工业互联网基础 课件 6.2工业互联网未来发展趋势

第六章工业互联网发展展望《工业互联网基础》/工业互联网系列课程6.2工业互联网未来发展趋势>>《工业互联网基础》目录促进工业低碳转型02促进数据要素市场的优化配置01工业互联网十大技术展望03《工业互联网基础》/工业互联网系列课程促进数据要素市场的优化配置工业互联网有效促进数据要素市场的优化配置，有助于畅通各环节堵点，同时，工业互联网的高质量发展也推动我国产业链供应链现代化水平不断提升，提高经济质量效益和核心竞争力，助力加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。工业互联网为全要素互联互通提供有力支撑，为畅通国内大循环释放更多动力。工业互联网能够打通设备数据、企业数据，打破部门、行业与地域之间的壁垒，实现跨行业、跨区域的互联互通。图6.1双循环

1.促进全要素互联互通促进数据要素市场的优化配置从行业来看，工业互联网有助于形成需求牵引供给、供给创造需求的高水平动态平衡。工业互联网能够充分发挥数据要素在畅通生产、分配、流通及消费各个环节的作用，打通订单、设计、生产、仓储、服务等产业链上下游全流程，一定程度减少供需错配等问题。比如广州在定制家居、汽车、时尚服饰等领域大力实施工业互联网赋能、产业集聚等行动，被联合国工业发展组织授予首批全球“定制之都”案例城市，工业互联网促进形成的定制化生产模式成为畅通内循环、促进消费的有力抓手。图6.2市民在广州时尚定制周体验服装定制

1.促进全要素互联互通促进数据要素市场的优化配置从区域来看，工业互联网助力各地形成协同优势，构建新兴区域增长极，在更广范围发挥乘数效应与扩散效应。比如长三角地区积极推进国家长三角工业互联网一体化示范区建设，其中，上海国家顶级节点初步实现了“有流量、有应用、覆盖长三角”的布局目标，长三角企业也将积极打造长三角标识数据资源合作体系，在全国率先建成区域性标识数据产业生态，通过标识数据驱动，促进长三角乃至长江经济带的产业转型升级。四川和重庆深入推进成渝一体化工业互联网示范区建设，联合征集成渝地区工业互联网及智能制造资源池服务商，加强供需对接交流，强化制造业数字化转型能力支撑。图6.3工业互联网标识解析国家顶级节点（上海）建设现场

