工業互聯網領域關鍵技術與發展趨勢分析

謝士琴 李國棟

（中國軟件評測中心,工業和信息化部軟件與集成電路促進中心，北京 100048）

1 工業互聯網技術發展趨勢的總體分析

1.1 工業互聯網平臺技術融合創新、快速發展

隨著物聯網、大數據、邊緣計算和AI 技術與工業互聯網平臺技術的深度融合，工業互聯網平臺技術得到創新發展。2022 年，以雙跨平臺為代表的工業互聯網示范平臺，在工業互聯網信息感知技術、信息傳輸技術、數據分析平臺、工業App 開發等平臺技術領域實現創新引領。

工業互聯網平臺信息感知技術作為工業互聯網平臺邊緣層的核心關鍵技術，其主流技術以自感知技術為主，同時多源異構數據融合技術也成為重點研究方向。信息傳輸技術主要包括有線傳輸和無線傳輸兩大類，其中無線傳輸技術作為重點技術領域主要包括局域網通信技術和廣域網通信技術兩種類型。其中，局域網通信技術以藍牙、WiFi、Zigbee 等為代表的短距離傳輸技術研究為主；廣域網通信技術則以LPWAN 低功耗廣域網為技術代表[1]。工業互聯網平臺數據分析技術，不僅涉及大數據分析技術，還包括數據清洗、數據融合等技術，特別是基于工業大數據的工業機理模型技術也是重點研究和發展方向。工業App 作為工業互聯網平臺SaaS 層的核心構成，通過對工業知識進行提煉與抽象，再將數據模型和知識結果形式化封裝和固化形成工業App，以實現對人和機器的高效快速賦能[2]。工業App 的云化、低代碼化、輕量化、可復用技術是現在的主流研究方向。

展望未來，新一代信息技術與工業互聯網相融合，重點在邊緣數據感知技術、大容量光傳輸技術、工業低代碼技術、數字孿生技術等領域開展突破性研究。同時，隨著工業互聯網平臺多技術融合的快速發展，工業互聯網產業大腦平臺、工業元宇宙等綜合應用技術也將成為平臺技術研究的發展方向。

1.2 工業互聯網安全技術在智能化領域不斷突破

我國工業互聯網安全技術快速發展，工業互聯網安全防護水平，特別是在攻擊防護、工業防火墻、工業互聯網漏洞挖掘、滲透測試、安全態勢感知等領域技術有所提升。2022 年，我國基本建成涵蓋國家、省、企業三級協同的工業互聯網安全監測服務體系，覆蓋14 個重要領域、140 個重點平臺，聯網企業達到11 萬余家，深入開展工業互聯網網絡安全分級分類試點工作。

2022 年，工業互聯網安全技術在底層技術、安全防護技術、安全評測技術以及安全監測技術等領域有所發展。首先，底層技術發展主要以區塊鏈技術、人工智能技術、密碼算法技術為主，為工業互聯網安全領域的防護、評測以及監測等提供強有力的支撐。其次，安全防護技術主要包括工業互聯網各層級邊界控制技術和身份鑒別與訪問控制技術，包括工業互聯網安全體系架構中所有安全防護對象，比如邊緣端點的防護技術以及工業防火墻技術等。再次，安全評測技術包括漏洞掃描技術、漏洞挖掘技術、滲透測試技術以及上線測試技術等。最后，安全監測技術研究包括工業互聯網安全態勢感知技術、安全監測與審計技術以及資產安全管理技術等[3-5]。

展望未來，工業互聯網安全技術將進一步與智能領域技術融合，重點在動態感知、提前預測、主動防御、智能防護等領域實現智能化核心技術突破和創新應用。結合主動探測技術、被動誘捕技術以及流量分析技術等，開展工業互聯網領域的安全態勢感知以及風險預警，從而實現工業互聯網安全主動防御技術突破。同時，結合AI 技術、大數據分析技術等，大幅度提高安全風險預警以及處置的精準水平，從而實現工業互聯網網絡智能化防護。

