數(shù)字經(jīng)濟的商業(yè)模式是一切皆服務，基于平臺通過數(shù)據(jù)驅動，重構商務模型和生態(tài)系統(tǒng)。自治系統(tǒng)從標準化、自動化到個性化、自治化，使系統(tǒng)自主實現(xiàn)預定目標，可適應不同情景，通過實踐案例基于經(jīng)驗逐步導入，有望解決重大社會議題，迎接新的社會法律和倫理挑戰(zhàn)。本文從漢諾威的啟示、數(shù)字化轉型、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是推動我國工業(yè)數(shù)字化轉型的有效途徑、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎——總線和通信協(xié)議、兩個高度重視五個方面進行闡述。

1.漢諾威的啟示

漢諾威博覽會始于1947年8月，歷經(jīng)72年的發(fā)展與完善，形成了當今規(guī)模最大的國際工業(yè)展，也是全世界技術領域和商業(yè)領域的風向標和晴雨表，當然也包括了數(shù)字化。值得一提的是，數(shù)字化工業(yè)展提供的各類解決方案，形成了多個展會共同體現(xiàn)的聚集效應，默克爾當總理后連續(xù)十多年每年都親自參加。

4月2日下午，《中德攜手共塑制造業(yè)數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)論壇》在漢諾威開幕。工業(yè)4.0之父孔翰寧的報告是自治系統(tǒng)——潛力與系統(tǒng)。

德國國家工程院在孔翰寧領導期間，2011年到2013年，工業(yè)4.0一直是德國政府研究的戰(zhàn)略項目，但是向全球發(fā)布是在2013年4月份，它是信息技術與運營技術的融合，IT和OT的融合，目標是重構生產(chǎn)流程和工作場所。

圖一我與工業(yè)4.0之父孔翰寧在漢諾威現(xiàn)場

自治系統(tǒng)的核心是新一代的人工智能，這與我們中國工程院原周濟院長倡導的新一代智能制造如出一轍。自治系統(tǒng)通過環(huán)境模式和自主模式，讓隱性知識如何變成顯性的知識。

弗勞恩霍夫學會67個所不到五萬人，我個人認為IPA研究所比較重要，他們研究的項目是五年到十年，主要為企業(yè)做一些前瞻性、新型的，一些在未來可以具體實驗進行生產(chǎn)投產(chǎn)的硬項目研究。IPA下組織結構是變化的，打造多行業(yè)，多領域，多專業(yè)的融合體系，通過聯(lián)合研究所的方式，讓做出來的東西、所有搞生產(chǎn)的人可以服務于不同生產(chǎn)行業(yè)。

什么是數(shù)字化呢？我個人認為就是把我們大學老師研究的數(shù)學、物理、化學等等各方面的學科和算法，包括人工智能算法，網(wǎng)絡算法，神經(jīng)元算法等，研究的所有的算法和方法以及工程師常年形成的知識和技術、技能，變成軟件和模型由電腦來做，這就是數(shù)字化。1946年出現(xiàn)了第一臺電腦，1956年提出了人工智能，當我們把人的算法，方法，知識經(jīng)驗甚至工人的技能都變成軟件和模型，并且這些工作由電腦來做的時候，我們認真思考一下，我們是不是就走向智能了？

　　數(shù)字化要如何做呢？我們首先實現(xiàn)企業(yè)的產(chǎn)品研制、產(chǎn)品設計制造過程、管理體系的數(shù)字化，就是美國十年前所講的產(chǎn)品從基于模型的定義（MBD）到基于模型的企業(yè)（MBE）的轉變，繼續(xù)深入是基于模型的系統(tǒng)工程（ＭＢＳＥ），我們就走向智能了，這些是基礎，只要做到了，我們一腳就踢開了走向智能化的大門。

近幾年德國考察的實踐證明，德國工業(yè)4.0是持續(xù)推進的，現(xiàn)在已經(jīng)不斷改進并深入到了中小企業(yè)。第二個標準問題，這次在德國交流會上，　中國工程院制造業(yè)辦公室董景晨教授做了一個報告：標準化-實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間信息交互的路徑，核心講OPC-UA，在座的很多德國人很感興趣，孔翰寧說：這個標準OPC-UA最可能是在中國首先實現(xiàn)，可能會領先德國。第三點重構數(shù)字化轉型邏輯，數(shù)字化轉型不容易，它不是一個技術問題，技術問題早就解決了，工程師的問題都是好辦的，我們?nèi)钡氖枪芾硭枷?。最后一個是決策者。企業(yè)轉型成功與否核心不是管理，是決策者。決策者不是管理，也不是技術，需要全新的思維方式。習主席幾年前訪問俄羅斯，在莫斯科大學的歡迎大會上就講過：“我們不能身體進入了21世紀，而腦袋還停留在過去?！睕Q策者要更換思想和腦袋，才能在第四次工業(yè)革命的企業(yè)轉型大浪中，乘風破浪，勇往直前。

