進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)大規(guī)模國(guó)家信息化發(fā)展開(kāi)始起步。由于有發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)资攴e累起來(lái)的許多信息化成果和經(jīng)驗(yàn)可資借鑒，中國(guó)利用“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”，采取“跟隨戰(zhàn)略”，比較快、比較順利地在各個(gè)領(lǐng)域完成了大量的、重要的信息化應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，在電子商務(wù)、電子政務(wù)、兩化融合、三農(nóng)信息化、現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、居民信息化素質(zhì)提升等等方面，都取得了舉世矚目的成就，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，極大地推動(dòng)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。就信息化而言，中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距正在逐步縮小。相應(yīng)地，中國(guó)的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”，也已經(jīng)所剩無(wú)幾。
與之同期，全球信息化的發(fā)展正進(jìn)入一個(gè)新的階段，在經(jīng)歷了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展之后，智能化正在成為全球信息化向高端發(fā)展最主要的特征之一。信息化發(fā)展的過(guò)程中有幾個(gè)關(guān)鍵步驟，我們不能錯(cuò)過(guò)，否則和發(fā)達(dá)國(guó)家信息化水平的差距可能再一次被拉大。最近幾年，媒體對(duì)服務(wù)業(yè)中“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展有了較多的宣傳，但是對(duì)制造業(yè)中“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的脊梁，如果沒(méi)有制造業(yè)的發(fā)展，即使其他行業(yè)有巨大的發(fā)展，對(duì)中國(guó)這樣一個(gè)大國(guó)來(lái)講也是一件危險(xiǎn)的事情。
制造業(yè)的發(fā)展首先關(guān)心的是企業(yè)，一個(gè)制造企業(yè)的內(nèi)部信息化和外部信息化都存在著諸多值得研究的問(wèn)題，下圖給出了一些思考的方向。
企業(yè)內(nèi)部信息化的內(nèi)涵(如圖1所示)，包括研發(fā)的信息化，產(chǎn)品的信息化，生產(chǎn)的信息化，管理的信息化，以及信息化所帶來(lái)的業(yè)務(wù)流程和組織再造。上述每一個(gè)方面的信息化，都有自己豐富的內(nèi)涵。例如研發(fā)信息化覆蓋基礎(chǔ)技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)；產(chǎn)品信息化包括嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，促進(jìn)產(chǎn)品智能化的發(fā)展；生產(chǎn)信息化包括生產(chǎn)裝備的信息化，以及生產(chǎn)流程管理的信息化；而管理信息化則包括產(chǎn)供銷、人財(cái)物、客戶關(guān)系的信息化等等。
任何一個(gè)企業(yè)，除了內(nèi)部的各種業(yè)務(wù)關(guān)系以外，還有廣泛的外部聯(lián)系(如圖2所示)。企業(yè)外部的輸入有原材料、零部件、裝備、人員等等；企業(yè)產(chǎn)出的外部聯(lián)系包括銷售、銀行、協(xié)作單位、客戶等等。
企業(yè)內(nèi)部和外部的環(huán)境加在一起，構(gòu)成企業(yè)信息化的全部?jī)?nèi)涵。
(一)企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展
工業(yè)軟件支撐了企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，如：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工藝、輔助工程，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，全生命周期系統(tǒng)；生產(chǎn)制造過(guò)程也有很多軟件。值得一提的是ERP系統(tǒng)，ERP在企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展中，扮演了整合不同數(shù)字化系統(tǒng)的關(guān)鍵性角色。
數(shù)字化對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)的改造，一步一步走得非常清楚。1974年，第五代使用微處理芯片和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置研發(fā)成功，數(shù)控機(jī)床隨之在制造業(yè)大量應(yīng)用，對(duì)工業(yè)化升級(jí)產(chǎn)生了革命性的影響；20世紀(jì)50年代，美國(guó)誕生了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，成為最早的計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)，催生了60年代初的計(jì)算機(jī)輔助工程；60年代末，挪威開(kāi)始研發(fā)計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)；1971年，法國(guó)雷諾公司率先成功實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造(汽車車身的設(shè)計(jì)和加工)。數(shù)字化對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的改造，從接到訂單開(kāi)始，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、主生產(chǎn)計(jì)劃制訂、備料和加工產(chǎn)品裝配，直到交付，所有的這些環(huán)節(jié)，全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化。
