【工業網際網路】工業網際網路+先進製造業助力產業轉型升級

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加快發展資訊物理系統 夯實工業網際網路平臺應用

2018-03-06 孫文龍 中國電子報

【編者按】當前，全球工業網際網路正處在格局未定的關鍵期、規模化擴張的視窗期、搶佔主導權的機遇期。作為工業網際網路三大要素，工業網際網路平臺是全要素連線的樞紐，是工業資源配置的核心，正成為領軍企業競爭的新賽道、產業佈局的新方向、製造大國競爭的新焦點。為此，中國電子報特推出“工業網際網路平臺建設與推廣專欄”，工信部信軟司、業界專家受邀對推動工業網際網路平臺建設進行系列解讀，共同探討工業網際網路平臺未來發展。

建設現代化經濟體系、大力發展實體經濟，是黨的十九大做出的重要戰略部署。製造業是實體經濟的主體，是新一輪工業革命的主戰場。國務院在2017年11月印發《關於深化“網際網路+先進製造業”發展工業網際網路的指導意見》，將工業網際網路作為新工業革命的關鍵支撐和深化“網際網路+先進製造業”的重要基石;在2016年5月印發《關於深化製造業與網際網路融合發展的指導意見》，將資訊物理系統(以下簡稱CPS)作為製造業與網際網路融合發展的重要基礎。兩個指導意見對我們探索製造業轉型升級的發展路徑和技術體系具有深遠意義。

01

資訊物理系統是支撐新工業革命的

綜合技術體系

新一代資訊科技與製造業深度融合引發了新一輪的工業革命，世界各國積極應對，大力構建以數字化、網路化和智慧化為特徵的新型工業基礎設施，並呈現出異曲同工的發展態勢。

美國基於網際網路方面的優勢，提出以網路和資料為核心的工業網際網路，從商業模式上發力，“自上而下”地重塑製造業。美國是網際網路大國，有著良好的數字化基礎，但製造業相對薄弱，因此美國選擇了以網際網路帶動製造業的戰略路徑，以龍頭企業帶動中小企業，構建基於平臺的全新生態體系，全面提升工業的價值創造能力。由產業界提出的工業網際網路是以全新的業務模式為驅動，通過構建具有工業資源優化配置能力的雲端平臺，實現工業應用與服務的雲化;通過開放性介面將機器、裝置、系統和人等進行連線，將物理世界與資訊世界聯絡在一起。GE的Predix平臺被比作工業領域的“Android系統”，就是以業務模式創新為核心，面向所有的工業企業和開發者，開發和共享各種專業應用，接入各類工業資產裝置和供應商，提升產業鏈的整體效率與經濟量值。而美國政府非常重視資訊科技的基礎研究，將CPS作為新一代技術革命的突破點，大力支援CPS理論、架構和測試床等方面的研究;同時加大投入、積極開拓CPS在工業領域的應用，為工業網際網路的崛起奠定了紮實的技術基礎。

德國基於強大的製造業優勢，提出以CPS為核心的工業4.0，從裝備末端發力，“自下而上”逐步改造製造業。德國擁有強大的裝備製造業，在戰略路徑上是以製造業數字化改造為切入點，以中小企業為主，有步驟、有層次地對價值網路中的所有實體進行數字化、網路化和智慧化改造，提升企業設計、生產、銷售和服務等各個方面的運作效率。工業4.0就是基於CPS框架和技術，將工業資源數字化並拆分為多個元件和模組，實現物理實體在資訊空間中的數字對映;再對不同功能的元件、模組進行連線，實現對工業資源的系統化管理;最後構建CPS平臺，將所有參與價值創造的實體構成網路，實現所有相關資訊的共享，以從資料中創造最大價值。德國西門子就是藉助MindSphere平臺優勢，基於互聯的上千萬臺裝置和系統，開發以客戶需求為導向的定製化服務，面向不同客戶提供數字化解決方案，深耕價值鏈的縱向延伸。