2.  數(shù)字化轉型

數(shù)字中國是新時代我國信息化發(fā)展的新戰(zhàn)略，是驅動引領經(jīng)濟高質量發(fā)展的新動力。加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是數(shù)字中國建設的創(chuàng)新實踐，有助于構建形成以數(shù)據(jù)為核心驅動要素的新型工業(yè)體系，有助于提高資源配置效率和全要素生產(chǎn)率，實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展動力和發(fā)展方式的轉變。

制造業(yè)數(shù)字化轉型是發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的必然要求，是數(shù)字中國建設的重要內(nèi)容。數(shù)字經(jīng)濟正在從消費領域向著工業(yè)領域延伸。過去互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的20年，其體現(xiàn)是互聯(lián)網(wǎng)技術在消費領域快速擴張。但是，與消費領域不同，互聯(lián)網(wǎng)等信息技術與工業(yè)領域融合的應用場景更多、技術要求更高、價值鏈更長，發(fā)展空間巨大。

圖2 德國政府的戰(zhàn)略項目--確保數(shù)字經(jīng)濟競爭力

數(shù)字技術正在與實體經(jīng)濟深度融合。數(shù)字化技術的大規(guī)模應用，一方面幫助制造業(yè)構筑出產(chǎn)品的數(shù)字模型，研制過程的機理模型，形成一個虛擬的企業(yè)數(shù)字空間，可以大幅降低產(chǎn)品研制成本。另一方面，數(shù)字技術使得企業(yè)與企業(yè)之間的協(xié)同工作，從過去的串行變成了并行，優(yōu)化了管理流程。

數(shù)據(jù)是資產(chǎn)，具有很高的價值；工業(yè)數(shù)據(jù)也是數(shù)字經(jīng)濟中的重要資產(chǎn)。據(jù)ＩＤＧ統(tǒng)計，工業(yè)數(shù)據(jù)的體量遠高于其它各類數(shù)據(jù)，復雜度也不是其它行業(yè)可以比擬的。工業(yè)企業(yè)在數(shù)字化轉型的過程中，產(chǎn)生的海量工業(yè)數(shù)據(jù)基于平臺匯聚在一起，能夠幫助企業(yè)優(yōu)化研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、業(yè)務運營、資產(chǎn)管理、售后服務等各環(huán)節(jié)。

３.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是推動我國工業(yè)數(shù)字化轉型的有效途徑

工信部文件中多次強調：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設“網(wǎng)絡是基礎，平臺是核心，安全是保障?！碑斍?，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián)，構建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務體系，是促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級、實現(xiàn)高質量發(fā)展的重要驅動，成為推動工業(yè)數(shù)字化轉型的有效途徑。

圖3 數(shù)字化轉型與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

第一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是基于云的制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化基礎設施，為企業(yè)提供了跨設備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的全面互聯(lián)互通平臺，使企業(yè)可以在全局層面對設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動進行優(yōu)化，為企業(yè)的技術創(chuàng)新和組織管理變革提供了基本依托。同時，企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，獲得了在更大范圍內(nèi)打破物理和組織邊界的能力，便于打通企業(yè)內(nèi)部、供應鏈上下游、供應鏈之間的數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)資源有效協(xié)同，形成無邊界組織，實現(xiàn)價值創(chuàng)造從傳統(tǒng)價值鏈向價值網(wǎng)絡拓展。

　　第二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)轉型升級的現(xiàn)實路徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術與現(xiàn)代工業(yè)技術深度融合的產(chǎn)物，是一套涵蓋數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化等通用目的技術的綜合技術體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質是通過構建精準、實時、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高全要素生產(chǎn)率，推動經(jīng)濟發(fā)展質量變革、效率變革、動力變革。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可挖掘傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展?jié)摿Γㄟ^引入新技術、新管理、新模式，為制造業(yè)插上互聯(lián)網(wǎng)的翅膀、注入信息化的基因，加快傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級步伐。另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速先進制造業(yè)發(fā)展步伐，催生了智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸、數(shù)字化管理等新型制造模式，推動制造業(yè)開啟智能化進程。

　　第三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展加快數(shù)字中國建設創(chuàng)新步伐，平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。國務院印發(fā)《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》以來，在政產(chǎn)學研用各方的共同努力下，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展加快，已從概念的普及進入實踐的生根階段。

