866 工业互联网梳理工业互联网的八大关键技术全球工业互联网市场究竟有多大.docx
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866工业互联网梳理工业互联网的八大关键技术全球工业互联网市场究竟有多大
【工业互联网】梳理工业互联网的八大关键技术；全球工业互联网市场到底有多大
工业互联网世界
微信号ai-cps
功能引见OT技术（工艺+精益+自动化+机器人）和IT技术（云计算+大数据+物联网+人工智能）深度融合，在场景中构建：
外形感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的机器智能认知系统，实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新制造的产业互联生态链。
2018-06-06原文
收录于话题
无网络不使用。
在业界将目光聚集在工业互联网平台培育的同时，网络侧的“互联互通”缺失却不容忽视。
在工业互联网体系中，网络是基础，数据是核心，平安是保障。
《国务院关于深化“互联网+先进制造业”进展工业互联网的教导意见》中提出，组织实施工业互联网工业企业内网、工业企业外网和标识解析体系的建设升级。
在“看得见的手”的推动下，一场自上而下的工业互联网网络改造工程正式开启。
此次，《通信产业报》（工业互联网世界公众号）记者深耕工业互联网市场，为你解构工业互联网中的通信技术。
工联网关键技术巡礼之一| 5G:
搭建比马达还快的机器连接
一场自上而下的工业变革正悄然进行。
2012年，国际制造业巨头—美国通用电气公司（GE）初次提出工业互联网概念，认为将来将通过设备、互联网与大数据相结合，促进更先进的设备和更完善的服务产生，工业互联网将是继工业革命和互联网革命之后的下一次全球商业浪潮。
随后，德国、中国等国际大国相继将工业互联网摆着重要战略地位，工业互联网之战一触即发。
然而，在各方意图抢占工业互联网先机时，5G由于其高速率、低时延、海量连接等特功能够为工业互联网供应网络基础，而被视为实现工业互联网的“助燃剂”。
那么，5G是如何助燃工业互联网？
据悉，要想节省工厂效率，实现工业互联网，就需要完成工业自动化的工业把握，而这需要端到端毫秒级的超低时延和接近100%的高牢靠性通信做保障。
5G网络切片技术能够为工业使用支配专属的低时延高牢靠切片，并通过切片内部参数监控，实现可依据业务需求变化自动优化网络参数，并可针对不同企业的多样产品需求进行更细粒度切片,从而可以较低成本满足垂直行业需求。
虽然5G还未走进现实，华为、中兴、爱立信、诺基亚等国际主流设备商在加紧研发5G技术的同时，都在乐观与垂直行业合作，利用其端到端无线网络试水工业互联网。
华为轮值CEO徐直军曾公开表示，5G能大幅度提升用户体验，诸如在5G网络下，下载一部6G的高清电影只需要2秒，且能实现千亿级的连接，同时，5G还具有工业级的牢靠性和实时性，将为工业互联网供应强大网络支撑。
值得一提的是，在日前落幕的2018MWC上，华为就呈现了5G助力智能制造实现柔性生产的缩影。
据悉，该使用通过用无线网络连接了“工厂”中的9台WAVE机器人，它们通过无线网络的构成分工协作，能够快速地依据需求组装3中种不同的圆珠笔，甚至将买家的名字刻在笔壳上。
此外，爱立信也将工业互联网作为5G的宰手级使用，并在MWC2018上和中国移动联合呈现了智能工厂，该使用是利用5G网络切片力气，支撑产线产品的定制化组装力气，对产线上的配件信息实时采集，借助云端人工智能进行识别和婚配，并依据识别结果，驱动机械臂完成产品组装。
同时，诺基亚也与中国移动共同呈现了5G网络切片在工业自动化领域的使用场景，通过移动网络实现了液压自动化高精度把握和作业场地实时监控的业务演示，呈现了5G网络切片技术在工业自动化领域的使用实践。
可以发觉，虽然工业互联网方兴未艾，5G仍在路上，但5G与工业互联网结合已是必定，也必将制造更大的价值。
工联网关键技术巡礼之二| 边缘计算：