全三維數(shù)字化和數(shù)字仿真，是工業(yè)數(shù)字化向高端的發(fā)展。數(shù)字化的目標(biāo)，是要形成一個(gè)完全數(shù)字化的企業(yè)，包括：數(shù)字化的研發(fā)體系、數(shù)字化的設(shè)計(jì)體系、數(shù)字化的制造體系、數(shù)字化的管理體系和數(shù)字化的產(chǎn)品服務(wù)體系。同時(shí)，企業(yè)信息化向數(shù)字化大系統(tǒng)集成、最優(yōu)能力集成的方向轉(zhuǎn)變，向高度并行、多組織協(xié)同轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化，不僅國(guó)外的先進(jìn)企業(yè)已經(jīng)做到，國(guó)內(nèi)也有一些先進(jìn)的制造企業(yè)能夠做到。
工業(yè)軟件的重要性，非常值得重視。從2010年開(kāi)始，中國(guó)的制造業(yè)總量已經(jīng)位居全球第一，在全球制造業(yè)的份額為20.9%；美國(guó)排名第二，約20.7%；位于第三和第四位的日本和德國(guó)，分別只占10.4%和6.26%。但是，中國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)僅占全球工業(yè)軟件市場(chǎng)的1.7%。中國(guó)制造業(yè)的信息化水平由此可見(jiàn)一斑。目前，中國(guó)高端的工業(yè)軟件90%以上依賴進(jìn)口，而且價(jià)格非常昂貴。制造業(yè)工業(yè)軟件應(yīng)用水平的低下，反映了制造業(yè)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平很低。工業(yè)軟件是當(dāng)前我國(guó)企業(yè)數(shù)字化發(fā)展的主要瓶頸之一。
抓制造業(yè)信息化的發(fā)展，工業(yè)軟件是一個(gè)非常重要的抓手。必須認(rèn)識(shí)到，工業(yè)軟件并不單純是一個(gè)軟件，而是多種學(xué)科交叉的研究結(jié)果。只有制造行業(yè)的優(yōu)秀專家和工程師與軟件科學(xué)家的結(jié)合，才能夠開(kāi)發(fā)出一流的工業(yè)軟件。高端工業(yè)軟件是科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新成果的軟件表現(xiàn)，學(xué)術(shù)、技術(shù)水平很高。
(二)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展
企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展發(fā)生在20世紀(jì)90年代初。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在全球的普及，制造企業(yè)不斷努力實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，也就是“互聯(lián)網(wǎng)+”。許多企業(yè)開(kāi)始構(gòu)造企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)。內(nèi)部網(wǎng)就是把企業(yè)內(nèi)部的各種不同功能的信息系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)而“打通”；外部網(wǎng)則是把企業(yè)和外部的合作單位通過(guò)聯(lián)網(wǎng)而“打通”。前者是企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)的垂直整合，后者則是企業(yè)之間信息系統(tǒng)的橫向整合。企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)的一體化就是要把研發(fā)設(shè)計(jì)信息化、產(chǎn)品信息化、生產(chǎn)信息化、管理信息化和業(yè)務(wù)流程與組織再造這五部分打通，共享數(shù)據(jù)和信息。企業(yè)外部信息系統(tǒng)的一體化就是要把企業(yè)與外部合作單位的信息交換打通。例如，供貨方可以查閱本企業(yè)的原材料和零部件消耗，確定是否需要立即及采取何種方式向本企業(yè)供貨；銷售方可隨時(shí)了解企業(yè)的生產(chǎn)情況及新品生產(chǎn)形勢(shì)，考慮相關(guān)銷售活動(dòng)的安排和市場(chǎng)策略；企業(yè)所在的銀行也可以進(jìn)入外部網(wǎng)，了解企業(yè)財(cái)務(wù)狀況，并在網(wǎng)上完成企業(yè)與銀行之間的各種財(cái)務(wù)交易手續(xù)，等等。
“互聯(lián)網(wǎng)+”在20世紀(jì)90年代末給企業(yè)帶來(lái)了非常顯著的效益。美國(guó)福特汽車公司的內(nèi)部網(wǎng)連接了全球范圍內(nèi)的12萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)工作站；日立公司的外部網(wǎng)在1997年已經(jīng)覆蓋了全球2100家和它有聯(lián)系的公司。另外，在利用互聯(lián)網(wǎng)做電子銷售方面，戴爾和思科是當(dāng)時(shí)最為成功的企業(yè)，它們通過(guò)外部網(wǎng)大幅度地增加了銷售金額。