第四是新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，應對未來挑戰(zhàn)，隨著IT與OT的深度融合，隨著越來越多的工業(yè)設備接入互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流量和設備量激增，網(wǎng)絡管理面對很大的挑戰(zhàn)。如何有效管理龐大的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？如何對網(wǎng)絡中可能存在的潛在風險進行預測？如何最快速地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中的問題并快速診斷和恢復網(wǎng)絡連接？針對以上種種挑戰(zhàn)，西門子結合自身經(jīng)驗和前一代網(wǎng)絡管理軟件SINEMA Server推出了全新的SINEC NMS網(wǎng)絡管理平臺，它是一種Web服務應用，基于分布式的管理架構可以輕松地擴展網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)，適合大型網(wǎng)絡管理。SINEC NMS支持開放的OPC UA北向接口，將數(shù)據(jù)提供給上層系統(tǒng)。結合了SINEMAServer和RUGGEDCOM NMS 的功能于一身，SINEC NMS旨在應對未來的各種挑戰(zhàn)。

４.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎——總線和通信協(xié)議

我們試圖從另一個視角來分一下工業(yè)等級：機械化－電氣化－自動化－數(shù)字化－智能化；實際上流程工業(yè)領域幾十年前就聯(lián)上了網(wǎng)，但那不是數(shù)字化，是自動化的范疇。復雜的工業(yè)現(xiàn)場和多樣的工業(yè)設備是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設中的一大阻礙。據(jù)初步了解，全世界有超過１００種工業(yè)總線，各類終端設備的通訊協(xié)議大概4000～5000種左右；全部5000余種驅動（工業(yè)數(shù)據(jù)的采集、解析和轉換），包括PLC、變頻器、板卡、智能模塊、智能儀表、標準協(xié)議、機器人、機床等。

圖4 工業(yè)總線與通訊協(xié)議

　　目前已開發(fā)出40多種現(xiàn)場總線。其中，符合IEC61158國際標準規(guī)定的有8種總線：

1）德國西門子公司支持的Profibus

2）基金會現(xiàn)場總線FF

3）德國Phoenix Contact公司支持的Interbus

4）美國Rockwell公司支持的Controlnet

5）法國Alstom公司支持的Worldfip

6）Fisheer-Rosemount公司支持的FF HSE

7）美國波音公司支持的Swift Net

8）丹麥的Peocess。

　　此外，還有幾種在工業(yè)控制領域廣泛應用的總線，如：

1）德國Bosch公司為汽車應用而開發(fā)的CANBUS

2）美國E自chelon公司開發(fā)的Lon Works總線等

　　大概有二十幾種儀表通訊協(xié)議，常用的儀表通訊協(xié)議：modbus通訊協(xié)議／RS-232通訊協(xié)議／RS-485通訊協(xié)議／HART通訊協(xié)議／MPI通信／串口通信／PROFIBUS通信／工業(yè)以太網(wǎng)／ASI通信／PPI通信／遠程無線通信／TCP／UDP／S7／profibus／pofinet／MPI／PPI／Profibus-DP／Devicenet／Ethernet／FF-H1。

５.  兩個高度重視

　　無論是本文論述的數(shù)字化轉型-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-總線與協(xié)議，其核心與價值點都在于“心臟”和“大腦”，心臟就是集成電路芯片，大腦就是基礎工業(yè)軟件。因此，第一要高度重視“心臟”和“大腦”。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)一樣，要通過TCP/IP協(xié)議。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的特點是工業(yè)設備的安全，面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡領域，難點在于終端安全。因為終端涉及到很多私有協(xié)議和技術，加裝工業(yè)防火墻等軟硬件設備，并不能保證絕對安全。關鍵在于終端設備被攻擊后，底層的控制設備能否不被攻破，在這上面要加裝工業(yè)系統(tǒng)的防護設備?，F(xiàn)在企業(yè)基本沒有這種防護。且不說通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)攻擊核電站、軍事設施和武備系統(tǒng)，僅僅通過互聯(lián)網(wǎng)攻擊城市供電網(wǎng)絡、攻擊紅綠燈，交通系統(tǒng)，水電氣暖，網(wǎng)聯(lián)汽車和無人駕駛汽車的到處亂闖，就可以非常容易的造成國家的極度混亂。因此，第二個高度重視就是工業(yè)設備的“安全是保障”。

結語：中國數(shù)字化進程、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還任重道遠。雖然國際風云變幻，表面上市場在下滑，但我們看到了逆境中的進步。我們看到了很多中國制造企業(yè)，在落地務實穩(wěn)健發(fā)展，他們是中國智能制造產(chǎn)業(yè)、數(shù)字化轉型的典范。早日擁有自主產(chǎn)權、擁有自主研發(fā)的核心技術才能形成永續(xù)發(fā)展的全球產(chǎn)業(yè)鏈。