數字經濟的商業模式是一切皆服務，基于平臺通過數據驅動，重構商務模型和生態系統。自治系統從標準化、自動化到個性化、自治化，使系統自主實現預定目標，可適應不同情景，通過實踐案例基于經驗逐步導入，有望解決重大社會議題，迎接新的社會法律和倫理挑戰。本文從漢諾威的啟示、數字化轉型、工業互聯網是推動我國工業數字化轉型的有效途徑、工業互聯網的基礎——總線和通信協議、兩個高度重視五個方面進行闡述。

1.漢諾威的啟示

漢諾威博覽會始于1947年8月，歷經72年的發展與完善，形成了當今規模最大的國際工業展，也是全世界技術領域和商業領域的風向標和晴雨表，當然也包括了數字化。值得一提的是，數字化工業展提供的各類解決方案，形成了多個展會共同體現的聚集效應，默克爾當總理后連續十多年每年都親自參加。

4月2日下午，《中德攜手共塑制造業數字化生態系統論壇》在漢諾威開幕。工業4.0之父孔翰寧的報告是自治系統——潛力與系統。

德國國家工程院在孔翰寧領導期間，2011年到2013年，工業4.0一直是德國政府研究的戰略項目，但是向全球發布是在2013年4月份，它是信息技術與運營技術的融合，IT和OT的融合，目標是重構生產流程和工作場所。

圖一我與工業4.0之父孔翰寧在漢諾威現場

自治系統的核心是新一代的人工智能，這與我們中國工程院原周濟院長倡導的新一代智能制造如出一轍。自治系統通過環境模式和自主模式，讓隱性知識如何變成顯性的知識。

弗勞恩霍夫學會67個所不到五萬人，我個人認為IPA研究所比較重要，他們研究的項目是五年到十年，主要為企業做一些前瞻性、新型的，一些在未來可以具體實驗進行生產投產的硬項目研究。IPA下組織結構是變化的，打造多行業，多領域，多專業的融合體系，通過聯合研究所的方式，讓做出來的東西、所有搞生產的人可以服務于不同生產行業。

什么是數字化呢？我個人認為就是把我們大學老師研究的數學、物理、化學等等各方面的學科和算法，包括人工智能算法，網絡算法，神經元算法等，研究的所有的算法和方法以及工程師常年形成的知識和技術、技能，變成軟件和模型由電腦來做，這就是數字化。1946年出現了第一臺電腦，1956年提出了人工智能，當我們把人的算法，方法，知識經驗甚至工人的技能都變成軟件和模型，并且這些工作由電腦來做的時候，我們認真思考一下，我們是不是就走向智能了？

　　數字化要如何做呢？我們首先實現企業的產品研制、產品設計制造過程、管理體系的數字化，就是美國十年前所講的產品從基于模型的定義（MBD）到基于模型的企業（MBE）的轉變，繼續深入是基于模型的系統工程（ＭＢＳＥ），我們就走向智能了，這些是基礎，只要做到了，我們一腳就踢開了走向智能化的大門。

近幾年德國考察的實踐證明，德國工業4.0是持續推進的，現在已經不斷改進并深入到了中小企業。第二個標準問題，這次在德國交流會上，　中國工程院制造業辦公室董景晨教授做了一個報告：標準化-實現不同系統之間信息交互的路徑，核心講OPC-UA，在座的很多德國人很感興趣，孔翰寧說：這個標準OPC-UA最可能是在中國首先實現，可能會領先德國。第三點重構數字化轉型邏輯，數字化轉型不容易，它不是一個技術問題，技術問題早就解決了，工程師的問題都是好辦的，我們缺的是管理思想。最后一個是決策者。企業轉型成功與否核心不是管理，是決策者。決策者不是管理，也不是技術，需要全新的思維方式。習主席幾年前訪問俄羅斯，在莫斯科大學的歡迎大會上就講過：“我們不能身體進入了21世紀，而腦袋還停留在過去。”決策者要更換思想和腦袋，才能在第四次工業革命的企業轉型大浪中，乘風破浪，勇往直前。

