干货！一文详解工业互联网及中国未来

2018-06-25 09:03

来源：亿欧网

近期，工信部、财政部等部委密集出台《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》《工业互联网专项工作组2018年工作计划》《2018年工业转型升级资金工作指南》等多项旨在推进工业互联网发展的产业支持政策，引发市场广泛关注。

业内普遍认为，随着工业互联网上升为我国“制造强国”的国家战略高度，以及产业支持政策的不断落地，工业互联网将进入快速发展期。

在此，笔者需要指出的是，虽然工业互联网发展将为中国制造业“弯道超车”插上翅膀，但究竟能飞多远，取决于三大工业互联网技术标准的支持。

下面，让我们从什么是工业互联网谈起，来了解它的前世、今生以及未来。

什么是工业互联网？

关于工业互联网的表述有很多，通用的官方定义为——

工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。

从本质来看，工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化等生产组织方式变革。

工业互联网在底层边缘层强调设备的接入。从这个意义上说，工业互联网和工业物联网的定义更加拟合，可以交换使用。

工业互联网与互联网有何异同？

如图 1所示，工业互联网的架构相比互联网架构体系，多了一层涉及到传感器等设备接入的边缘层，即从概念上多了把物理世界映射到电子世界的过程，对比互联网，其本质则是完全线上的电子信息的交互与分享。因此，工业互联网在接入标准、业务模式、网络拓扑、数据特性等方面相比互联网会有所不同。下面逐一做简要分析：

1、标准化程度

就互联网应用来说，HTTP、HTTPS协议已成为统一应用层接入协议，借助底层TCP/IP协议族，用户使用浏览器接入使用互联网，同时利用DNS标识解析服务，可以有效的做到搜索、定位到指定网站，进而完成信息的获取。

移动互联网的发展，使得手机App形成另一种接入入口，但是其本质依然遵循互联网网页应用设计架构MVC原理，行业标准化程度高。

对比互联网，工业互联网标准碎片化较为突出。首先，对比互联网本身就是单纯的IT网络，工业互联网涉及到IT网络和OT网络的融合，自然需要融合多通信协议和标准。其次，工业互联网IP化程度与互联网不可同日而语，多种应用协议并存，如MQTT、CoAP、Modbus、PROFIBUS、私有TCP/UDP等，多数边缘设备无法支持HTTP协议族，这也是边缘设备计算能力差异化的侧面反映。最后，工业互联网在设备、服务寻址方面没有类似DNS这样的统一标识解析服务，解析服务同样标准碎片化，例如Handle、OID、Ecode等分别由不同组织发起。

2、业务模式

互联网行业属于轻资产行业，而工业互联网涉及到设备投入，即涉及固定资产和库存管理，属于重资产。

相比互联网技术平均每隔3年迭代一次的高频率更新换代，工业互联网技术迭代需要同时发生在边端设备和服务器两端，涉及到的不仅是上层应用软件方面的升级，还涉及到固件甚至是硬件方面的升级，在技术换代成本和安全稳定性上是双高门槛，很多企业不得不在技术先进性上妥协。

也正因为技术换代的高成本、高风险，企业在工业互联网技术前期预研和选型上更为慎重，毕竟相比互联网技术，工业互联网（IIOT）的设计周期普遍较长。

3、网络拓扑和系统构成

传统互联网由于采用建立在TCP/IP上的HTTP通信机制，使用B/S或C/S模式，对网络拓扑的敏感性和依赖性较低，其通信转换大多为端口转发，基本不涉及协议转换。

工业互联网基于网关的多协议转换正获得普遍应用，例如GE推出的数据采集转换模块Predix Machine。由于系统上下层通信依赖网关，因此工业互联网对网络拓扑较互联网更敏感。同时，由于众多设备接入，数据成指数级增长，但是传输带宽却是有限的，因此边缘计算节点在工业互联网部署中，相比互联网更具必要性。

4、数据特性

工业互联网与互联网相比，有着完全不同的数据特性。

数据特性的不同直接导致系统架构设计侧重点的不同，这也是为什么互联网架构不能直接应用于IIOT（工业互联网）的原因之一，在此列举以下几个例子：

（1）并发连接。由于IIOT接入并发居多，这意味着工业互联网接入设计需采用异步通信接入。相比Web接入，很多成熟的架构多以同步通信为主。

（2）数据时序性。IIOT接入的数据有着很强的时间顺序，数据产生频率快，测点多，数据量巨大。传统关系型数据库无法满足对时间序列数据的有效存储与处理，因此需要使用专门的时序性数据库例如InfluxDB等。