以下列舉三項(xiàng)比較先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)。第一個(gè)是全三維的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同平臺(tái)，可以使企業(yè)集團(tuán)所有的下屬企業(yè)和研究所，利用這個(gè)平臺(tái)協(xié)同工作，完全打造成一個(gè)整體，數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成，生產(chǎn)流程通過(guò)協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成。協(xié)同平臺(tái)可以支持跨地域、跨企業(yè)的聯(lián)合研制和生產(chǎn)。多場(chǎng)所、一體化、最優(yōu)能力集成的研制生產(chǎn)新模式，提高了集團(tuán)的協(xié)同創(chuàng)新能力。波音公司的全球協(xié)同環(huán)境，空客公司的混合并行工程環(huán)境都是這樣的協(xié)同平臺(tái)。一個(gè)全三維的數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)，對(duì)提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，改善專業(yè)設(shè)計(jì)方式，提高設(shè)計(jì)能力非常重要，這是典型的、十分先進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+制造”。
第二個(gè)是關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，干涉檢查和分析，可以支持成百上千的在線用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)并行設(shè)計(jì)。利用這個(gè)技術(shù)，任何一個(gè)系統(tǒng)或一臺(tái)裝備的總體、各子系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等三維設(shè)計(jì)的結(jié)果均可相互關(guān)聯(lián)。只要在整體結(jié)構(gòu)圖上對(duì)零件進(jìn)行了更改，就可以自動(dòng)地完成零件圖的修改，對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行必要的調(diào)整，從而縮短設(shè)計(jì)迭代周期，有效提高設(shè)計(jì)效率。
第三個(gè)是全三維標(biāo)注技術(shù)。原來(lái)設(shè)計(jì)作圖，只能做到二維，三維就非常困難了。利用這項(xiàng)技術(shù)，任何一個(gè)產(chǎn)品零件都是三維的，在全三維的模型中可以傳遞所有零部件的制造信息，保證所有產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源；還可以使設(shè)計(jì)制造并行工程效率大大提高，通過(guò)基于成熟度數(shù)據(jù)的并行，工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)幾乎可以同步開(kāi)展，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期因而大幅縮短。顯然，這個(gè)基于全三維模型定義的設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，也完全依賴于網(wǎng)絡(luò)化。
上述的這些技術(shù)代表了現(xiàn)代制造業(yè)的先進(jìn)水平，但是這些技術(shù)依托的核心技術(shù)就是各種各樣的工業(yè)軟件。這些軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用非常昂貴，有著“投入很大，用戶很少”的特點(diǎn)。因此，這些軟件的研發(fā)離不開(kāi)國(guó)家的支持和幫助。
(三)企業(yè)智能化的發(fā)展
智能制造的核心問(wèn)題有兩個(gè)：一個(gè)是產(chǎn)品，制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品必須智能化，尤其是裝備制造企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的裝備；另一個(gè)是生產(chǎn)過(guò)程，即生產(chǎn)過(guò)程必須智能化。生產(chǎn)過(guò)程的智能化，包括使用各種各樣的信息技術(shù)、傳感器技術(shù)，還有高性能計(jì)算來(lái)完成建模、模擬分析，也包括機(jī)器人、過(guò)程監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化等等。生產(chǎn)制造的智能化，早在數(shù)字化時(shí)期已經(jīng)開(kāi)始。早期的二維CAD技術(shù)，就是一種智能化的設(shè)計(jì)技術(shù)，三維CAD軟件，更是一項(xiàng)高度智能化的產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)制造，如“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺(tái)”、“關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)”、“全三維標(biāo)注技術(shù)”等，都是帶有高度智能化特征的產(chǎn)品，是集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化于一體的，高度信息化的技術(shù)和產(chǎn)品，仍然是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代企業(yè)信息化必須追求和努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。目前，企業(yè)的智能化正在向更新和更高的目標(biāo)發(fā)展，具有代表性的就是德國(guó)提出的工業(yè)4.0和美國(guó)提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。二者殊途同歸，最終目標(biāo)是要構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)人、(計(jì)算)機(jī)、物一體化集成的、智能化的系統(tǒng)，這是企業(yè)信息化向高端發(fā)展和創(chuàng)新的方向。
