我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程全解析

       本文回顧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，指出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在政策、產業(yè)、共贏模式及信息安全方面面臨的問題與挑戰(zhàn)，并結合我國實際，提出保障我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展的對策建議。
　　

　　一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)簡介
　　
　　自2012年美國通用電氣公司（GE）發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》白皮書以來，在掀起了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的熱潮。GE并沒有明確地提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，但從其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的闡述中可以看出：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是開放、化的網(wǎng)絡，通過將人、數(shù)據(jù)、智能資產和設備連接起來，并結合軟件和大數(shù)據(jù)分析等技術，達到提高生產力和工作效率、降低成本、減少資源使用的目標，從而促進新一輪的工業(yè)革命。在我國，無論是IT界還是工業(yè)界，無論是學術界還是產業(yè)界，都對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產生極大的關注。GE提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，國內外發(fā)展現(xiàn)狀如何，存在哪些方面的問題與挑戰(zhàn)，結合我國實際國情，需要提前進行怎樣的規(guī)劃和布局，是值得研究的問題。
　　
　　二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程
　　
　　隨著信息技術的飛速發(fā)展物理世界和信息世界將不斷融合，通信網(wǎng)絡作為信息技術的重要基礎，已經從人到人的通信發(fā)展到人與機器以及機器與機器的通信。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并不是空降的概念，從其發(fā)展歷程來看，經歷了從工業(yè)控制系統(tǒng)、到傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)再到現(xiàn)在的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。普遍來講，無論國內還是國外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身的研究都還處于起步階段，但是工業(yè)控制系統(tǒng)、傳感網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)的相關研究成果比較豐富。
　　
　?。ㄒ唬┪覈I(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程
　　
　　我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展，大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發(fā)和應用。目前，工業(yè)控制自動化技術、產業(yè)和應用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經形成，工業(yè)控制自動化技術正在向智能化、網(wǎng)絡化和集成化方向發(fā)展。
　　
　　隨著傳感技術的發(fā)展，大量的多種類傳感器節(jié)點組織的傳感網(wǎng)絡逐漸形成，該網(wǎng)絡是集計算機、通信、網(wǎng)絡、智能計算、傳感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個信息技術于一體，旨在實現(xiàn)對物理世界的動態(tài)智能和協(xié)同感知。2009年在無錫成立國家傳感信息中心，標志著我國對傳感技術尤其是微型傳感器發(fā)展的高度關注。隨后傳感器網(wǎng)絡標準工作組成立，開啟了傳感網(wǎng)標準的研究，試圖在標準制定中爭得話語權?！秶抑虚L期科學與技術發(fā)展規(guī)劃（2006—2020年）》和“新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)”重大專項中均將傳感網(wǎng)列入重點研究領域，為我國傳感網(wǎng)絡的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境。
　　
　　傳感網(wǎng)絡的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)底層的互聯(lián)網(wǎng)絡奠定了良好的基礎。隨著IBM“智慧地球”的提出，我國提出“感知中國”，意味著關注焦點從傳感網(wǎng)絡轉移到了物聯(lián)網(wǎng)。2009年，時任總理在首都科技界發(fā)表的《讓科技中國可持續(xù)發(fā)展》講話中，明確表示：“要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發(fā)，使信息網(wǎng)絡產業(yè)成為推動產業(yè)升級、邁向信息社會的‘發(fā)動機’。”隨著首顆物聯(lián)網(wǎng)核心芯片——“唐芯一號”的研制成功，一些發(fā)達省市將物聯(lián)網(wǎng)列為重點培育和發(fā)展的新興產業(yè)，如廣東的“南方物聯(lián)網(wǎng)”，北京的“中國物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)中心”，上海投資8億元攻克物聯(lián)網(wǎng)核心技術并在世博會得到廣泛應用，江蘇打造無錫物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)創(chuàng)新集群，四川搶攤物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)建設全國“智慧縣城”等，標志著我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經從技術研究到了實際應用的階段。
　　
　?。ǘ﹪夤I(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程
　　
　　從20世紀60年代開始，西方國家就依靠技術進步（即新設備、新工藝以及計算機應用）開始對傳統(tǒng)工業(yè)進行改造。從PLC的提出到集散系統(tǒng)DCS的出現(xiàn)，從計算機集成制造系統(tǒng)CIMS到現(xiàn)場總線技術FCS的發(fā)展，發(fā)達國家在致力于工業(yè)信息化的同時，傳感網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)也得到了迅猛發(fā)展。2002年4月，韓國提出e－Korea（電子韓國）戰(zhàn)略；2004年，日本提出“U－Japan”計劃；2006年6月，新加坡公布了“智慧國2015”大藍圖；2008年年底IBM向美國政府提出“智慧地球”戰(zhàn)略；2009年6月歐盟啟動“物聯(lián)網(wǎng)行動計劃”等，都是利用各種信息技術來突破互聯(lián)網(wǎng)的物理限制，以實現(xiàn)無處不在的物聯(lián)網(wǎng)絡。這些都為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出到實現(xiàn)奠定了良好的基礎。