1.促进全要素互联互通促进数据要素市场的优化配置工业互联网助力我国企业广泛链接全球创新资源，为持续扩大开放提供有力支撑。工业互联网的快速发展加速新模式、新业态的涌现，推动制造业产业链、供应链体系更加自动化、智能化、可视化，资源的全球化配置也因此更为便捷和安全，有助于培育和形成我国参与国际竞争与合作的新优势，提升对外开放主动性，为我国全面提高对外开放水平带来变革。基于此，近年来中国工业互联网企业主动把握发展趋势，持续提升工业互联网核心能力，在全球范围内源源不断输出数字化服务，依托数字化技术和工具为高质量发展、高水平开放汇聚高端要素资源。比如树根互联“根云平台”已为超过60个国家和地区的工业企业提供全价值链数字化转型服务，覆盖场景涵盖智能研发、智能产品、智能制造、智能服务、产业金融等；海尔在俄罗斯建立智慧洗衣机互联工厂，服务俄罗斯全境1.4亿消费者，同时辐射中亚、欧洲的2亿用户，为持续性连接并引入其他业务生态打下了良好基础。图6.4根云平台全球站点分布2.链接全球创新资源目录促进工业低碳转型02促进数据要素市场的优化配置01工业互联网十大技术展望03《工业互联网基础》/工业互联网系列课程促进工业低碳转型工业低碳转型是实现“碳达峰、碳中和”的关键，工业互联网有效推动传统高耗能高排放产业由过去的规模化、粗放型发展快速转向精细化、高质量发展，推动工业节能节水、资源综合利用和清洁生产，为实现“双碳”目标提供新路径。当前，我国工业互联网赋能绿色、低碳生产主要有以下几种模式。图6.5双碳背景下未来行业重点发展方向：电池、新能源发电、电热供暖及传统工业电气化改造2.链接全球创新资源促进工业低碳转型一是典型行业领军企业率先示范，再在业内复制推广。面向能耗优化、节能降本等现实需求，部分行业领军企业率先通过工业互联网中国工业互联网发展成效评估报告开展能耗管理、资产监测运维等应用探索，在部分关键环节或全链条环节布局自动监测、控制设备，实现智能化、绿色化、低碳化生产。调研数据显示，超过三成企业表示在应用工业互联网后企业能耗水平显著下降，且这些企业中，76%集中在煤炭开采和洗选业、化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业、通用设备制造业、专用设备制造业、电子设备制造等16个生产安全风险高、节能低碳压力大的细分行业。2.链接全球创新资源促进工业低碳转型二是工业园区探索绿色发展模式，再辐射至更大范围。产业园区特别是工业园区是工业领域企业最主要的载体，提升工业园区自身碳消纳能力至关重要。目前，已有部分园区利用工业互联网进行集中、直观的动态监控和数字化管理，同时改进和优化能源平衡度，打造提升能效、清洁能源、净零排放的可持续性发展的标准化模式，并以此为模板，在更大范围为更多工业园区赋能。图6.6八里台镇5G+智慧安全双碳园区2.链接全球创新资源促进工业低碳转型比如，卡奥斯为海尔中德智慧园区搭建智慧能源平台，引入智慧路灯、燃气三联供、光伏发电等，并借助自主研发的IEMS总控系统算法模型，实现能源的梯级利用、智能调控。再如，天津智慧能源小镇综合利用智慧物联、5G通信、大数据技术，实现了能源网络运行状态的“全感知”，全面建成后，区域内供电可靠性超过99%，清洁能源利用比例达到90%，电能占终端能源比重超过45%。该创新实践也将进一步推广至天津滨海新区，为建设国际领先的能源互联网综合示范区提供示范效应。图6.7天津智慧能源小镇2.链接全球创新资源目录促进工业低碳转型02促进数据要素市场的优化配置01工业互联网十大技术展望03《工业互联网基础》/工业互联网系列课程工业互联网十大技术展望工业互联网已步入发展快车道，正处于重大突破的战略窗口期。为跟踪研判全球工业互联网创新动态及发展态势，在柴天佑院士的指导下，中国工业互联网研究院开展工业互联网技术创新探索，基于研究成果，提出全球工业互联网十大最具成长性技术展望。（1）基于全光连接的工业PON技术基于全光连接的工业PON技术是指基于ITU-T/IEEE/ETSI的PON标准体系所提出的全光网连接技术。该技术采用开放软硬件平台架构、SDN管控模型，可构建抗干扰能力强、传输带宽高、异构协议互转、网络安全性高、部署经济性好的工厂网络。该技术可应用于企业信息网、工业生产网（包括车间级生产网以及现场级工业闭环控制网络），促进人工智能、大数据、云计算融合，助力产业数字化转型升级。图6.13工业PON设备在工厂内网络中的位置工业互联网十大技术展望（2）面向边缘计算的区块链技术面向边缘计算的区块链技术是指将区块链的节点部署在边缘计算节点设备中，边缘计算提供计算资源与存储能力，区块链提供安全与可信的环境，进而实现二者协同融合的技术。该技术可在保证多主体间数据安全共享流转的情况下，解决边缘侧大量节点共存下高传输准确性差的问题。该技术可有效解决边缘节点间相互通信时可能遭受的网络攻击问题，提升数据管理、存储和传输的安全性，在工业数据采集、设备控制等领域具有广泛应用前景。图6.14边缘计算与区块链融合工业互联网十大技术展望（3）算力感知网络技术算力感知网络技术是以网络技术为基础，依托新架构、新协议、新度量形成的新型算力感知网络架构。该技术通过网络连接分布式的计算节点，进行服务的自动化部署、最优路由和负载均衡。该技术可实现对算网资源的感知、控制和调度，提高网络和计算资源利用率，满足企业数字化转型中泛在连接所需的算力、互联和协同要求。图6.13算力感知网络技术图片来源：《中兴通讯技术》期刊工业互联网十大技术展望（4）基于微服务的边缘智能协同计算技术基于微服务的边缘智能协同计算技术是指由基于微服务框架的边缘计算平台、中心云服务器、边缘节点构成的协同计算技术。该技术聚焦物端设备间的协作，利用微服务技术提供的负载均衡、配置统一管理等功能形成合理的任务分配优化策略，在边缘侧完成各种工业智能应用计算的同时减轻云服务器到物端设备的算力开销。该技术可解决单一边缘节点计算能力与海量数据计算资源需求之间的问题，提高工业互联网部署的灵活性与可扩展性。图6.14基于微服务的边缘智能协同计算技术图片来源：《边缘计算与云计算协同白皮书》工业互联网十大技术展望（5）基于数据增强的小样本学习技术基于数据增强的小样本学习技术是指通过辅助数据或辅助信息,对原有的小样本数据集进行数据扩充或特征增强，以更强的数据泛化能力降低数据获取与存储成本的技术。该技术可依托无标签数据或者生成带标签数据，在原样本的特征空间中添加便于分类的特征，将数据中隐含的结构性信息进行显性挖掘。该技术可有效解决工业数据稀疏或终端设备网络拓扑结构不完整等问题，提升工业数据的价值。图6.15基于数据增强的小样本学习技术（图片来源：《ACMComputingSurveys》期刊）工业互联网十大技术展望（6）资产管理壳技术资产管理壳技术是为数字孪生建立数据信息互联、信息内容互通、数据机理模型互操作的管理方法结构。该技术具有数据集成、模型管理、标识解析、工业通讯等功能，能够实现不同机器设备、不同业务系统数据类型的统一、不同模型间的无缝互操作、不同标识间的鉴别与灵活提取以及不同协议间的信息共享。该技术规定了管理组件的层次、价值流、级别，解决了非标组件的适配和信息失控问题，为统一数字孪生数据信息与模型规范提供了关键支撑。图6.16资产管理壳技术（图片来源：德国电子电气行业协会）工业互联网十大技术展望（7）云原生大数据平台架构技术云原生大数据平台架构技术是指利用容器化、动态管理、微服务等云原生技术，实现在公有云、私有云和混合云等云化环境下构建和运行弹性可扩展的大数据系统。该技术契合了大数据系统云化过程中求弹性、求扩展的诉求，实现了数据的按需创建、按需扩缩、运维托管。该技术能够为行业客户提供快速可复制的大数据处理能力，是解决未来超大规模下的特征工程、计算资源等性能瓶颈问题的重要底座。图6.17云原生大数据平台架构技术（图片来源：ArchSummit2021年全球架构师峰会）

