一、前言
作为新型网络基础设施,工业互联网是新一代信息技术与先进工业的连接纽带[1]。我国正在以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展[2],提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。在抗击新型冠状病毒肺炎疫情过程中,工业互联网企业搭建了多个物资信息对接平台,高效汇聚了产业链上下游的信息数据,实现了医疗物资等生产信息的精准匹配[3]。
随着工业互联网的快速发展,标准化工作迫在眉睫。近年来国家主管部门发布了多项政策文件,积极推进工业互联网的标准化工作。年3月,《工业互联网综合标准化体系建设指南》提出了工业互联网标准概念架构[4],重点推进支撑行业应用的标准化工作,涵盖了工业互联网的关键技术、产品、管理、应用等需求。年1月,《工业互联网创新发展行动计划(—年)》部署了我国工业互联网未来三年的发展目标和重点任务[5]。
工业互联网与物联网、大数据、信息技术、网络安全等密切相关并相互影响。构建工业互联网标准体系,不仅需要对工业互联网技术体系进行研究,也需要对物联网、大数据、信息技术、网络安全等相关方向进行梳理。本文立足工业互联网标准体系的现实需求,梳理发展现状、凝练面临问题、提出体系框架、论证实施路径,以期为我国工业互联网的规范化、高质量发展提供基础参考。
二、工业互联网标准化的作用与进展分析
(一)工业互联网标准化作用分析
我国高度重视互联网标准化工作,提出要以高标准助力高技术创新,引领高质量发展[6]。标准化是实现工业互联网行业互治、推广应用的基础[7],也是推动产业创新发展的有效手段。
近年来,国际上发布了多项信息技术方面的国际标准,在推动网络构建与使用、大数据、网络安全、不同工业互联网之间的兼容性等方面起到了重要作用。例如,国际标准化组织制定的ISO开放系统互联模型系列标准[8],有效指导了不同智能设备之间的通信。
标准能够固化各领域专家的经验和知识[9],规范各领域的使能技术、参考架构、互联互通等,有助于引导和推动相关技术与产业的融合发展。例如,《信息技术大数据工业产品核心元数据》(GB/T—)汇聚了我国工业界诸多领域专家的经验知识,规定了工业产品核心元数据的表示方法,促进了信息交换与交流。
标准是连接科研与生产的桥梁,可加快工业互联网关键技术的示范和推广,有助于工业互联网技术的规模化应用,进而促进技术进步。例如,《信息安全技术工业控制系统风险评估实施指南》(GB/T—)为检测机构、供应商进行工业控制系统风险评估提供了必要依据,推动了工业控制系统的网络安全建设。
(二)国外工业互联网标准化的基础工作
近年来,国际标准化组织重点开展了物联网、工业数据等方面的标准化工作,为工业互联网国际标准化奠定了良好基础。国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会(ISO/IECJTC1)主导开发了全球信息和通信技术标准[10],下设机构正在开展物联网、数字孪生领域的国际标准化研究。国际标准化组织自动化系统与集成技术委员会(ISO/TC)是工业自动化领域的核心标准化组织,着重开展自动化与控制系统、信息系统、集成技术等的标准化研究。国际电工委员会工业过程测量和控制技术委员会(IEC/TC65)主要研究连续和批量控制领域中的用于工业过程测量与控制的系统、元器件国际标准[11]。国际电工委员会工业网络分技术委员会(IEC/SC65C)负责制定工业网络相关的国际标准(如互操作性、性能评估等)。
美国、德国等制造业强国基于产业发展需求,在产业联盟、国家政策等多个层面推动相关标准化工作。美国工业互联网联盟由多家大型信息技术企业发起成立[12],是推动工业互联网标准化的重要平台;以参考架构为引领,通过企业自主设立的应用案例,组织垂直领域应用探索,建立测试床提供验证支撑条件;联合其他标准化组织,协同推动工业互联网落地应用。德国在国家工业规划层面提出工业4.0概念,发布了《工业4.0标准化路线图》(第四版);认为当前核心标准化需求包括用例、参考架构模型、系统及其属性、互通性、集成、通信、人员与工作7个方面,跨领域的标准化需求分为开源、工业安全、数据保护/隐私、增值网络可信度、功能安全等。
(三)我国工业互联网标准化的基础工作
我国积极推进工业互联网标准化工作,正式发布了多项政策文件,如《工业互联网创新发展行动计划(—年)》《工业互联网综合标准化体系建设指南》等。《工业互联网综合标准化体系建设指南》提出,需识别出项工业互联网标准项目,预计到年制定标准数量超过项[5],重点支撑行业应用的标准化工作。工业互联网标准体系依托行业龙头企业,在部分领域开展应用层面的重点突破,如标识解析、工厂内网、网络资源管理、边缘设备、工业大数据等产业发展亟需的标准。
工业互联网标准化工作与工业网络、数据、平台、网络安全等领域密不可分。①在工业网络方面,我国具有工厂外网方面的良好基础,主导形成了工厂自动化用以太网、面向工业过程自动化的无线网络等国际标准。②在数据方面,依托全国信息技术标准化技术委员会大数据标准工作组,重点围绕大数据技术在工业产品研发、生产、服务等方面的应用以及工业数据管理等开展标准化研究,发布了工业大数据标准体系框架[13]。③具备行业性、区域性影响力的工业互联网平台超过50家[14],发布并更新了《工业互联网平台标准化白皮书》,提出了标准化工作发展方向、标准化生态建设等建议。④在网络安全方面,自年起陆续开展工业控制系统信息安全相关标准的研究制定工作[15],依托全国信息安全标准化技术委员会提出了工业控制系统信息安全标准体系。
三、我国工业互联网标准化面临的问题
(一)工业互联网标准的系统布局亟需优化
随着工业互联网技术研究与产业应用的日益深入,越来越多的企业、高校、科研院所参与了工业互联网标准的研究工作,各类国家标准、行业标准、团体标准相继发布。然而,没有机构开展相关标准的协调工作,标准与标准之间的先后关系、紧迫程度没有合理安排,使得已有标准的系统性欠缺,协调统一的工业互联网标准化发展局面有待形成。
(二)与相关领域现有标准的协调推进尚未开展
笔者调研发现,目前网络安全相关国家标准已发布项,制定中的有项;信息技术相关国家标准已发布项,制定中的有项。这些标准为工业互联网标准化工作提供了基础和参照,部分标准在工业互联网标准体系中可沿用或修改采用。在现行工业互联网标准体系的制定过程中,尚未明确与相关领域现有标准之间的协调推进机制,可能存在重复研制的情况。
(三)标准落地应用推进力度有待加强
工业互联网标准涉及工业、信息技术及相关新技术领域的融合。但在实际发展过程中,存在着标准应用不够充分的现象,尤其是重点标准的落地应用推进力度不够,如《信息技术通用数据导入接口》(GB/T—)等解决数据互联互通等痛点问题的标准。
四、工业互联网标准的体系框架与发展路径
工业互联网相关技术体系的核心在于数据处理:在网络互联互通的基础上,通过数据的采集、传输、集成、筛选、使用,基于平台、面向应用,开展制造过程的优化决策、分析、控制,同时
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