我國作為製造大國和網路大國，堅持走資訊化和工業化融合的道路，不斷深化融合的內涵、模式和技術，推動製造業向高質量發展。從中國工業近20年的發展歷程來看，工業化演進的同時，迎來了資訊科技的發展浪潮，尤其是近些年網際網路飛速發展，在許多領域已形成成熟的應用。相比之下，我國工業體系完整、規模龐大、基礎雄厚，但對資訊科技的應用水平和速度相對緩慢，不同地區以及不同領域的發展水平也不均衡，不同企業資訊化水平參差不齊，只憑單一路徑不能解決所有問題，要實現一快一強兩大產業相互促進，唯有融合發展。《中國製造2025》將“推進資訊化與工業化深度融合”作為重要任務之一，並提出“基於資訊物理系統的智慧裝備、智慧工廠等智慧製造正在引領製造方式變革”。兩化融合是我們一直堅持的戰略主線，而CPS是支撐兩化融合的綜合技術體系。CPS是通過整合先進的感知、計算、通訊、控制等資訊科技和自動控制技術，構建了物理空間與資訊空間中人、機、物、環境、資訊等要素互相對映、適時互動、高效協同的複雜系統，實現系統內資源配置和執行的按需響應、快速迭代、動態優化。通過對CPS基礎理論、共性技術、標準和測試驗證平臺等的研究，對行業應用和解決方案上的探索，打造了製造業與網際網路融合發展的基礎。

儘管美德與我國在新型工業化道路上的實現路徑不盡相同，但製造業轉型升級的目標是一致的，都是基於自身優勢做出戰略選擇，並帶動跟隨者，提出適宜的技術支撐體系和實現模式。CPS已成為搶佔新一輪工業革命制高點的重要技術支撐。

02

資訊物理系統是工業網際網路平臺

建設與應用重要保障

“打造平臺體系”是發展工業網際網路的核心任務。工業網際網路平臺是工業全要素連結的樞紐，是工業資源配置的中心，是新型工業基礎設施的核心。將CPS方法論、機理、模型和技術融入到工業網際網路平臺建設和應用中，在關注價值網路橫向提升的同時，又延伸了專業領域縱深發展。

CPS系統化推進思路為統籌工業網際網路平臺佈局提供了方法論。工業網際網路平臺對互聯互通、互操作和可移植等方面的需求決定了要在統一的參考架構下進行平臺建設的技術路徑和技術實現選擇。CPS的推進恰好是以參考架構為核心，協同開展技術、標準、工程實踐和應用推廣，並實現使用者、提供方、科研機構等多方角色的融合協作，是一個統籌全域性、協同區域性的系統工程。這種系統化的思路為全面佈局工業網際網路平臺各項工作提供參考，有助於工業網際網路平臺進行規範化的建設，並提升工業網際網路平臺業務框架、解決方案等的通用性。

CPS層次化逐級演進方式為工業網際網路平臺發展提供了路徑。工業網際網路平臺的構建不可能一蹴而就，必定是一個反覆迭代和優化的過程，尤其是平臺的功能，在工業PaaS和SaaS尚未成熟的現狀下可逐層完善、逐級疊加。CPS的層級化思路可為工業網際網路平臺的演進路徑提供依據。CPS將複雜系統劃分為最小單元，並按照單元級、系統級、系統之系統級(SoS級)的層次逐步實現在複雜工業場景下的應用。在工業網際網路平臺建設過程中可識別關鍵共性元件，基於複用的思想，根據大中小企業的不同特點和需求進行重構，其發展演進就是打造不同元件，不斷將元件進行連線、整合和優化的過程。

CPS核心技術為建平臺和用平臺提供全面支撐。一是為供給方建設平臺提供了技術支撐。CPS通過感知和自動控制、工業網路等“一硬”和“一網”技術，可將製造末端的資料接入，在虛擬的資訊空間構造一個新的製造體系，有效支撐了平臺資料的匯聚和流動;通過工業軟體等“一軟”技術，可構建資料流動的規則體系，實現資源的有效配置;通過大資料和數字孿生等“一平臺”技術，可將物理世界的隱性資料顯性化、知識化，並能反向控制物理世界，為工業App的創新應用提供實現手段。二是為需求方提供了接入基礎。企業用平臺的前提是具備數字化的基礎，能夠與平臺進行互聯和互操作。例如，要對裝備進行遠端監測診斷，首先需要裝備具有向上傳輸資料和向下接收指令的能力。CPS為中小企業進行數字化改造的實踐在工業4.0中已有印證，可為裝備、車間、工廠乃至企業提供全面的數字化解決方案。

03

以標準促進資訊物理系統

與工業網際網路平臺協同發展

全球工業網際網路平臺發展正處於格局未定、規模化擴張的視窗期，現階段正是搶佔主導權的好時機。推進工業網際網路平臺建設既要融合老方法，又要拓寬新思路，而標準作為產業發展的支撐，在經驗沉澱和創新發展間起到了橋樑作用。