海量工业使用的计算基石
工业互联网离不开边缘计算（MEC）。
IDC统计，截至2020年将有超过500亿终端与设备联网，将来超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。
边缘计算能在靠近物或数据源头的网络边缘侧就近供应边缘智能服务，满足行业数字化在灵敏联接、实时业务、数据优化、使用智能、平安与隐私疼惜等方面的关键需求。
通过边缘计算的资源和力气，可将虚拟空间和物理实体紧密融合在一起。
在工业制造领域，要实现数字化制造、网络化协同、智能化转型，离不开物联网、大数据和云计算，更离不开边缘计算。
换言之，边缘计算接近于工业上分布式自律的概念，在基于互联网的异构分布式计算环境下，集中与分散相结合，既无效利用互联网的资源，又保证了用户系统的自律性、平安性和健壮性。
众所周知，“工业4.0”的核心是CPS，而融合了网络、计算、存储、使用核心力气的边缘计算，明显是CPS的核心。
因此，边缘计算被看作“工业4.0”核心之核心。
在目前普遍接受的基于PLC、DCS、工控机和工业网络的把握系统中，位于底层、嵌于设备中的计算资源很多都是边缘计算的资源。
作为边缘计算的具体表现形式，工业CPS在底层通过工业服务适配器，将现场设备封装成web服务；在基础设备层，通过工业无线和工业SDN网络将现场设备以扁平互联的方式联接到工业数据平台中;在数据平台中，依据产线的工艺和工序模型，通过服务组合对现场设备进举动态管理和组合，并与MES等系统对接。
工业CPS系统能够支撑生产方案机警顺应产线资源的变化，旧的制造设备快速替换与新设备上线。
以冶金行业为例，目前规模以上冶金企业信息化已颇具成效，但缺少的恰恰是末端智能。
冶金方面的数据经常毁灭完整性和全都性的问题，处理不好会给能源管理和智能管理环节构成困难。
此外，冶金的物流跟踪是典型的CPS，其间，物理与化学外形经常发生转变，把握过程有确定难度。
边缘计算能在其中发挥着重要作用，挂念实物联网，成为工业物联网技术的无效补充。
显而易见，通过引入边缘计算，能够为制造业供应：
设备机警替换；生产方案机警调整；新工艺/新型号快速部署。
进一步推动智能制造的实现。
将来，作为工业物联网分析和处理使用程序的引擎，边缘计算将会进展得更快。
此外，边缘计算技术公司也在成为资本市场下一个投资目标。
随着从汽车、无人机、医疗设备到机器人领域设备连接数量不断增长，越来越多企业正在拥抱边缘计算技术。
工联网关键技术巡礼之三| SDN：
工厂机警组网的首选
物联网时代将至，与全部网络一样，工业互联网正在沿着IP化、扁平化、无线化、机警组网的方向演进。
在这一背景下，能为传统网络僵化架构带来新活力的SDN与NFV将成为工业互联网网络技术进展的重要方向。
众所周知，目前分层割裂的工业把握网络架构严峻妨碍了信息的高效互联，需要构建新的扁平的工业把握网络架构，同时，工业互联网的工厂内网正在向着一个IT与OT融合趋势进展。
因此，基于SDN的工业融合互联网架构凭仗既能够实现扁平化，又能将IT与OT完善融合成为工业互联网进展的首选。
将来工业SDN融合网络架构将包含三大特征。
首先是融合接入，工业以太网的专有协议和标准以太网的通用协议都都可通过这个网络进行统一接入。
其次是融合互联，由于目前照旧存在大量现有工业把握网络系统，而原有系统和原有生态里的专有网络协议仍会占有相当大市场份额和空间。
因此融合互联将能够支持标准以太网协议相互之间的互联，也支持工业以太网专有之间的互联。
第三是融合管理，将来工业互联网明显将要求在一个统一的网络里进行统一拓扑管理、设备管理、策略管理、业务管理等功能。
工业SDN使用正在构成。
近日，中国科学院沈阳自动化争辩所自创SDN理念在网络层成功构建了一个扁平化架构。
在此架构中，转入、转发的网络设备能以一个融合的形式连接在一起，并通过一个统一的ICT的把握器进行整个网络统一管理和调度。