　　
　　三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問題與挑戰(zhàn)
　　
　　個人計算機數(shù)量的增加，網(wǎng)絡連接成本的下降推動了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。如今，傳感器的成本越來越低，而性能越來越高，具備了更好的數(shù)據(jù)采集和存儲能力，同時，工業(yè)控制系統(tǒng)將能夠處理大量信息的實時數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的分析工具將日趨成熟，這些都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠受到廣泛關注、擁有良好發(fā)展前景的主要原因。同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也面臨如下的問題和挑戰(zhàn)：
　　
　?。ㄒ唬┱攮h(huán)境有待建立
　　
　　以物聯(lián)網(wǎng)為例，2009年從中央到地方一系列重要指示的出臺使得物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)獲得了良好的宏觀政策環(huán)境。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從概念的辨析到發(fā)展前景的預測，政府和企業(yè)都是摸著石頭過河，究竟該怎樣進行產業(yè)扶持，政策如何細化，政府如何做好產業(yè)引導工作，這些都需要時間來研究和探討，不可能一蹴而就。
　　
　　（二）行業(yè)壁壘需要打破
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的大部分場景和行業(yè)相關。對于某些行業(yè)，其自身信息化程度較高，采用行業(yè)私有標準的信息采集終端和應用管理平臺，行業(yè)封閉性強，與外部網(wǎng)絡的互連互通性差。而某些行業(yè)由于信息保密等原因，不愿開放內部資源，也不愿采用第三方信息系統(tǒng)，無法納入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)框架。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要各行業(yè)遵守統(tǒng)一的標準規(guī)范，在不涉及行業(yè)機密和信息安全的范圍內實現(xiàn)有效的互連互通，因此行業(yè)融合是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要面臨的深層次問題，這涉及企業(yè)流程改變、設備改造等諸多問題，需要逐一解決。
　　
　?。ㄈ┊a業(yè)鏈有待完善
　　
　　目前，物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)鏈包括芯片廠商、軟硬件提供商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商、應用服務提供商和客戶等多個環(huán)節(jié)，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎發(fā)展起來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是否也包括這些環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的界定和分工如何明晰，一些重要的環(huán)節(jié)尚未發(fā)展起來，比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡設計、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一信息平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)服務等方面的能力還處于缺位狀態(tài)。
　　
　?。ㄋ模┕糙A模式有待確立
　　
　　如何確立一個使產業(yè)鏈各方滿意的盈利模式，實現(xiàn)投入產出的良性循環(huán)，彰顯規(guī)模效應是需要在工業(yè)互聯(lián)產業(yè)的運營過程中逐漸明確的。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前尚未出現(xiàn)清晰的商業(yè)模式，產業(yè)鏈上下游的價值傳遞和產生有什么機制？產業(yè)鏈上的各環(huán)節(jié)怎樣創(chuàng)造價值以及在市場上體現(xiàn)出該價值？這些價值終如何得到傳統(tǒng)工業(yè)界的認同？
　　
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　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將充分利用傳感技術和物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)人與機器、機器與機器的連接，那么如何利用云計算實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲，如何結合大數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘和分析，如何使得生產與消費對接，如何發(fā)展出基于互聯(lián)網(wǎng)的按需制造和定制化生產。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用需要技術的支撐，更需要業(yè)務模式的創(chuàng)新，如何創(chuàng)造更多更新的應用模式，是決定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度的核心要素。
　　
　?。┌踩珕栴}亟待關注
　　
　　從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展意味著工業(yè)控制系統(tǒng)將更加復雜化、IT化和通用化，不同工業(yè)控制系統(tǒng)互連互通，內部將越來越多采用通用軟件、通用硬件和通用協(xié)議，這將增加信息安全隱患。
　　
　　從產業(yè)角度看，雖然我國工業(yè)控制系統(tǒng)已經形成較大的產業(yè)規(guī)模，但是芯片、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件、總線協(xié)議和工控軟件等核心技術仍受制于國外公司，市場擁有自主知識產權的技術和產品較少，這意味著如果不能自主可控，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將受制于人。
　　
　　從技術應用來講，隨著工業(yè)控制系統(tǒng)產生、存儲和分析的數(shù)據(jù)海量增長，數(shù)據(jù)保護如何解決，云端數(shù)據(jù)信息如何保障，大數(shù)據(jù)、云計算技術的應用將帶來更多更復雜的安全問題，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。
