工业物联网及其关键技术

马礼　北方工业大学信息学院院长

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一、工业物联网概述

工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性和信息互通互联性等特点。

（一）工业互联网

经常见到的另一个相关概念是工业互联网，该概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC)，将这一概念大力推广开来。除了通用电气这样的制造业巨头，加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT&T等IT企业。工业互联网实际指的是工业互联的网，而不能理解成工业的互联网。

在企业内部，要实现工业设备（生产设备、物流装备、能源计量、质量检验、车辆等）、信息系统、业务流程、企业的产品与服务、人员之间的互联，实现企业IT网络与工控网络的互联，实现从车间到决策层的纵向互联。

在企业间，要实现上下游企业（供应商、经销商、客户、合作伙伴）之间的横向互联。

从产品生命周期的维度来看，要实现产品从设计、制造到服役，再到报废回收再利用整个生命周期的互联。这实际上与工业4.0(Industry 4.0)提出的三个集成的内涵是相通的。

工业互联网未来更多的是关注设计、研发、制造、营销和服务等方面，通过充分的融合，来提高整个工业系统和运行效率，工业互联网最重要的是实现企业信息的数字化。

（二）工业物联网

工业物联网到目前为止还没有统一的定义，在中国电子技术标准化研究院的《工业物联网白皮书（2017）》中尝试定义为：工业物联网是通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，达到资源的高效利用，从而构建服务驱动型的新工业生态体系。

事实上，工业物联网是网络技术发展过程中与工业制造相结合的产物，也有文献定义为“机器、计算机和人员使用业务转型所取得的先进的数据分析成果来实现智能化的工业操作”。工业物联网表现出6大典型特征：智能感知、泛在连通、精准控制、数字建模、实时分析、迭代优化。

在工业4.0或者“工业互联网”的大背景下，工业物联网成为(IIoT)数字化转型中心舞台的一部分。数据是相关产品中的关键资产和生产资料，且在全球连接的产品(在整个生命周期中)的应用分析中是必不可少的功能。

工业物联网是物联网中最大的和最重要的组成部分，虽然从支出的角度来看现在消费者应用是物联网最大的应用领域，而工业物联网的应用主要是从2018年开始的，尽管如此，工业物联网在整个物联网的应用远景中仍然在变得更加重要和先进。

（三）工业互联网与工业物联网的关系

工业物联网指的是物联网在工业中的应用。工业互联网涵盖了工业物联网，但进一步延伸到企业的信息系统、业务流程和人员。

工业互联网的概念实际上与国外提出的万物互联（Internetof Everything，将人、流程、数据和事物结合在一起，使得网络连接变得更加相关、更有价值）理念有相似之处，相当于是工业企业的万物互联。

其实，工业互联网、工业物联网都是在互联网发展到一定阶段，随着技术进步和产业需求，产生的解决工业领域中相关问题的网络。工业物联网是工业互联网的子集，内涵更注重“物”之间的连接与通信，而工业互联网不仅包括工业过程中的“物联”，还包括工业过程中的信息系统、业务流程和人等要素。