我們回顧下過(guò)去幾十年制造業(yè)信息化的發(fā)展歷程。20世紀(jì)60年代，企業(yè)信息化主要還是集中在圖4的左下角，產(chǎn)生了很多的工業(yè)軟件，推動(dòng)了制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，并且已經(jīng)開(kāi)始有了一些自動(dòng)化的產(chǎn)品，如數(shù)控機(jī)床、嵌入式系統(tǒng)；到了80年代中期以后，開(kāi)始走向網(wǎng)絡(luò)化，即局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等，同時(shí)也產(chǎn)生很多相應(yīng)的工業(yè)軟件，隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展有了內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)，還有互聯(lián)網(wǎng)；在智能化方面出現(xiàn)了全三維標(biāo)注、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、全球協(xié)同平臺(tái)等等。21世紀(jì)以來(lái)，企業(yè)信息化進(jìn)入方框里的關(guān)注焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，如業(yè)務(wù)智能技術(shù)的應(yīng)用。近年來(lái)，全球物聯(lián)網(wǎng)成為全球信息化的一個(gè)熱點(diǎn)，同時(shí)，智能產(chǎn)品、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都成為新一代企業(yè)信息化發(fā)展的核心問(wèn)題。
未來(lái)企業(yè)信息化的發(fā)展，現(xiàn)在有兩個(gè)說(shuō)法，一個(gè)是工業(yè)4.0，一個(gè)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0，在提法上有不同的側(cè)重點(diǎn)，但本質(zhì)上是一回事。強(qiáng)調(diào)的都是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)的一體化、智能化、自動(dòng)化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0都是過(guò)去幾十年企業(yè)信息化成就的總結(jié)，而且提出了未來(lái)10至15年企業(yè)信息化追逐的更高層次的目標(biāo)。通過(guò)研究這兩個(gè)新概念和新思想，我們可以看到，新一代的企業(yè)信息化將往哪里走，在企業(yè)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、全三維數(shù)字化平臺(tái)、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等等之后，企業(yè)信息化又要關(guān)注什么，最終的目標(biāo)又是什么。
從我國(guó)大多數(shù)企業(yè)信息化的實(shí)際情況來(lái)看，不可能奢求在幾年之內(nèi)就完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0提出的各種設(shè)想和功能目標(biāo)。當(dāng)前企業(yè)應(yīng)該審慎思考和評(píng)估的是，企業(yè)該做的、基礎(chǔ)的、重要的信息系統(tǒng)是否都已完成，應(yīng)用得好不好。企業(yè)必須在工業(yè)4.0或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大方向的引導(dǎo)之下，抓緊企業(yè)數(shù)字化建設(shè)的“補(bǔ)課”。
(一)工業(yè)4.0
工業(yè)4.0不僅強(qiáng)調(diào)了內(nèi)、外網(wǎng)的一體化，還強(qiáng)調(diào)了智能物理系統(tǒng)(CPS，Cyber-Physical System)在企業(yè)的應(yīng)用，核心是推動(dòng)企業(yè)的智能化和數(shù)字化的自動(dòng)化。智能物理系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)是兩個(gè)不同的概念。嵌入式系統(tǒng)為產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)化服務(wù)，強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品中增加新功能，提高產(chǎn)品性能。智能物理系統(tǒng)解決的是如何使企業(yè)的各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和企業(yè)的各個(gè)物理系統(tǒng)協(xié)同工作，從而實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)生產(chǎn)率的最高化，系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)化，以及管理有效性的最大化?，F(xiàn)有的系統(tǒng)工程理論中，還沒(méi)有一套系統(tǒng)的、完善的、關(guān)于智能物理系統(tǒng)的理論體系。美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)認(rèn)為，CPS是系統(tǒng)工程理論未來(lái)一二十年重大的發(fā)展方向；早在2006年，就將這個(gè)領(lǐng)域作為信息時(shí)代系統(tǒng)工程理論的一個(gè)重大研究方向給予資助。無(wú)疑智能物理系統(tǒng)將促進(jìn)理論研究的發(fā)展，也帶來(lái)很多創(chuàng)新的空間。
(二)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
