機器互聯

機器互聯

機器互聯是通過大量運用感知器、控制器、人工智慧等軟硬體系統和先進技術將人和機器物理和虛擬世界連線起來,構成一個智慧型的網路。

機器互聯關鍵技術

工業異構異質網路的融合技術,現代工業環境中包括多種異構異質網路,從網路拓撲來分既有各種智慧型設備組成的專用協定區域網路,也有基於通用TCP/IP協定的公共網際網路;從網路傳輸介質來分;既有各類無線傳輸網路如Zigbee、WiFi等也有有線IP網。機器互聯要實現這些網路間的互通協作,異構異質網路的融合是首先要考慮的問題。由於異構異質網路的融合具有高度的複雜性,不同的網路在通信協定、數據格式、傳輸速率等方面的差異性,一些設備將作為通信節點發揮智慧型路由器的作用,同時還需要一個統一的通信機制,將數據融合在IP網路中傳輸和控制,實現設備間的良性溝通,資源的合理配置以及生產效率的極大提高。工業裝備和產品的智商技術。機器互聯實現了智慧型設備之間的通信協作,大大提高了工業裝備的智商。生產裝備和產品開始有了自己的“思維”,產品需要告訴生產設備關於自己的信息和製造細節以協助生產,生產設備之間需要溝通來合理安排自己的時間和動作。同時信息物理系統(CPS)通過無處不在感測網路,將物理設備聯網,使之具備感知、通信、計算、遠程控制、自我管理的功能,實現人、產品、設備、網路之間新的互動關係,極大的提高了機器互聯的智慧型化水平。

工業大數據的存取和利用技術。機器互聯時代隨著感測器的大量使用,智慧型設備的普及,這些設備生成了海量的數據,與此同時,設計、研發、物流、供應鏈、銷售、服務等各個環節也都在源源不斷的產生數據。對這些數據的消化處理能力成為未來製造企業競逐的關鍵。首先機器互聯環境下智慧型設備間需要頻繁的數據互動,對數據傳輸的實時性和可靠性要求很高,這將大大促進海量數據存取技術的進步以滿足生產需求。其次利用數據挖掘等技術從海量數據中提取有價值的信息,並用於最佳化生產流程,完善服務體系,是實現智慧型製造的關鍵。

機器互聯體系架構技術。機器互聯是多個系統的集成,就像很多人體器官組合在一起構成健康的人體系統,各個系統不是簡單的堆砌而是高度耦合。機器互聯的集成包括橫向集成和縱向集成。縱向集成是指製造企業內部、智慧型工廠內部的集成,包含從需求制定、設計、生產研發、物流、運營等各環節內部的集成,也包括跨環節的集成。橫向集成是指企業間的集成、產業鏈的集成,通過企業間信息的共享,資源的整合,實現產供銷全流程的業務無縫對接。機器互聯集成化的實現,不僅需要標準的系統間接口,還需要一個統一的體系架構,為各個系統的集成化運作建立規範,就像馮諾依曼體系架構之於計算機系統的作用一樣。

國家政策和建議

加快機器互聯相關標準制定,以標準化推動工業產品、技術、服務的互通融合。機器互聯涉及異構網路的融合,系統的集成,設備的互聯互通以及安全性等問題,對標準化工作提出很高要求,各國都將標準化作為戰略重點優先發展。比如德國制定了標準路線圖,為工業4.0 標準制定提供引導。我國應借鑑已開發國家的經驗,高度重視標準化在機器互聯產業發展中的引領作用,優先制定標準路線圖,明確電子、裝備、網路、軟體等行業的標準化需求,在異構網路間的融合、系統集成、智慧型設備的互動、安全和服務規範等方面加快標準體系的建設。同時,還要加快我國在機器互聯標準方面的國際化步伐,提高國際標準制定的話語權,在全世界範圍內贏得機器互聯發展的先發優勢。構建產學研協同創新體系,以協同化加速產業化進程。美國、德國等已開發國家在發展機器互聯方面高度重視產學研的協同創新,通過持續的政策扶持和資金投入,逐步形成了政府、產業界、學術界和各種社會科研機構相互合作的協同創新體系。

我國也應該高度重視產學研協同創新對機器互聯發展的重要促進作用,加強頂層設計,通過政策引導,資金支持大力推動協同創新體系的構建。在機器互聯的重點領域和行業,鼓勵建立以企業為主導,聯合大學和科研機構力量的機構,將高校的科研成果及時產業化,產業的需求及時反饋給研究機構,形成良性互動,合力突破機器互聯關鍵領域的關鍵技術難題,共同促進機器互聯的發展。構建機器互聯產業聯盟,以聯盟助推產業生態圈式發展。機器互聯是技術和產業跨界融合的產物。

2014年AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾在美國成立工業網際網路聯盟 ,2016年5月證通電子建立金融支付領域上線首個物聯網雲平台。我國政府應積極學習和借鑑已開發國家的產業聯盟運作模式,組織建立跨行業的、公私合作的多樣化的機器互聯技術聯盟和產業聯盟,引導行業之間、企業之間、政府和企業之間加強交流合作,突破關鍵技術障礙,形成統一的機器互聯繫統架構,推動標準化進程,共建機器互聯產業生態圈。加大政策扶持力度,營造機器互聯發展良好政策環境。機器互聯中的智慧型設備由於技術含量高,往往價格昂貴,這給中小製造企業打造智慧型化生產體系帶來很大資金風險。

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德國為了實現工業4.0的跨越,出台了相關政策、稅收,幫助企業實現智慧型化生產,分擔企業風險,帶來了良好的社會效益。中國在學習已開發國家經驗的同時需要注意到,我國工業基礎相較德國還有很大差距,製造企業在智慧型化升級改造過程中所需要承受更大的風險。政府應針對工業企業提供一系列政策傾斜和資金保障,建立國家機器互聯投資基金和專項資金,探索工業企業智慧型化升級風險管控模式,降低企業創新風險,幫助企業穩步提升智慧型化水平,加強機器互聯的推廣套用。

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