将来，全部用于工业生产的IT和OT设备全都能接入这样的网络中来，并利用SDN的北向接口跟工业把握系统相关联，系统会产生什么样的通讯的需求，有多大的通信量，有什么样的实时和牢靠性的要求，都可以通过北向接口送到把握器，然后由把握器把握全部调度和管理，生成策略下发到扁平化的交换机中。
通过这样的架构，能极大的提高网络扩展性和机警性，又能保证现有的ITOT业务的需求。
随着国家对工业互联网进展战略的进一步推动，将来我国工业互联网产业必将进一步探究面对工业环境的有线无线融合组网以及工业制造领域SDN技术。
针对工业互联网海量连接、平安牢靠等新需求，加快5G、软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等技术创新与使用，不断提升网络宽带接入和传输速率，加大力度促进标识解析系统建设，构建支撑跨工厂、跨企业全面信息互联的关键基础设备。
工联网关键技术巡礼之四| NB-IoT：
特定场景的连接利器
作为物联网在工业领域的重要使用，工业互联网与物联网有密不行分的关系。
“工业互联网可以说是物联网的一部分，但是大多数工业互联网场景，要求网络达到毫秒级的端到端时延和100%高牢靠性。
这意味着，工业互联网具备物联网的普遍特征，但却在时延和牢靠性等特性上有高于一般物联网的要求。
”一位不愿具名的工业互联网资深专家告知《通信产业报》（网）记者。
与此同时，具备超高牢靠、超低时延特性的窄带物联网（NB-IoT）也将作为工业互联网重要连接技术。
据媒体披露，从2018年开头，我国将在推动工业企业内网改造升级的基础上，在工业领域渐渐部署窄带物联网（NB-IoT）等先进技术，并以此构成成熟的工业互联网使用和生产体系。
那么，NB-IoT如何助力工业互联网？
众所周知，NB-IoT作为一个空中接口标准，次要是在终端与基站eNB之间的商定，包括物理层与数据链路层的一些设计规定，除了能做到低时延和高牢靠之外，其次要优势就是终端功耗低、待机时间长、成本低、掩盖深度更强、连接数量大。
所以对于低功耗、广掩盖、大连接等工业信息采集和把握场景，NB-IoT将成为最适合的连接技术。
正由于NB-IoT的巨大利好，我国也在政策层面推动NB-IoT建设。
去年6月，工信部在文件中提出到2017年末，要完结NB-IoT网络掩盖直辖市、省会城市等首要城市，基站规划到达40万个;到2020年，NB-IoT网络完结全国遍及掩盖，面对室内、交通路网、地下管网等使用场景完结深度掩盖，基站规划到达150万个。
与此同时，在NB-IoT核心标准冻结之后，三大运营商均大力推动NB-IoT网络部署。
据悉，中国联通在去年完成了NB-IoT核心网建设，方案将在今年5月份建设30万个NB-IoT基站个，基本实现全国掩盖。
中国移动也表示将在全国346个次要城市城区实现NB-IoT连续掩盖。
与此同时，中国电信在也去年宣布已建成全球首个掩盖最广的NB-IoT网络，实现31万个基站的升级。
明显，随着NB-IoT商用步伐的加快，将助推工业互联网落地。
工联网关键技术巡礼之五|TSN：
智能工厂的“中心枢纽”
网络在智能工厂中扮演举足轻重的角色，各种传感器和设备机台都需要通过工业网络相互链接，才能实现才智工厂的愿景。
在工业企业内网方面，传统工业现场总线、工业以太网等网络技术、标准和产品次要集中于少数发达国家。
近年来，我国提出了工厂自动化以太网（EPA）、工业过程/工厂自动化无线网络（WIA-PA/FA）等技术，但产业化和商用水平低。
目前，时间敏感网络（TSN）、工业软件定义网络（SDN）等新技术争辩和产业化成为国际产业界关注的新热点。
“既有的工业以太网络对现有工业设备已绰绰不足，但若是要实现将来工业4.0，以云端服务器控管全球工业系统的愿景，则需倚靠TSN。
”某工业企业人士表示。
TSN是TimeSensitiveNetworking（时间敏感性网络）的缩写，是一个IEEE的工作组的项目，其核心技术包括网络带宽预留、精确时钟同步与流量整形，保证了网络低时延、高牢靠性的需求等。
作为底层的通用架构，TSN实现异构性网络的实时性数据交换，TSN通过一条以太网支持实时把握和同步，例如在运动使用和机器人之间，TSN可以同时支持其他在制造业使用中常见的数据通信。