早在2000年8月，就有美國(guó)學(xué)者提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，基本思路是把復(fù)雜的物理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，包括傳感器和軟件等，構(gòu)造成一個(gè)系統(tǒng)化的整體，將大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、M2M等全部整合在一起，利用所得的數(shù)據(jù)和信息，控制和調(diào)整設(shè)備，以得到最優(yōu)化的結(jié)果。最終目的是構(gòu)造企業(yè)級(jí)的一體化的系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)綜合性的企業(yè)信息化總體解決方案，包含一整套內(nèi)置的核心技術(shù)，一定會(huì)成為一個(gè)綜合性的技術(shù)大類。工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這兩個(gè)提法，我個(gè)人比較傾向于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樗盐磥?lái)企業(yè)界的網(wǎng)絡(luò)，以及全球網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，描述得比較清楚。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有5C架構(gòu)(圖3)。5層中的第一個(gè)字母都是一個(gè)“C”。最底層是智慧的連接層(Connection)，即一個(gè)企業(yè)所需要的數(shù)據(jù)都必須能夠無(wú)障礙地獲取。第二層是轉(zhuǎn)換層(Conversion)，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，得出對(duì)決策有用的信息。第三層是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)層(Cyber)，是企業(yè)信息中心的樞紐，在這一層，將取自第二層的信息與原來(lái)設(shè)定的期望值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)行中的問(wèn)題或機(jī)會(huì)。第四層是認(rèn)知層(Cognition)，由第三層獲得的信息，以及監(jiān)控資產(chǎn)和設(shè)備狀況，以可視化的方式，向決策者提供關(guān)于企業(yè)目前存在問(wèn)題的認(rèn)知，并使決策者能夠做出相應(yīng)的決策。第五層是配置層(Configuration)，目的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)空間，把決策信息送到物理空間，送到相應(yīng)的子系統(tǒng)中，完成對(duì)相應(yīng)的設(shè)備或系統(tǒng)做出調(diào)整的實(shí)際操作。
這個(gè)5C的架構(gòu)，實(shí)際上是一個(gè)企業(yè)級(jí)的反饋控制系統(tǒng)，一個(gè)包括人、(計(jì)算)機(jī)、物在內(nèi)的反饋控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制對(duì)象，無(wú)論是人、或機(jī)、或物，其現(xiàn)況信息都是通過(guò)C1(第一層)來(lái)獲取的。獲取后，送到反饋器，即C2(第二層)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，所得出的整個(gè)企業(yè)狀況的實(shí)際值和期望值在C3(第三層)進(jìn)行比較，比較后得出決策信息C4(第四層)，指示在什么地方需要做出怎樣的調(diào)整或改變，最后是由控制器C5(第五層)發(fā)出指令，實(shí)施對(duì)人、機(jī)、物的控制。反饋控制是自動(dòng)控制理論最核心的思想之一，只有反饋控制才能達(dá)到最理想的控制效果。在人、機(jī)、物一體化的大系統(tǒng)情況下，反饋系統(tǒng)的一體化和優(yōu)化設(shè)計(jì)，確實(shí)有很多重大的理論和創(chuàng)新問(wèn)題。
認(rèn)識(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)非常重要，尤其要抓住它的本質(zhì)和內(nèi)涵，對(duì)中國(guó)企業(yè)信息化的發(fā)展意義非凡。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不僅涉及信息技術(shù)的各個(gè)方面，而且也涉及很多相關(guān)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，世界上沒(méi)有一個(gè)企業(yè)能夠承擔(dān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部研發(fā)任務(wù)。為此，美國(guó)幾個(gè)IT巨頭牽頭組織了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。2015年6月，美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟發(fā)布了一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)，對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成要素，各要素之間的相互關(guān)系等，都進(jìn)行了比較系統(tǒng)的探討和研究，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)、解決方案架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)提供了一個(gè)開(kāi)發(fā)指南，具有重要指導(dǎo)意義。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出了分析系統(tǒng)功能的四個(gè)維度，包括業(yè)務(wù)的維度、用戶的維度、系統(tǒng)功能的維度、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的維度，對(duì)每一個(gè)維度都做了詳細(xì)的需求分析，研究了必須要考慮的基本問(wèn)題。