鄔賀銓：工業物聯網的技術與前景

來源：走向智慧論壇

概要：工業物聯網是企業資訊化的程式，我們經歷了流程電子化、管理數字化、生產自動化到企業網際網路化和企業智慧化。

鄔賀銓：工業物聯網靠花錢是買不到的！

12月20日，2017第八屆中國物聯網產業與智慧城市發展年會在京舉行，中國工程院院士、中國網際網路協會理事長鄔賀銓院士做了題為《工業物聯網的技術與前景》主題演講，詳細講解了工業物聯網的組成，與物聯網的區別，以及面臨的調整。

以下為整理的內容：

工業物聯網是企業資訊化的程式，我們經歷了流程電子化、管理數字化、生產自動化到企業網際網路化和企業智慧化。可以看到，工業物聯網正處於企業網際網路化的階段。網際網路到工業網際網路本身就是一個進步，現在從物聯網到工業物聯網也是一個進步。

物聯網的組成可分四大部分：

• 硬體終端，負責資訊採集；

• 通訊服務，傳輸層；

• 雲平臺；

• 軟體系統；

這四個部分在物聯網產業鏈所佔的比例分別為：硬體終端佔5%，通訊服務佔10%，平臺服務佔10%，軟體開發整合增值服務最大，佔到55%。（在鄔院士看來，資料處理分兩個部分，一個是平臺，一個是軟體系統）

第一部分：硬體終端

鄔賀銓院士強調工業物聯網是一張具有感知、監控能力的網路，涵蓋了國內採集控制感測的控制器、泛載技術、行動通訊和智慧分析等技術，不斷地融入到工業生產過程中的各個環節，大幅提高製造效率、改善產品質量、降低產品成本和資源消耗，最終實現將傳統工業提升到智慧化的新階段。我們前面所講的物聯網，即IoT，可以理解為IT加OT，就是資訊科技和運維技術。

關於物聯網和工業物聯網的區別，他提出了以下六點：

• 物聯網目前是面向社會應用的，工業物聯網是面向產業應用的；

• 物聯網涉及到社會基礎設施，工業物聯網涉及到企業資產；

• 物聯網對電磁干擾，實時性、安全性要求都不是很高的，一般在工業物聯網裡頭，需要考慮強的電磁干擾，對實時性和安全性要求高；

• 物聯閘道器注服務，工業物聯閘道器注生產效率

• 物聯網是政府或者業主運營管理，工業物聯網是企業運營管理的。

此外，鄔院士還提到，在工業物聯網有大量的感測器。如果思維傳統一點，我們會認為數控車床來加工工件是比較科學的，實際上工件材料隨著時間溫度的變化是會變化的，所以真正科學的是利用感測器，實時的監控工件的狀況，並且反饋修改計算機數控的程式。目前，感測器第三大應用領域正是工業，排在工業前面的分別是手機及汽車。未來，工業有望超過手機和汽車成為感測器最重要的應用領域。在工業領域，感測器種類眾多，涉及了流量感測器、壓力感測器、溫度感測器，這三者分別佔工業感測器21%、19%、14%的比重，是比例最高的三類感測器。然而，由於品種多、批量少，所以使其表現得相對碎片化，從而也影響到了工業感測器成本的下降。

第二部分：通訊服務

有了感測器也只是產生了訊息，收集訊息還需要通過智慧的儀器、安裝在現場的儀表、分佈控制系統DCS、現場控制系統FCS、可程式設計邏輯控制PLC等來收集相關的資料。收集資料這一過程通過一個匯流排，上到監控和資料採集系統，還有對上連線線，切入，控制，後臺還有很多資料庫。

提到工業物聯網的通訊技術時，鄔院士提到了現場匯流排、工業乙太網，還有窄帶物聯網。他表示前幾年工業物聯網之所以發展得不是很好，原因是沒有很好的通訊技術來支撐其快速發展。

工業物聯網最早的通訊技術是現場匯流排，也起了一定的作用，但是由於標準太多太亂，一直沒有實現標準化。後來，乙太網也就發展了起來，雖然比較傳統，但是成本比較低。在工業領域的應用，由於節點眾多，靠監聽的辦法，使得實時性很差。因此，從乙太網發展到工業乙太網這個過程中，主要從三個方面解決傳統乙太網的問題，包括提高傳輸速度、同步性，同時召喚的體制已不是監聽的體制。然而工業乙太網也面臨著存在多個標準的問題，廠家間出於自身利益的考慮，各個標準並不相容。