工业互联网十大技术展望（8）基于工业互联网的松耦合组织结构技术基于工业互联网的松耦合组织结构技术是指基于发布／订阅模式，通过适配封装及多模式服务，实现多源异构系统互联互通的组织结构。该技术将工业要素进行系统封装，能处理工业要素的动态加入和退出、管控工业要素和数据交互的状态。该技术可及时发现数据交互阻塞点，平衡工业要素间的耦合度，满足系统柔性可配置的应用需求，保障工业互联系统的稳定运行。图6.18基于工业互联网的松耦合组织结构技术图片来源：《计算机集成制造系统》期刊工业互联网十大技术展望（9）基于增强现实的人机交互技术基于增强现实的人机交互技术是指将人工智能、扩展现实和自动化技术相结合的应用型技术。该技术借助增强现实介质进行设备状况识别,基于边缘侧算力和云端模型进行信息处理分析，实现现场工人与远程专家的协同交互，现场设备与设备模型的实时交互。该技术可广泛应用于工业现场产品监测、远程运维、作业指导等相关场景中，相较于传统操作模式具有更高维度、更广视距、更深沉浸的优势。图6.19基于增强现实的人机交互技术图片来源：《航空制造技术》期刊工业互联网十大技术展望（10）面向工业互联网安全的零信任架构关键技术面向工业互联网安全的零信任架构关键技术是指基于零信任理念，具有以身