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分成內(nèi)外三層：外緣層、平臺(tái)層和企業(yè)層。企業(yè)需要的所有數(shù)據(jù)，通過(guò)外緣層進(jìn)入企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，在平臺(tái)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和分析，在完成一系列操作運(yùn)算后，產(chǎn)生決策所需的數(shù)據(jù)，并送入企業(yè)層；企業(yè)層接收這些數(shù)據(jù)之后，根據(jù)決策系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)則決定企業(yè)下一步怎么做，并將決策產(chǎn)生的控制信息流返回到平臺(tái)層，平臺(tái)層對(duì)控制流進(jìn)行分析后，再送到外緣層，包括企業(yè)外部的相關(guān)企業(yè)。整個(gè)過(guò)程中，核心的部分是數(shù)據(jù)的分析和處理，包括終端數(shù)據(jù)的獲取、先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理、決策的執(zhí)行模塊、系統(tǒng)輸出的產(chǎn)生等等，各種模型的構(gòu)建和數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及很多核心技術(shù)。第一層涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用；第二層用的是業(yè)務(wù)智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)；第三層是云計(jì)算技術(shù)；第四層離不開(kāi)計(jì)算科學(xué)技術(shù)；第五層則是網(wǎng)絡(luò)化的自動(dòng)控制技術(shù)。
不難看出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需要的技術(shù)支撐，實(shí)際上把當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)幾乎都概括其中。目前，我國(guó)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等都炒得很熱，但是，如果這些熱門(mén)技術(shù)不圍繞一個(gè)主題，朝著一個(gè)共同方向努力的話，是形不成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。
2016年3月2日，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0這兩個(gè)技術(shù)平臺(tái)，在瑞士蘇黎世做了對(duì)接。雙方達(dá)成協(xié)議，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模型的兼容性和互操作性，這是二者得以共享全球市場(chǎng)的一個(gè)重要步驟。中國(guó)也已推出自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模型，但總體來(lái)看，我們的步子還是慢了一些。如果我們的步子能夠更快一些，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)有可能形成三足鼎立的局勢(shì)。特別是，其中涉及很多標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范問(wèn)題，如果我們不參與前期標(biāo)準(zhǔn)的制定，就會(huì)非常被動(dòng)。中國(guó)必須盡快建立團(tuán)隊(duì)，推出自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)“參考架構(gòu)(IIRA)”，并與“工業(yè)4.0平臺(tái)”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”展開(kāi)協(xié)調(diào)行動(dòng)，以避免被邊緣化。
(三)全球物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，使全球物聯(lián)網(wǎng)成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。如果一個(gè)企業(yè)進(jìn)來(lái)的和出去的產(chǎn)品都具有聯(lián)網(wǎng)功能的話，物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題還只限于一個(gè)企業(yè)的內(nèi)部，對(duì)產(chǎn)業(yè)影響不大。但是，如果全世界絕大多數(shù)的企業(yè)都需要將輸入和輸出的產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)的話，這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)就變成了一個(gè)全球物聯(lián)網(wǎng)(the Internet of Things)，與幾年前講的物聯(lián)網(wǎng)的概念不一樣，它是一個(gè)第一個(gè)字母大寫(xiě)的物聯(lián)網(wǎng)。全球物聯(lián)網(wǎng)因之提上了全球信息化發(fā)展的議事日程。英特爾公司估計(jì)，到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)大概要提供一個(gè)500億物品互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)?，F(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)，是人的互聯(lián)網(wǎng)，總共連接的只是30億到40億人，物聯(lián)網(wǎng)將帶來(lái)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)十幾倍甚至幾十倍的擴(kuò)張。Gartner公司估計(jì)，到2025年，全球互聯(lián)的物品大概有2000億個(gè)。這樣一個(gè)龐大的物聯(lián)網(wǎng)，給互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。不難看出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身就是一個(gè)人、機(jī)、物的互聯(lián)網(wǎng)，全球物聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)全球的人、機(jī)、物的互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)起來(lái)，必將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革。