TSN使得更多企业可以在此架构上实现OT和IT的融合。
使得过去人们对于IT与OT连接的各种妨碍得以获得一个清楚而可行的处理之道，最终实现工业互联，在这个基础上，大数据使用、人工智能分析等才能被实现。
来自于《把握工程》的报告，时间敏感型网络的优势次要有两个，首先，它基于标准以太网。
其次，时间敏感型网络在任何时候都可以设定速度运转，不会停滞不前。
这项技术必不行少,由于随着更多的设备接入网络,需要中心“枢纽”来指挥全部的列车并确保它们按时到达正变得越来越重要。
据了解，目前IEEETSN工作组已完成了实施TSN所需的核心标准,业界已开发出支持TSN技术的首批产品。
国家仪器日前推出的TSN先期技术平台，以便长期支持开发同步化与通信作业的全新标准技术。
在思科和英特尔的协力合作之下，国家仪器帮忙客户打造分布式系统，针对分布式把握与量测循环，执行同步化I/O、程序代码与精确的通信作业，而这些作业都能在以太网络上完成。
TSN能够在标准以太网络上建立分布式、可同步化的HardReal-Time系统。
这些系统使用同样的架构执行Real-Time把握与传递全部标准信息科技（IT）数据，驱动着把握、量测、设定、人机接口（UI）与档案交换架构的整合。
其网络整合、平安把握流量与高效能的特性，可能会彻底转变系统的设计与维护。
工联网关键技术巡礼之六|工业PON：
连接每一个生产单元
作为工业互联网的重要组成部分，工业无源光网络（PON）遭到了业界的广泛关注。
所谓的工业PON是使用工业环境的全光PON网络系统，由一个光线路终端OLT、至少一个光配线网ODN、至少一个光网络单元ONU组成。
工业PON系统能够满足企业的生产把握、工序工艺数据采集、监测、视频监控等各种使用场景。
基于PON技术的工业网络平台将产品设计研发、制造生产、销售、物流、售后各工业化环节融合集成，最终实现企业CRM、MES、ERP、SCM、SCADA等系统信息孤岛的统一把握和管理。
正是由于工业PON在工业互联网中的核心地位，才促使国家从政策层面鼓舞企业开发和运用工业PON。
国务院印发的《国务院关于深化“互联网+先进制造业”进展工业互联网的教导意见》明确指出，支持工业企业以IPv6、工业无源光网络（PON）、工业无线等技术改造工业企业内网，以IPv6、软件定义网络（SDN）以及新型蜂窝移动通信技术对工业企业外网进行升级改造。
在国家这一政策的无力支撑下，中国电信、中兴等产业链企业均从各自的优势动身，推出了一系列工业PON产品和处理方案。
其中，中国电信通过合资企业浙江省公众信息产业无限公司开发了工业PON网络系统。
而中兴与合作伙伴一起推出了工业无源光网络（PON）2.0处理方案。
据了解，中国电信的工业PON网络系统是该企业立足于构筑新一代智能通信网，在对传统工业交换机系统争辩基础之上，结合最尖端的无源光网络通信技术的进展，创新出的一套平安、牢靠、融合、先进的综合处理方案。
目前，中国电信已在江苏、云南等省份的制造企业成功运用了上述方案。
而中兴的工业PON2.0处理方案，是在成熟使用工业PON1.0处理方案基础上技术升级，实现了标准工业协议兼容、协议容器、多种协议转换、数据采集、近程数据接入、平安访问等功能，IT、CT、OT三网互联构成一个互通的内网，挂念制造企业快速构建工业4.0扁平化的工厂内神经网络。
除了上述较成熟的处理方案之外，还有更多产业链企业有意进军工业PON领域。
比如，中国联通就方案在固网方面，通过工业PON切入到园区内网的处理方案。
国家千人方案专家、中国联通大数据首席科学家范济安博士表示，相比于传统的以太网，工业PON的连接距离长，抗干扰防污染性强，功能和平安性高等特点，使其在内网的处理方案中具有更强的力气，是智能车间、智能工厂、智能园区必不行少的基础设备。
现在联通次要针对新建园区、厂房，原有厂房的更新换代等为工业企业供应内网处理方案。