2.  數字化轉型

數字中國是新時代我國信息化發展的新戰略，是驅動引領經濟高質量發展的新動力。加快發展工業互聯網，是數字中國建設的創新實踐，有助于構建形成以數據為核心驅動要素的新型工業體系，有助于提高資源配置效率和全要素生產率，實現工業經濟發展動力和發展方式的轉變。

制造業數字化轉型是發展數字經濟的必然要求，是數字中國建設的重要內容。數字經濟正在從消費領域向著工業領域延伸。過去互聯網高速發展的20年，其體現是互聯網技術在消費領域快速擴張。但是，與消費領域不同，互聯網等信息技術與工業領域融合的應用場景更多、技術要求更高、價值鏈更長，發展空間巨大。

圖2 德國政府的戰略項目--確保數字經濟競爭力

數字技術正在與實體經濟深度融合。數字化技術的大規模應用，一方面幫助制造業構筑出產品的數字模型，研制過程的機理模型，形成一個虛擬的企業數字空間，可以大幅降低產品研制成本。另一方面，數字技術使得企業與企業之間的協同工作，從過去的串行變成了并行，優化了管理流程。

數據是資產，具有很高的價值；工業數據也是數字經濟中的重要資產。據ＩＤＧ統計，工業數據的體量遠高于其它各類數據，復雜度也不是其它行業可以比擬的。工業企業在數字化轉型的過程中，產生的海量工業數據基于平臺匯聚在一起，能夠幫助企業優化研發設計、生產制造、業務運營、資產管理、售后服務等各環節。

３.工業互聯網是推動我國工業數字化轉型的有效途徑

工信部文件中多次強調：工業互聯網建設“網絡是基礎，平臺是核心，安全是保障。”當前，工業互聯網通過實現人、機、物的全面互聯，構建起全要素、全產業鏈、全價值鏈全面連接的新型工業生產制造和服務體系，是促進傳統產業轉型升級、實現高質量發展的重要驅動，成為推動工業數字化轉型的有效途徑。

圖3 數字化轉型與工業互聯網

第一是工業互聯網是基于云的制造業數字化、網絡化、智能化基礎設施，為企業提供了跨設備、跨系統、跨廠區、跨地區的全面互聯互通平臺，使企業可以在全局層面對設計、生產、管理、服務等制造活動進行優化，為企業的技術創新和組織管理變革提供了基本依托。同時，企業通過工業互聯網平臺，獲得了在更大范圍內打破物理和組織邊界的能力，便于打通企業內部、供應鏈上下游、供應鏈之間的數據孤島，實現資源有效協同，形成無邊界組織，實現價值創造從傳統價值鏈向價值網絡拓展。

　　第二是工業互聯網是制造業轉型升級的現實路徑。工業互聯網是新一代信息技術與現代工業技術深度融合的產物，是一套涵蓋數字化、網絡化、智能化等通用目的技術的綜合技術體系。工業互聯網的本質是通過構建精準、實時、高效的數據采集互聯體系，實現資源優化配置，提高全要素生產率，推動經濟發展質量變革、效率變革、動力變革。一方面，工業互聯網可挖掘傳統制造業發展潛力，通過引入新技術、新管理、新模式，為制造業插上互聯網的翅膀、注入信息化的基因，加快傳統制造業轉型升級步伐。另一方面，工業互聯網加速先進制造業發展步伐，催生了智能化生產、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸、數字化管理等新型制造模式，推動制造業開啟智能化進程。

　　第三是工業互聯網平臺發展加快數字中國建設創新步伐，平臺是工業互聯網的核心。國務院印發《深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》以來，在政產學研用各方的共同努力下，我國工業互聯網平臺發展加快，已從概念的普及進入實踐的生根階段。