全球物聯(lián)網(wǎng)覆蓋所有的重要領(lǐng)域，包括各種各樣的業(yè)務(wù)活動(dòng)、能源、消費(fèi)、健康與生命、IT技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)、安全和公安、零售業(yè)和交通制造等等，由此將產(chǎn)生一個(gè)智能互聯(lián)的世界。一些重要的行業(yè)，如通信、零售、汽車、醫(yī)療等等，將發(fā)生重大的變革。這就是未來(lái)15至20年可能產(chǎn)生的新的前景。
物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算將走向融合。對(duì)于全球物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)可以幫助各行各業(yè)提升業(yè)務(wù)洞察力，推動(dòng)全球基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)國(guó)家治理和社會(huì)發(fā)展。全球物聯(lián)網(wǎng)成為全球最重要的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，形成新一輪的海量數(shù)據(jù)增長(zhǎng)浪潮，成為衍生無(wú)數(shù)個(gè)具有真正商業(yè)價(jià)值和業(yè)務(wù)洞察力的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。這是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和全球物聯(lián)網(wǎng)真正的價(jià)值所在。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的發(fā)展，將視物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而確定其方向和重點(diǎn)。各種形態(tài)的“云”和“云聯(lián)網(wǎng)”，將為物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)提供不同類型的服務(wù)和所需要的不同的商業(yè)模式。
全球物聯(lián)網(wǎng)不是一個(gè)垂直的或水平的、局域的物聯(lián)網(wǎng)，而是一個(gè)人、機(jī)、物的互聯(lián)網(wǎng)，這是一個(gè)必然的發(fā)展結(jié)果。意識(shí)到這一點(diǎn)，就知道全球信息化的發(fā)展方向發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。現(xiàn)在最重要的是，我們必須轉(zhuǎn)變思想和觀念，迎接全球物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的這種革命性變革。
大數(shù)據(jù)的發(fā)展也會(huì)面臨很多挑戰(zhàn)。上千億物品的數(shù)據(jù)在網(wǎng)上流動(dòng)，這些數(shù)據(jù)存在哪里，需要什么樣的數(shù)據(jù)中心，什么樣的分析技術(shù)，什么樣的隱私保護(hù)等等，都是新生的問(wèn)題。云計(jì)算也是一樣，怎樣在云與云之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，如內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)，未來(lái)就是云和云的互聯(lián)，一個(gè)企業(yè)和很多其他關(guān)聯(lián)企業(yè)的私有云的互聯(lián)。云網(wǎng)絡(luò)、云安全、云服務(wù)的管理等等，也會(huì)帶來(lái)一系列需要解決的問(wèn)題。
應(yīng)該看到，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本思想，不僅適用于任何制造企業(yè)，而且適應(yīng)于政府和其他企事業(yè)單位。不僅對(duì)大型或跨國(guó)企業(yè)贏得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力極為重要，而且對(duì)國(guó)家信息化和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響十分深遠(yuǎn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)“改朝換代”的系統(tǒng)和產(chǎn)品，市場(chǎng)需求極大，目前雖然是針對(duì)企業(yè)設(shè)計(jì)的，但全社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng)域都會(huì)被“裹挾”進(jìn)來(lái)。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球信息化進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代的表征，中國(guó)決不可掉以輕心。未來(lái)10至15年，全球信息化在很大程度上將圍繞推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展。全球信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的生態(tài)將發(fā)生重大變革?！ ?br/>