虽然工业PON在工业互联网中担负着信息传输的重要作用，加之在通用光通信系统中PON技术已经趋于完善，但是各大厂商在工业互联网领域的PON技术还处于摸索阶段，将来仍有加大成长空间。
工联网关键技术巡礼之七|标识解析体系：
工互的关键“神经系统”
“犹如DNS在互联网中的作用一样，标识解析体系是工业互联网的关键神经系统。
”一位深谙工业互联网领域多年的专家向记者表示。
标识解析体系，作为用于识别和管理物品信息、机器的资源，是整个网络实现互联互通的关键基础设备。
目前，国内外存在多种标识编码及标识解析方案。
由于标识编码尚未统一，中小型企业内部大量使用自定义的私有标识，而涉及流通环节的供应链管理、产品溯源等使用模式正在渐渐尝试跨企业的公有标识。
《工业互联网体系架构1.0》（以下简称“白皮书”）指出，标识解析体系可分为两大进展路径，改良路径和变革路径。
改良路径仍基于互联网DNS系统，并适当改进，其中以美国GS1/EPCglobal组织针对EPC编码提出的ONS解析系统相对成熟。
国际上次要的标识解析体系在中国都授权设立了分支机构，如电子标准化院组建的OID注册中心，物品编码中心担当国内的EPC编码支配。
同时，我国也在基于DNS系统乐观探究其他改良方案，如中科院计算机网络信息中心的物联网异构标识解析NIOT方案，中国信息通信争辩院CID编码体系。
变革路径接受区分于DNS的标识解析技术，目前次要是DONA基金会提出的Handle方案。
其接受平行根技术，实现各国共同管理和维护根区文件，现已在ITU、美、德及我国设置了4个根服务器。
不过，白皮书指出，现有的标识解析体系尚难以满足工业互联网的进展需求。
这是由于，和互联网相比，工业互联网的主题对象来源更为简约，数据更多，而且敏感信息占得比例也居多。
鉴于这些挑战，标识解析体系将是一个长期争辩的课题。
从目前来看，多种标识解析体系将在确定时期内共存。
基于改良路径的方案和基于变革路径的方案在国内外均已启动并构成确定规模规划，短期内难以实现标识解析的统一。
白皮书指出，公正对等是标识解析体系的重要进展方向。
这是由于，在互联网时代，DNS的最高管理权把握在少数国家手中，这种集中化的单边管理机制既简约遭到黑客攻击，又存在把握权争议问题。
国内外已经提出并开头规划多种新型标识解析体系方案。
中国信息通信争辩院技术与标准争辩所副总工李海花指出，为避开毁灭互联网时代DNS受制于人的情况，我国进展工业互联网应着力打造标识解析体系。
从顶层设计开头，争辩制定标识解析体系的全体架构，确立进展路线图和时间表，强化统筹领导机制，设立国家管理机构。
在系统建设方面，完善根节点，建设国家顶级节点+配套支撑系统，建设各级子解析节点+公共递归解析节点。
为加强话语权，我国该当乐观参与标识解析体系的国际规章和技术标准制定，此外，从生态层面来说，推动标识解析系统集成创新使用。
工联网关键技术巡礼之八|IPv6：
承载百亿机器接入
IPv6是用于替代现行版本互联网IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
随着“互联网+”、物联网和工业互联网等使用融合进展，全球对IP地址的需求将持续增长。
据猜想，2020年全球互联设备数将超300亿，而中国IP地址需求可能超过100亿。
但IPv4仅能供应大约40亿左右的网络地址，难以满足需求。
除具备浩大的地址空间，IPv6支持终端即插即用，更婚配物联网终端使用需求；同时，IPv6可实现更高的平安性，是下一代互联网进展的重要基础。
随着我国工业互联网产业的富强，IPv6进展将是巨大市场需求带来的必定结果。
但是，IPv6从1998年由CERNET初次引进中国，至今已满20年，而目前国内IPv6的用户数量大约只需2000万。
在“2016全球网络技术大会（GNTC）”上，中国工程院院士、清华高校教授吴建平曾表示，我国的IPv6进展“起了个大早，赶了个晚集。
”
在这一背景下，2017年底中办、国务院印发《推动互联网协议第六版（IPv6）规模部署举动方案》，提出到2018年末，IPv6活跃用户数达到2亿;到2020年末新增网络地址不再使用私有IPv4地址，IPv6活跃用户数超过5亿;到2025年末，全面完成向下一代互联网的平滑演进升级。