第四是新型工業互聯網網絡管理系統，應對未來挑戰，隨著IT與OT的深度融合，隨著越來越多的工業設備接入互聯網，工業互聯網中的數據流量和設備量激增，網絡管理面對很大的挑戰。如何有效管理龐大的工業互聯網？如何對網絡中可能存在的潛在風險進行預測？如何最快速地發現網絡中的問題并快速診斷和恢復網絡連接？針對以上種種挑戰，西門子結合自身經驗和前一代網絡管理軟件SINEMA Server推出了全新的SINEC NMS網絡管理平臺，它是一種Web服務應用，基于分布式的管理架構可以輕松地擴展網絡節點數，適合大型網絡管理。SINEC NMS支持開放的OPC UA北向接口，將數據提供給上層系統。結合了SINEMAServer和RUGGEDCOM NMS 的功能于一身，SINEC NMS旨在應對未來的各種挑戰。

４.工業互聯網的基礎——總線和通信協議

我們試圖從另一個視角來分一下工業等級：機械化－電氣化－自動化－數字化－智能化；實際上流程工業領域幾十年前就聯上了網，但那不是數字化，是自動化的范疇。復雜的工業現場和多樣的工業設備是工業互聯網平臺建設中的一大阻礙。據初步了解，全世界有超過１００種工業總線，各類終端設備的通訊協議大概4000～5000種左右；全部5000余種驅動（工業數據的采集、解析和轉換），包括PLC、變頻器、板卡、智能模塊、智能儀表、標準協議、機器人、機床等。

圖4 工業總線與通訊協議

　　目前已開發出40多種現場總線。其中，符合IEC61158國際標準規定的有8種總線：

1）德國西門子公司支持的Profibus

2）基金會現場總線FF

3）德國Phoenix Contact公司支持的Interbus

4）美國Rockwell公司支持的Controlnet

5）法國Alstom公司支持的Worldfip

6）Fisheer-Rosemount公司支持的FF HSE

7）美國波音公司支持的Swift Net

8）丹麥的Peocess。

　　此外，還有幾種在工業控制領域廣泛應用的總線，如：

1）德國Bosch公司為汽車應用而開發的CANBUS

2）美國E自chelon公司開發的Lon Works總線等

　　大概有二十幾種儀表通訊協議，常用的儀表通訊協議：modbus通訊協議／RS-232通訊協議／RS-485通訊協議／HART通訊協議／MPI通信／串口通信／PROFIBUS通信／工業以太網／ASI通信／PPI通信／遠程無線通信／TCP／UDP／S7／profibus／pofinet／MPI／PPI／Profibus-DP／Devicenet／Ethernet／FF-H1。

５.  兩個高度重視

　　無論是本文論述的數字化轉型-工業互聯網-總線與協議，其核心與價值點都在于“心臟”和“大腦”，心臟就是集成電路芯片，大腦就是基礎工業軟件。因此，第一要高度重視“心臟”和“大腦”。

工業互聯網與互聯網一樣，要通過TCP/IP協議。工業互聯網時代的特點是工業設備的安全，面臨著巨大的挑戰。目前工業互聯網的網絡領域，難點在于終端安全。因為終端涉及到很多私有協議和技術，加裝工業防火墻等軟硬件設備，并不能保證絕對安全。關鍵在于終端設備被攻擊后，底層的控制設備能否不被攻破，在這上面要加裝工業系統的防護設備。現在企業基本沒有這種防護。且不說通過工業互聯網攻擊核電站、軍事設施和武備系統，僅僅通過互聯網攻擊城市供電網絡、攻擊紅綠燈，交通系統，水電氣暖，網聯汽車和無人駕駛汽車的到處亂闖，就可以非常容易的造成國家的極度混亂。因此，第二個高度重視就是工業設備的“安全是保障”。

結語：中國數字化進程、工業互聯網的發展還任重道遠。雖然國際風云變幻，表面上市場在下滑，但我們看到了逆境中的進步。我們看到了很多中國制造企業，在落地務實穩健發展，他們是中國智能制造產業、數字化轉型的典范。早日擁有自主產權、擁有自主研發的核心技術才能形成永續發展的全球產業鏈。