创新；三是能够面向开放创新的平台运营，这是我们的工业互联网平台，希望能够通过这样的一些整合能够把整个产业链资源，同时能够希望把应用开放出来。

四大应用模式。模式一是智能化生产，利用工业互联网部署，实现对生产过程全方位管控与优化。模式二服务化延伸，基于工业互联网实时监控产品状况，开展远程运维等服务。模式三网络化协同，借助工业互联网平台整合资源并行组织，缩短产品研制周期。不同的企业之间能够通过我们工业互联网打开相关的壁垒和限制，实现资源的整合，从而缩减整个产品的周期。四是个性化定制，通过工业互联网推动用户与企业的深度交互，实现产品定制

中国工业互联网产业生态取得积极进展。

2016年2月1号在中国信通院的指导下，我们联合了一百多家企业组成产业联盟。经过一年的发展，工业互联网产业联盟（AII）已经成为我国工业互联网产业生态建设的重要载体，以体系架构为牵引，全面开展技术研发、标准研制、测试验证、应用示范、安全监测、国际合作等工作。现有会员404家，工业企业占到了31%，信息通信企业占到了43%，高校科研院所占到9%，协会3%，外企占7%。所以这个联盟是面向全球开放的。现在我们已经有了工业互联网体系架构，包括我们的标准体系，发布《工业互联网体系架构（版本1.0）》、《工业互联网标准体系框架版本1.0》、《工业互联网平台白皮书》等系列成果。我们现在已经有了十几个相关成果。20个测试床、17个优秀应用案例、8个工业互联网大数据应用案例。开展与美国IIC、德国工业4.0、日本工业价值链促进会等国际组织的合作与交流。

这是工业互联网的组织架构，苗圩部长亲自担任指导委员会的主任。同时有8+8的工作组。上面蓝色这八个是共性技术的相关研究，下面是重点领域和热点领域。不同的垂直行业对互连网的需求和要求也是不一致的，所以设置垂直领域的特设组，包括家电、电子信息、工程机械、高端设备、钢铁制造等。今后还会根据不同的行业需求在垂直行业深耕。挖掘他们的需求，使相关网络和技术得到满足。

目前中国工业互联网产业联盟的13个测试床和20个应用案例。通过联盟不同的企业进行对接来打造测试床，能够在404家会员企业之间不断的进行推广和应用。

 下面举四个例子，一是智能化生产。比如说九江石化进行了一个工业无线网改造，目前已经实现了全面的可视化，他们目前自动化的控制率和采集率已经达到了95%，无线网已经达到了百分之百，确保了生产各环节的实时监控，对沟通效率、管理效率、劳动效率有很大的提升。二是服务化的延伸，从卖产品到卖服务的拓展，包括三一重工等服务制造模式，实现实时监控和政府决策。三是网络化的协同，随着C919大飞机研发成员企业包括10家机体结构、24家机载设备、16家材料供应商和54家标准件等供应商，依托一体化协同研制平台，研制周期缩短20%。ARJ21支线飞机的零部件超过77%是在全球10多个国家、104家供应商之间协同研发和制造完成。以往的单打独斗向产业协同的转变。四是个性化定制：依托互联网平台和智能工厂建设，将用户需求直接转化为生产排单，开展以用户为中心的大规模、小批量个性化定制，如红领集团，有效满足市场多样化需求。

三、工业互联网面临的挑战

（一）我国工业互联网面临系统性差距。

总结为三点：一是关键基础能力不足，