同时构筑IPv6环境下工业互联网、物联网、车联网、云计算、大数据、人工智能等新兴领域网络平安保障力气。
可以预见，大力进展基于IPv6的下一代互联网，有助于提升我国网络信息技术自主创新力气和产业高端进展水平，高效支撑移动互联网、物联网、工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴领域快速进展，不断催生新技术新业态，促进网络使用进一步富强，打造先进开放的下一代互联网技术产业生态。
全球工业互联网市场到底有多大？
工业互联网，是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所构成的产业和使用生态，是工业智能化进展的关键综合信息基础设备。
其本质是以机器、原材料、把握系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时动态传输与高级建模分析，构成智能决策与把握，驱动制造业的智能化进展。
近年来，伴随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术，渐渐与工业新材料、新工艺、新能源、先进制造等创新成果跨界融合，引发了全球新一轮的科技革命和产业变革，一系列新的生产方式、组织方式和商业模式正不断涌现，工业互联网应运而生，并推动着全球工业体系的智能化变革。
智能制造正在全球范围内快速进展，并已成为制造业重要的进展趋势。
2017年，中国工业在宏观经济与产业转型的双重影响下，结构性调整取得进展，工业信息化投资进一步扩大，工业互联网市场保持较高的增长速度。
放眼全球，工业互联网市场的蛋糕到底有多大？
来看四大机构的猜想报告。
AlliedMarketResearch（AMR）：
2023年全球工业物联网市场将达到1970亿美元
2018年3月8日，AlliedMarketResearch（AMR）发布的报告显示，全球工业物联网2016年的市场规模为1150亿美元，估量到2023年将达到1970亿美元，2017年至2023年的复合增长率为7.5%。
在2016年，硬件组件收入占据IIoT市场主导地位。
此外，以使用为基础，2016年制造业使用以35%的份额引领市场。
估量亚太地区在猜想期间将呈现出较快的增长速度。
估量该行业的参与者将专注于引入创新和合作的新产品，以提高他们的市场份额。
Reportlinker：
2023年，全球工业4.0市场将达到2140亿美元
2018年3月7日，reportlinker发布的报告显示，到2023年，全球工业4.0市场将达到2140亿美元。
工业4.0技术革命不只仅是在生产过程中使用数据，甚至是在整个供应链中集成各种生产系统的数据。
它是关于分析和整合整个产品和过程生命周期，使产品和客户直接与制造系统和人员进行沟通，以确保产品满足个人客户的需求。
一些世界科技巨头生疏到工业4.0的巨大商机，投资于研发、工业4.0技术的商业化，并收购了小型科技公司，尤其是在人工智能领域。
在接下来的几十年里，企业将建立全球网络，将他们的机器、仓储系统和生产设备整合到网络物理系统（CPS）中。
依据HSRCmeta争辩，对HSRC、BCG、普华永道、经济学人智库、罗兰贝格、Rittal和西门子的63%的受访者表示，他们的业务将来依靠于工业4.0的转型。
ResearchAndMarkets：
全球工业网络处理方案市场2022年达238.4亿美元
2018年3月9日，ResearchAndMarkets发布的市场报告显示，全球工业网络处理方案市场规模将从2017年的91.8亿美元增长到2022年的238.4亿美元，在猜想期间的复合年增长率（CAGR）为21.0%。
估量将推动市场增长的次要要素包括对软件定义的广泛区域网络（SDWAN
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