標準構建“通用語言”。標準是建立溝通的基礎，通過術語的定義、參考架構的對比分析，有助於參與CPS和工業網際網路平臺的工作者之間形成統一的交流語言，為共同研發、協同創新奠定基礎。標準是互聯互通的前提，通過規範互操作和可移植性的要求，有助於促進平臺與接入端、平臺內部、平臺與平臺間的資料交換和多種應用程式移植。

標準促進技術沉澱和轉化。CPS的標準協議相容、異構系統整合、資料互操作、物理單元建模以及工業資訊保安等共性關鍵技術，也是工業網際網路平臺技術體系的關鍵組成。由此形成的技術標準可直接為工業網際網路平臺所用，一方面加快了技術成果的轉化速度，降低了工業網際網路平臺研發門檻;另一方面在工業網際網路平臺新商業模式的新要求下，促進核心關鍵技術的迭代創新和應用創新，進一步提升工業網際網路平臺產業競爭力。加強CPS與工業網際網路平臺在技術標準、安全標準和應用標準上的相互配合，匯聚優質資源，協同共促產業發展。

標準帶動試驗測試。試驗測試是實際應用推廣前的重要保障環節，也是產品進入市場前的監管保障。CPS技術體系涵蓋了工業網際網路平臺體系中的重要技術點和元件，並在多年的探索過程中，形成了多項技術及應用的測試驗證平臺。標準可以凝練測試經驗和測試規範，為開展測試驗證服務提供依據;另一方面，以標準為基礎，規範整合測試床、測試軟體、測試工具集和測試資源庫等，可以共同提升CPS和工業網際網路平臺的產品和解決方案測試能力，有助於應用推廣。

(作者孫文龍，系中國電子技術標準化研究院副院長 )

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OPC UA TSN是工業網際網路的基礎

工業網際網路成為了熱點—事實上，想要實現“資訊互聯”的努力已經有很多年了，然而，這並非易事，因為製造業的細分造成了垂直領域的壁壘，IT試圖訪問OT遇到的障礙超出了大多數人的想象，因此，對於如何突破這些壁壘，我們很有必要了解基礎互聯的問題，必須瞭解OPC UA和TSN目前正在國際前沿廠商所尋求的面向未來互聯的解決方案。

圖1-金字塔架構到分散式架構

有的專家認為圖1左側為傳統的工廠架構，這一架構將在未來為右側的雲端計算/邊緣計算架構所替代，其實，集中控制與分散式計算是會共存的，並非非此即彼的對立，然而，無論是哪一種方式，互聯必須得以有效的實現。

 

1、IT與OT實現融合的障礙在哪裡？

在過去推動的程式裡，我們聽到最多的是關於底層協議的抱怨，“協議都不開放”、“不知道採集的資料是什麼？”、“我們的時間都耗費在了配置引數上”，這種困境使得人們所描繪的美好互聯世界變得讓人煩躁不安—“這真的是我們期望的互聯世界嗎？”。

（1）機器間的協議障礙

現實的工廠遠非理想的世界，有些情況是連通訊介面都沒有，而如果有的話，那也經常會不同，有時候，你甚至發現同一家公司的不同代次的產品都存在這樣的連線問題。

（2）語義互操作的障礙

就像英語你可以說“Hello！”表示問候，中文說“你好！”，不同國家的人都會有不同的語言，不同的機器也有不同的語言，就像有的用“英寸”，而另一個採用“釐米”做單位，這些語義之間的差異使得你不能說“A機器走了2英寸，而B機器走了2釐米，他們相同的位移”，儘管從獲得的資料上來說都是“2”，但是，這兩者卻完全不同的尺寸。

（3）多個網路

對於製造業工廠的CIO來說，最理想的世界肯定是不要那麼多網路協議，也不要那麼多網路介面，更不想為了讓不同的介面和協議進行連線而開發“介面卡”以及“協議軟體介面”，這還僅僅是OT端，而IT與OT採用的是非一致的網路以及網路層次（ISO-OSI模型）。

 

IT與OT間的網路所拼接的組合數會是一個巨大的數字，這使得美好的IT與OT融合在過去的20年裡被討論，卻直到今天尚未有效實現互聯。

2、OPC UA-解決語義互操作問題

為了解決互操作也開發了很多標準，就目前而言，聲勢最大也被廣泛認可的是OPC UA，OPC UA基金會屬於非盈利組織，而OPC UA本身也是不為公司掌握的獨立技術，成為IEC62451標準以及中國國家標準，而且在德國工業4.0組織和美國工業網際網路組織IIC均將OPC UA列為了實現語義互操作的標準規範。