說到窄帶物聯網，有基於非授權頻譜的技術，也有基於授權頻譜的技術。在授權頻譜方面，2016年就完成了NB-IoT的標準定製，與之並行的授權頻譜技術還有eMTC。未來將會有基於5G的新空口的eMTC，這是增長的機器類的通訊，eMTC是海量的機器類通訊。eMTC大概2018年才能出來，在6.5G的頻率上，現在知道最高就是260個位元每秒，時延約為10秒，1平方公里可支援100萬個連線數，電池希望10年到15年。除了這些授權頻譜之外，現在3GPP也在研究非授權平鋪，未來發展到5G。

在工業物聯網場景中，主要採用自適應調頻、高精度時間同步、網路分成加密、還有異常監視和報警以及入網鑑權。NB-IoT和eMTC都是用多載波的方法，在一個指定的載頻上發出多個訊道。NB-IoT上行是單載波的，下行是OFDMA，它的優點是廣覆蓋，大連線，低功耗，低成本，比較適合於低吞吐量，不擔心時延的領域，適合遠端抄表、智慧停車。未來，NB-IoT將會增加定位功能和有線通訊。而eMTC可以在LTE同頻段工作，由基站統一分配資源，靠上下行的資料同傳輸獲得覆蓋的增強，同樣具有廣覆蓋、大連線、低功耗、低成本。它速率比較高、有移動性，主要是物與物的通訊、物流追蹤、可穿戴、智慧醫療等。未來，eMTC頻寬將會很窄，甚至比NB-IoT還窄。

第三部分：資料處理

物聯網雲平臺涵蓋了資料分析、雲技術等。一般來講，它對應了雲端計算的不同層次，通常我們能在市面上買到大型軟體企業提供的PaaS，可能還包括IaaS，但是很少會有通用的SaaS層。因為不同行業、不同企業沒法用同一個SaaS提供，所以往往提供PaaS的公司，如GE、SAP等都做PaaS，同時在PaaS上面做一個開放的介面，容納各種各樣的SaaS。而對於如IBM、GE這類傳統制造業企業來說，通常只做SaaS而不做PaaS，所以往往一個工業物聯網的平臺需要跨好幾個提供工業軟體的公司。

另外傳統的雲端計算平臺是集中的，集中有集中的好處，這是集約化的利用，但是同時也存在一定的問題。因為都傳到雲平臺上面，距離比較遠，時延、可靠性等方面的問題自然而然地出現了。安全也是工業物聯網的一個大問題。工業物聯網永遠線上，雖然都不與外網相連，但是物理隔離也可能因為管理疏忽而受到外網病毒攻擊。美國麻省理工評論釋出今年的十大突破性技術，殭屍物聯網就是其中之一。工業物聯網一旦出現安全問題，影響是難以估量，因此需要採用更嚴格的安全防護技術。例如實時的網路效能監視與預警技術，工業資料的分散式感覺技術，阻止非授權實體的識別、跟蹤和訪問，非集中式的認證和實驗模型，能量高效的加密資料保護，異構隱私保護等。

根據麥肯錫資料，如今30%物聯網產業支出在B2B領域。而鄔院士表示，未來將會是倒過來的，B2B將會佔據所有支出的70%，且2020年製造業是工業物聯網最主要的應用領域。

工業物聯網的三大挑戰

從前面的描述看來，缺乏互聯互通的標準和安全是工業物聯網面臨的其中兩大問題。而除此之外，產業資料的所有權的問題，在現在看來也是工業物聯網需要攻克的一大挑戰，目前市場還沒有定論，你的裝置賣給使用者了，你裝置收到的資料是裝置製造商所有還是資料使用者所有。我們缺乏既瞭解IT技術又熟悉企業流程的專業技術人員。因此我們需要建設工業物聯網技術和產品提供方、垂直行業應用方之間的橋樑，需要有針對不同行業和企業的解決方案。

花錢也買不到工業物聯網

物聯網是新時代資訊化的重要特徵，工業物聯網是未來物聯網應用的最重要的方向，是網際網路+先進製造的必要支撐。工業物聯網涉及產業網際網路與物聯網及工業生產運營技術，整合了微電子、計算技術、通訊技術、雲平臺和大資料技術等，代表了資訊科技新的發展領域。工業物聯網本身也是大產業，對經濟發展有很大的貢獻。我國工業物聯網總體上處於起步階段，產業自主創新和網路安全需要特別關注。

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