1.3 工業互聯網網絡技術體系持續優化

隨著工業互聯網網絡體系建設快速推進，網絡互聯技術和標識解析技術快速發展，工業互聯網在助力工廠內網改造升級、推進基礎設施建設等方面成果顯著。2022 年，我國高質量外網建設基本覆蓋全國300 余地市，助力推動企業內網改造升級的5G 基站總數達220 萬。此外，國家標準化管理委員會發布了我國工業互聯網網絡領域的首個國家標準—《工業互聯網 總體網絡架構》，標志著我國工業互聯網體系建設邁出了堅實而有力的一步。

以工業互聯網網絡通信技術為例，現在主流的技術包括工業現場總線、工業以太網以及工業無線網絡等技術?，F場總線技術是指連接智能現場設備和自動化系統的通信網絡技術，其具有數字式、雙向傳輸和多分支結構的特點，主要以Profibus、CAN、Modbus 等為代表。工業以太網技術是一種基于載波監聽多路訪問/沖突檢測技術機制的廣播型網絡技術，其主要在工業系統的控制層及以上進行應用，以 Power link、Ethernet/IP 等為代表[6]。其中，時間敏感網絡是在以太網技術的基礎上演進而來，也是當今的研究熱點。工業無線網絡技術主要應用于工廠內移動的設備和線纜連接較難實現的情況，主流技術有藍牙技術WLAN 技術、無線HART 技術和5G 技術等[7]。

展望未來，工業互聯網網絡技術將主要朝向有線、無線互補并進方向發展，工業現場總線技術主要向工業以太網技術發展，確定性網絡技術、時間敏感網絡技術、5G網絡技術、邊緣計算技術等也將持續快速發展，促進工業互聯網網絡技術體系不斷優化。

1.4 工業大數據技術朝向高流通、可交易方向發展

隨著我國工業數據匯聚能力持續增強，國家工業互聯網大數據中心廣泛匯聚醫院、企業、政府、社會組織等2800 余家單位的防控物資需求，發布物資需求達5670 多萬件，形成對240 余萬家中小企業復工、復產的全方位監測。為了實現工業數據高質量匯聚和處理分析，現在主流技術研究包括多源異構數據的融合技術、工業實時數據庫技術、工業數據的監測分析技術等。

展望未來，工業互聯網將重點發展工業數據空間技術、區塊鏈和隱私計算技術，加大工業實時數據庫技術的研究，促進工業數據要素資源的交換流通與交易，實現數據全流程可記錄、可驗證、可追溯，建設高效、高安全和高流動性的數據要素交易市場。

2 對工業互聯網應用與產業化發展趨勢的分析

2.1 工業互聯網平臺應用深入垂直行業,持續賦能實體經濟

隨著工業互聯網平臺技術的不斷深入應用，以我國跨行業、跨領域的工業互聯網平臺為代表的示范平臺，帶動了各行各業的產業化發展。2022 年，我國具有一定區域和行業影響力的工業互聯網平臺達到248 家，服務工業企業超過160 萬家。工業互聯網已為工業、交通、教育、醫療等多個行業領域提供高效賦能。

展望未來，工業互聯網平臺技術應用將從以雙跨平臺為代表的領軍企業延伸到行業和產業鏈上下游，大中小企業也將開展工業互聯網平臺建設。平臺技術應用范圍向鋼鐵、機械、電力、交通、能源等多個國民經濟大類深入滲透，持續賦能實體經濟，也為加快我國一、二、三產業融合發展提供助力。

2.2 工業互聯網+5G 融合應用，助力企業數字化轉型升級

隨著工業互聯網網絡技術的不斷發展，通過建設低時延、高可靠、廣覆蓋的網絡基礎設施，為工業全要素互聯互通提供有力支撐。根據工業和信息化部數據顯示，2022年，“5G+工業互聯網”全國建設項目累計已超過3100個?！?G+”工業互聯網技術應用深入企業生產管理環節，形成一系列工業互聯網應用新場景、新模式、新業態。

展望未來，工業互聯網網絡將重點開展“5G+工業互聯網”融合應用，加快5G 等新型基礎設施建設，促進工業互聯網網絡無線化、融合化、智能化建設，幫助企業改造傳統生產流程、優化組織模式、提升生產效率，助力企業數字化轉型升級。