圖2是關於為什麼採用OPC UA的總結，讀者可以大致瞭解到它的全域性優勢。

圖2-為什麼選擇OPC UA？

 

OPC UA在如圖2中已經描述了它的優勢，但很多人仍然僅僅把它理解為一個通訊的規範，而事實上，OPC UA真正的核心在於“資訊建模”。

圖3是OPC UA的基礎架構，包括內嵌資訊模型、行業資訊模型與供應商資訊模型幾個層面的資訊模型。

圖3-OPC UA解決資訊模型問題

資訊模型是什麼？如果用OPC UA的技術來介紹可能不大易於理解，但是，如果我們想實現機器人與注塑機進行協同的工作的時候，我們必須清楚，他們之間需要哪些資料來保證他們之間的工作一致性呢？這就是資料的應用問題，而同樣道理，我們希望實現OEE的統計，那麼OEE的計算就是一個資訊模型，我們需要與之相關的資料，而垂直行業的資訊模型則在於具體的包裝、塑料、印刷行業所採集的物件定義不同。

圖4-獲得結構化資料是資料應用的前提

簡單理解資訊模型就是為了實現特定任務，而對資料所進行的標準封裝，OPC UA提供了一個如何封裝資訊模型的標準，除了已經納入到OPC UA架構下的PackML、MTConnect、Euromap、Automation ML等之外，OPCUA還支援行業自定義的資訊模型，OPC UA採用物件導向的思想，使得這些開發變得簡單。

 

在工業4.0中針對設計、生產、製造各個環節的銜接，必須基於資訊的標準與規範才能實現協同，那麼，如何定義資訊之間的協同標準開發了Administration Shell，而這個管理殼同樣基於OPC UA的規範來設計並實現在各個管理業務單元之間的資料傳輸。如圖5所示。

圖5-OPC UA TSN構成的智慧整合架構

3、TSN技術

在圖5中，我們看到了OPC UA也同時看到TSN，儘管目前TSN尚未正式投入大量應用，但主流的IT廠商如CISCO、華為以及自動化業界的主流廠商均參與TSN的開發，並逐漸推出其TSN產品。

 

3.1TSN產生的背景

要了解TSN推出的意義，就先了解一下目前在網路通訊上的障礙：

（1）.匯流排的複雜性

匯流排的複雜性不僅給OT端帶來了障礙，且給IT資訊採集與指令下行帶來了障礙，因為每種匯流排有著不同的物理介面、傳輸機制、物件字典，而即使是採用了乙太網來標準各個匯流排，但是，仍然會在互操作層出現問題，這使得對於IT應用，如大資料分析、訂單排產、能源優化等應用遇到了障礙，無法實現基本的應用資料標準，這需要每個廠商根據底層裝置不同寫各種介面、應用層配置工具，帶來了極大的複雜性，而這種複雜性使得耗費巨大的人力資源，這對於依靠規模效應來運營的IT而言就缺乏經濟性，因此，長期以來，雖然大家關注，卻很少有公司能夠在這一領域獲得較大的成長。

 

（2）.週期性與非週期性資料的傳輸

IT與OT資料的不同也使得網路需求差異，這使得往往採用不同的機制，對於OT而言，其控制任務是週期性的，因此採用的是週期性網路，多數採用輪詢機制，由主站對從站分配時間片的模式，而IT網路則是廣泛使用的標準IEEE802.3網路，採用CSMA/CD，即衝突監測，防止碰撞的機制，而且標準乙太網的資料幀是為了大容量資料傳輸如Word檔案、JPEG圖片、視訊/音訊等資料。

 

（3）.實時性的差異

由於實時性的需求不同，也使得IT與OT網路有差異，對於微秒級的運動控制任務而言，要求網路必須要非常低的延時與抖動，而對於IT網路則往往對實時性沒有特別的要求，但對資料負載有著要求。

 

由於IT與OT網路的需求差異性，以及匯流排複雜性，使得過去IT與OT的融合一直處於困境。

 

這是TSN網路因何在製造業得以應用的原因，因為TSN解決了上述幾個障礙：

（1）.單一網路來解決複雜性問題，與OPC UA融合來實現整體的IT與OT融合。

（2）.週期性資料與非週期性資料在同一網路中得到傳輸；

（3）.平衡實時性與資料容量大負載傳輸需求

 

