干货！一文详解工业互联网及中国未来 -

近日，工业和信息化部、财政部等部委密集发布了《工业互联网发展行动计划》(2018-2020年)、《2018年工业互联网专项工作组工作计划》、《2018年工业转型升级资金工作指南》等多项旨在促进工业互联网发展的产业支持政策，引起市场广泛关注。

业内普遍认为，随着工业互联网成为中国“制造强国”的国家战略高度和产业支持政策的不断实施，工业互联网将进入快速发展时期。

在这里，作者需要指出的是，虽然工业互联网的发展将为中国制造业的“弯道超车”插上翅膀，但它能飞多远取决于三个工业互联网技术标准的支持。

接下来，我们来谈谈什么是工业互联网，了解一下它的前世、今生和未来。

工业互联网是什么？

有许多关于工业互联网的陈述，通用的官方定义是——

工业互联网是连接整个产业系统、整个产业链、整个价值链、支持产业智能发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度整合形成的新兴形式和应用模式，是互联网从消费到生产，从虚拟经济到实体经济的核心载体。

本质上，工业互联网的本质是基于机器、原材料、控制系统、信息系统、产品和人之间的网络互联，通过全面深入的工业数据感知、实时传输交换、快速计算处理和先进的建模分析，实现智能控制、运行优化等生产组织模式的变化。

工业互联网强调设备在底层边缘的接入。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。

工业互联网和互联网有什么区别？

如图 1.与互联网架构系统相比，工业互联网架构增加了一层涉及传感器等设备接入的边缘层，即概念上将物理世界映射到电子世界的过程。与互联网相比，其本质是完全在线电子信息的交互和共享。因此，工业互联网在接入标准、业务模式、网络拓扑、数据特性等方面将不同于互联网。以下是一个简要的分析：

1、标准化程度

就互联网应用而言，HTTP、HTTPS协议已成为统一的应用层访问协议。借助底层TCP/IP协议，用户可以使用浏览器访问互联网，并使用DNS识别分析服务有效地搜索和定位指定的网站，然后完成信息访问。

随着移动互联网的发展，移动应用程序形成了另一个访问门户，但其本质仍然遵循互联网网页应用程序设计架构MVC的原则，具有较高的行业标准化程度。

与互联网相比，工业互联网标准的碎片化更为突出。首先，与互联网本身相比，它是一个简单的IT网络。工业互联网涉及到IT网络和OT网络的整合，自然需要多通信协议和标准的整合。其次，工业互联网的IP化程度与互联网不同，MQTTT等多种应用协议并存、CoAP、Modbus、PROFIBUS、对于私有TCP/UDP等，大多数边缘设备无法支持HTTP协议家族，这也是边缘设备计算能力差异化的侧面反映。最后，工业互联网在设备和服务搜索方面没有DNS等统一的识别分析服务，分析服务也是标准的碎片化，如Handle、OID、由不同组织发起的Ecode等。

2、业务模式

互联网产业属于轻资产产业，工业互联网涉及设备投资，即固定资产和库存管理，属于重资产。

与互联网技术平均每三年迭代一次的高频更新相比，工业互联网技术迭代需要同时发生在边缘设备和服务器的两端。它不仅涉及上层应用软件的升级，还涉及固件甚至硬件的升级。它是技术更新成本和安全稳定性的双高门槛，许多企业不得不在技术先进性方面妥协。

由于技术更新的高成本和高风险，企业在工业互联网技术的初步研究和选择中更加谨慎。毕竟，与互联网技术相比，工业互联网（IIOT）设计周期一般较长。

3、网络拓扑和系统组成

传统互联网采用基于TCP/IP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，其通信转换多为端口转发，基本不涉及协议转换。

基于网关的工业互联网多协议转换正在得到广泛应用，如GE推出的Predix数据采集转换模块 Machine。由于系统的上下通信依赖于网关，工业互联网对网络拓扑比互联网更敏感。同时，由于许多设备访问，数据呈指数级增长，但传输带宽有限，边缘计算节点在工业互联网部署中比互联网更为必要。

4、数据特性

与互联网相比，工业互联网具有完全不同的数据特性。

不同的数据特性直接导致不同的系统架构设计重点，这也是互联网架构不能直接应用于IIOT（工业互联网）的原因之一。以下示例如下：

（1）并发连接。由于IIOT接入大多是并发的，这意味着工业互联网接入设计需要异步通信接入。与Web接入相比，许多成熟的架构主要是同步通信。

(2)数据时序性。IIOT访问的数据时间顺序强，数据生成频率快，测点多，数据量大。传统的关系数据库无法满足时间序列数据的有效存储和处理，因此需要使用InfluxDB等特殊的时间序列数据库。

（3）数据相关性。与互联网相比，IIOT访问的数据维度和类型更多、更广泛。由于它是一个时间序列数据，因此数据在紧急情况下具有很强的相关性。这就要求系统架构支持数据集成，以便深入挖掘数据之间的相关性，更好地支持上层业务系统的决策。

（4）延迟容忍度。工业互联网对系统的延迟要求远高于互联网，因为它涉及OT网络和实时控制。因此，系统延迟通常需要从边缘设备开始进行规划和设计。例如，软实时操作系统Linux有时无法满足需求。基于硬实时RTOS可以有效减少边缘设备数据采集的延迟不确定性。

了解上述工业互联网和互联网的区别，然后思考工业互联网的未来，也许我们可以更深刻地理解它对工业制造业乃至国家发展的重要性。

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