2.3 工業互聯網安全需求與日俱增，產業結構持續優化

2022 年，我國工業互聯網戰略全面實施，政府和企業不斷加大安全領域投入，工業互聯網安全需求與日俱增。我國工業互聯網安全領域市場不斷擴大，工業互聯網安全產品和服務體系日漸完善，產業規模不斷增加。據工業信息安全產業發展聯盟數據預估，至2026 年，全球工業信息安全市場規模將增長到299.7 億美元。此外，我國工業互聯網安全領域法律法規和政策體系逐漸完善，產業發展環境不斷優化，將形成一定的產業聚集效應。

展望未來，通過發展動態感知、智能預測、主動防御、智能防護等工業互聯網安全技術，不斷優化安全防護策略，建設工業互聯網安全保障體系，工業互聯網安全產業需求快速擴大，將帶動整個工業安全產業的發展，幫助工業領域拓展更為廣闊的市場空間。

2.4 工業大數據價值不斷提升，生態體系建設持續完善

隨著工業數字化轉型不斷加快，工業數據資源要素潛力進一步激發，工業大數據產業快速發展，并形成一定規模，工業數據賦能價值不斷凸顯。據統計，2022 年，我國重點工業互聯網平臺工業設備連接總數為7900 萬臺，全國設備日均運行數量持續增長，從2022 年年初的日均137 萬臺增加到近300 萬臺，連入工業互聯網的工業設備數持續增多，海量工業數據價值亟待挖掘。

展望未來，工業數字化轉型算力和數據需求進一步加大，工業數據空間、區塊鏈、隱私計算等技術將實現數據深層次的利用和賦能，對制造業生產方式、運行模式和產業升級均產生重大影響，將成為工業數字產業發展的關鍵支撐。此外，通過大力發展工業數據匯聚共享、數據融合創新、數據治理以及數據安全管理技術，工業大數據生態體系建設也將逐步完善。

3 促進工業互聯網技術發展的相關建議

3.1 加強工業互聯網技術產品的設計研發，構建自主可控的技術創新體系

加強工業互聯網平臺、網絡、安全、數據相關技術和產品的設計和研發。加大研發力度，實現工業互聯網與AI、大數據、5G、區塊鏈等關鍵共性技術與前沿引領技術的深度融合。支持企業、學校及科研院所加強合作，構建多層次聯合創新體系，強化工業互聯網平臺、網絡、安全、數據等方面的創新性技術與標準，形成技術創新攻堅合力，構建自主可控的工業互聯網技術創新體系。

3.2 積極開展檢驗檢測和認證評估，提升技術服務和行業治理能力

積極開展工業互聯網相關檢驗檢測、認證評估服務，支持面向工業互聯網技術、產品、服務和管理體系的測試認證。圍繞工業互聯網邊緣層、網絡層、通用PaaS 層、DaaS 層、工業機理模型、SaaS 層等領域，開展工業機理模型管理能力和跨平臺數據、應用調用能力等性能測試，以及驗收測試、安全防護能力評估等評測服務。鼓勵檢測、評估、認證機構跨行業跨領域發展，推動跨行業標準互通和結果互認，提升技術服務和行業治理能力。

3.3 加快培育復合型創新人才，加強工業互聯網人才隊伍建設

加強工業互聯網創新人才體系建設，著力打造工業互聯網人才培養體系，建設工業互聯網公共服務平臺，開展產教合作，培育復合型創新人才?？蒲性核拖嚓P企業聯合開展專業人才培養計劃，研究細化工業互聯網人才分類評價標準，完善工業互聯網技能人才評價體系，共同構建充滿活力的工業互聯網人才評價機制，加快建設具有交叉知識結構、創新實踐能力的工業互聯網人才隊伍。

3.4 加快構建創新發展生態，培育工業互聯網優勢產業集群

推動工業互聯網軟硬件研發、運營服務、檢驗檢測和認證評估等相關企業參與創新生態建設，支持建立工業互聯網創新中心等研發創新平臺，推動工業互聯網創新發展工程等項目的建設，鼓勵地方圍繞特色或細分領域，開展工業互聯網關鍵技術研發與產業化，集聚特色產業鏈上下游企業，培育工業互聯網優勢產業集群。