明白這個背景，就會明白TSN為何被OT廠商所共同關注，希望將其引入製造業以解決現實中的融合問題，否則，網路將成為推動智慧製造的第一個難點。

 

IEEE802.1本身是為了Audio/Video領域而設計的標準，在2005年即成立，並一直致力於開發針對音訊/視訊橋的IEEE802.1AVB標準的開發，由Avnu聯盟負責其相容性以及市場推廣。

IEEE802.1AVB逐漸受到了其它領域的產業關注，並對此產生興趣，但是，AVB並非是一個適合於所有產業的名字，在2012年IEEE AVB TG被重新命名為TSN TG，在2015年InterworkingTG與TSN TG合併成為新的TSN任務組。

 

 

在智慧製造時代，我們說IT與OT融合來實現整個資料透明下的協同製造，但是，對於智慧製造而言所遇到的問題卻使得IT與OT的融合產生了諸多的障礙，這包括以下幾個方面

 

3.2TSN的目標問題

 

TSN主要解決時鐘同步、資料排程與系統配置三個問題，如圖6：

圖6-TSN網路所聚焦的三個問題

（1）所有通訊問題均基於時鐘，確保時鐘同步精度是最為基礎的問題，TSN工作組開發基於IEEE1588的時鐘，並制定新的標準IEEE802.1AS-Rev。

（2）資料排程機制：為資料的傳輸制定相應的機制，以確保實現高頻寬與低延時的網路傳輸。

（3）系統配置方法與標準，為了讓使用者易於配置網路，IEEE定義了相應的IEEE802.1Qcc標準。

 

3.2TSN相關標準

TSN目前由IEEE在制定相關標準，IEC也開始將其納入到標準體系中，並與IEEE展開合作，凡是IEEE標準的技術，都將不再屬於某家公司，而是一個統一的標準，供所有人可以去實現和應用，當然，會有一些晶片廠商和技術服務商為大家提供開發支援。

如圖7所示，分散式網路中的時鐘精確同步是一個基準問題，IEEE針對工業應用對此進行了升級優化使得其更為適應多主的情況，並對冗餘能力進行了增強。這項標準為IEEE802.1AS-Rev。

圖7-IEEE802.1AS-Rev的分散式時鐘網路

 

3.2.1IEEE802.1Qbv時間感知佇列

TSN的核心在於時間觸發的通訊原理，在TSN網路中有“Time-aware Shaper-TAS”概念，這是確定性報文序列的傳輸方式，被標準化為IEEE802.1Qbv。其機制如圖9所示。

 

圖:8-IEEE802.1Qbv的傳輸機制

通過時間感知整形器(Time Aware Shaper)概念使得可通過TSN使能交換機來控制佇列報文，乙太網幀被標識並指派給基於優先順序的VLAN Tag，每個佇列在一個時間表中定義，然後這些資料佇列報文的在預定時間視窗在出口執行傳輸。其它佇列將被鎖定在預定時間視窗裡。因此消除了週期性資料被非週期性資料所影響的結果。這意味著每個交換機的延遲是確定的，而在TSN網路的資料包文延時被得到保障。TAS介紹了一個傳輸門概念，這個門有“開”、“關”兩個狀態。傳輸的選擇過程-僅選擇那些資料佇列的門是“開”狀態的資訊。而這些門的狀態由網路時間表進行定義。關閉到非時間表的門是另一種提供對時間嚴苛型報文進行頻寬與延時保障的方法。TAS保障時間嚴苛報文免受其它網路資訊的干擾，它未必帶來最佳的頻寬使用和最小通訊延遲。當這些因素非常重要時，搶佔機制可以被使用。

 

圖9-IEEE802.1 Qbv-Time Aware Shaper工作機制

如圖9所示，在網路進行配置時佇列就分為ScheduledTraffic、Reserved Traffic、Best-effortTraffic三種，對於Schedule而言則直接按照原定的配置時間通過，其它則按優先順序。Qbv主要為那些時間嚴苛型應用而設計，其必須確保非常低的抖動和延時。Qbv確保了實時資料的傳輸，以及其它非實時資料的交換。

 