　　
　　四、我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展建議
　　
　　工業(yè)革命創(chuàng)造了各種機器、設備、機組和基礎設施，互聯(lián)網(wǎng)革命帶來了信息技術的飛速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)匯集了兩大革命的成果，必將進一步促進經濟發(fā)展。工業(yè)是我國國民經濟的主體，是促進國民經濟發(fā)展的重要引擎，現(xiàn)正值我國工業(yè)轉型發(fā)展的攻堅時期，如何利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為我國經濟發(fā)展創(chuàng)造新的增長機遇，有以下幾點建議。
　　
　　（一）充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的工業(yè)革命，推動我國經濟結構調整
　　
　　我國曾經依靠人力成本低、資源成本低取得了巨大的工業(yè)成就，但如今產能過剩、耗能過大等現(xiàn)狀意味著這種粗放型的工業(yè)發(fā)展模式是不可持續(xù)的?！?006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》《工業(yè)轉型升級規(guī)劃（2011—2015年）》《國務院關于大力推進信息化發(fā)展和切實保障信息安全的若干意見》《關于加快推進信息化與工業(yè)化深度融合的若干意見》等多個文件的發(fā)布表明我國處于工業(yè)轉型發(fā)展的關鍵階段。在這個背景下，機器、設備組、設施和系統(tǒng)網(wǎng)絡組成的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，如果能在更深的層面將連接能力、大數(shù)據(jù)分析能力結合，并貫穿于設計、生產、流通、消費、分配等各個環(huán)節(jié)之中，可大幅提高工業(yè)生產的效率、縮短產品的設計和流通周期、增加制造的靈活性、降低生產能耗，必將提高工業(yè)發(fā)展的質量和效益。不僅如此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將在創(chuàng)新工業(yè)要素配置、生產制造和產業(yè)組織方式中帶來更多的創(chuàng)新，從大規(guī)模生產到定制化生產的模式，將加快工業(yè)生產向網(wǎng)絡化、智能化、柔性化和服務化轉變，從而推進我國制造業(yè)和信息業(yè)的融合、制造業(yè)和服務業(yè)的融合。
　　
　?。ǘ┲贫ㄎ覈I(yè)互聯(lián)網(wǎng)扶持政策，創(chuàng)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依靠三項關鍵技術，一是各種傳感器的普及；二是強大的計算與存儲能力；三是不斷延伸的網(wǎng)絡。隨著我國基礎設施建設的不斷投入，中國的航空、電力、鐵路、醫(yī)療、石油天然氣等重點領域為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了廣闊的平臺。但是在這些傳統(tǒng)行業(yè)中，工業(yè)化、信息化融合程度不同，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的應用程度不同，而且每個行業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認識不同，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預期不同，對充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)改造的準備基礎不同，那么在這些關系國計民生的關鍵領域中，選擇哪些行業(yè)先期發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，如何提前規(guī)劃和布局才能充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，以帶動傳統(tǒng)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展值得進一步思考。
　　
　?。ㄈ┲鲗ЧI(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心標準制定，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用規(guī)模
　　
　　正如互聯(lián)網(wǎng)標準促進互聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展一樣，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展也需要各企業(yè)、各行業(yè)的共同參與，制定一個開放的標準，如開放的、具有實時能力、安全的工業(yè)協(xié)議，通俗、統(tǒng)一、易識別的機器表示等。如何調動工業(yè)制造商的積極性，在商業(yè)利益和行業(yè)之間取得平衡，共同制定統(tǒng)一的工業(yè)標準和接口，是我國未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；l(fā)展的關鍵。同時，建議積極參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準的制定，做好頂層設計，滿足我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要，形成技術創(chuàng)新、標準和知識產權協(xié)調的互動機制。
　　
　?。ㄋ模┲匾暪I(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全問題，保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展
　　
　　比起傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息安全問題將更加凸顯?；ヂ?lián)網(wǎng)上的黑客攻擊、數(shù)據(jù)操縱、間諜、病毒、蠕蟲和特洛伊木馬等都有可能成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的潛在威脅，一旦出現(xiàn)安全問題，工業(yè)網(wǎng)絡信息的保密性、完整性、可靠性、可控性、可用性遭到破壞，將造成不可估量的損失。因此，建議加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全問題研究，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基本結構、系統(tǒng)特點、面臨的主要安全威脅進行分析，設立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全專項，提出在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實際應用中的管理控制、運行控制以及技術控制等安全控制方法和要求，遵循“同步規(guī)劃，同步建設，同步運行”的原則，保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展。