3.2.2IEEE802.1Qbu轉發與佇列機制

對於高頻寬的非時間嚴苛型應用而言，Qbu的搶佔式方式可以解決其傳輸的問題。當出現優先順序更高的資料包傳輸時立即中斷當前傳輸，被中斷的傳輸從中斷點處被重發。

圖10-Qbu的傳輸序列

IEEE 802.1Qbu與IEEE 802.3br（穿插快速報文任務）一同工作於一個標準化的搶佔機制上。該標準解決IEEE802.1Qbv所描述的TAS為避免傳輸抖動而在嚴苛型資料幀到來之前鎖存了低優先順序序列的問題（在一個最大干擾幀的持續時間內）。在需要預定的訊息的最小延遲的情況下，TAS機制可能不是最佳的解決方案。因此，在支援由IEEE 802.1Qbu定義的優先順序的鏈路上，可以中斷標準乙太網或巨型幀的傳輸，以允許高優先順序幀的傳輸，然後在不丟棄之前傳輸的被中斷的訊息。有幾種用於搶佔正在進行的傳輸的通訊選項是有利的，例如，以允許即時傳輸預定的訊息並確保最小的通訊延遲，或者促成

具有大量預定流量的網路鏈路上的最大頻寬使用率。

圖11-可搶佔MAC與快速MAC

如圖11所示，快速幀的MAC資料通道可以搶佔Preemptable MAC的資料傳輸。

正在進行的傳輸可以被中斷，報文按等級可被分為可被搶佔和搶佔幀，搶佔生成框架，最小乙太網幀受到保護的，127位元組的資料幀（或剩餘幀）不能被搶佔。採用標準乙太網PHY。

3.2.3IEEE802.1Qcc系統配置

Qcc用於為TSN進行基礎設施和交換終端節點進行即插即用能力的配置。採用集中配置模式，由1或多個CUC(集中使用者配置)和1個CNC(集中網路配置)構成。CUC制定使用者週期性時間相關的需求並傳輸過程資料到CNC，CNC計算TSN配置以滿足需求。CUC用於OPC UA Pub/Sub，另一個用於OPC UA C/S，也會有其它用於應用協議如安全。配置採用標準化的配置協議（TLS上的NETCONF）以及匹配的配置檔案（YANG）），如果單一裝置則CUC和CNC並不牽扯協議。如果CUC和CNC是在分散式網路，RESTCONF用於他們之間的通訊協議。

圖12-IEEE802.1 Qcc-CNC用於TSN網路與使用者配置的協議

圖12顯示了IEEE802.1Qcc的CNC與CUC的配置，對不同的Qbv,Qbu,QCB的配置。

 

當然了IEEE關於TSN相關的標準還包括其它，可以在IEEE官方網站獲得相關資訊。

 

圖13-貝加萊2017年SPS展展出200 OPC UA TSN演示系統

圖13為2017年紐倫堡SPS展會上貝加萊展出的OPC UA TSN演示系統，針對200個I/O站、5個高清視訊，達到100μS的資料重新整理能力。

 

 

4、OPCUA+TSN是構成工業網際網路的基礎

 

如果我們回到最初Internet被建立時的ISO/OSI七層協議模型，我們就會發現，在OPC UA與TSN構成的網路中，正是實現了這一“Internet”協議的七層結構。

TSN解決的是資料鏈路層的問題，結合標準的乙太網物理層，但是，我們去看TSN的參考網路以及機制可以看到它能支援到網路交換機制的Network和Transport層的問題，而OPC UA則解決了Session會話層、Presentation表示層與Application應用層的問題。

 

我們可以把OPC UA TSN理解為一個Internet的工業版協議族，就像當年Internet被建立的時代一樣。

 

無論技術如何理解，但OPC UA與TSN對於未來的IT與OT融合奠定了基礎，使得過去人們對於IT與OT連線的各種障礙得以獲得一個清晰而可行的解決之道，最終實現工業互聯，在這個基礎上，大資料應用、人工智慧分析等才能被實現。

人工智慧賽博物理作業系統

AI-CPS OS

“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。

AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。

領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：

1. 重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？

2. 重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？

AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：

1. 精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。

2. 智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。

3. 高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。

4. 不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。

5. 邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：

1. 創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；

2. 對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；

3. 人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。

給決策制定者和商業領袖的建議：

1. 超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；

2. 迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新

   評估未來的知識和技能型別；

3. 制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開

   發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；

4. 重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨

   較高失業風險的人群；

5. 開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。

如果說上一次哥倫布地理大發現，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！

新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。

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產業智慧官  AI-CPS

用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。

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新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

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