盧光明 郭利

（1.北京信息職業(yè)技術學院，北京 100018；2.國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心，北京 100040）

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡標準及其技術定位

（一）國家標準發(fā)布為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設提供了技術規(guī)范

國家標準化管理委員會發(fā)布了2022 年第13 號中華人民共和國國家標準公告，批準發(fā)布國家標準GB/T 42021-2022《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡架構》，這是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡領域發(fā)布的首個國家標準?！豆I(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡架構》國家標準圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃、設計、建設和升級改造，規(guī)范了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠內、工廠外網(wǎng)絡架構的目標架構和功能要求，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡實施框架和安全要求，有助于加快構建高質量的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡基礎設施，有助于引導全行業(yè)全產業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平提升，對于加速我國產業(yè)數(shù)字化轉型具有非常重要的意義。

該標準根據(jù)三類企業(yè)主體的類型，即工業(yè)制造企業(yè)、工業(yè)服務企業(yè)和網(wǎng)絡服務企業(yè)制定了七類互聯(lián)主體的連接方案。七類互聯(lián)主體主要包括在制品、智能機器、工廠控制系統(tǒng)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）、在用智能產品、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用以及用戶。對七類互聯(lián)主體基于聯(lián)系功能的多樣化形成八種互聯(lián)類型，即智能機器與工廠控制系統(tǒng)的互聯(lián)、在制品與智能機器之間的互聯(lián)、在制品與管理軟件的互聯(lián)、智能機器與智能機器的互聯(lián)、工廠控制系統(tǒng)與工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）的互聯(lián)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）與用戶的互聯(lián)、工業(yè)信息系統(tǒng)（管理軟件）與協(xié)作平臺的互聯(lián)、智能產品與工廠的互聯(lián)[1]。這些互聯(lián)類型可以抽象為包括設計能力、生產能力、商業(yè)能力以及為用戶服務的復雜網(wǎng)絡結構能力等的能力要求，如圖1 所示。

圖1 GB/T 42021—2022《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡架構》架構圖

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡框架的技術定位及其前提假設

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡框架從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要素的層面，細致地描述和定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡連接框架，而且重點從網(wǎng)絡互連和數(shù)據(jù)互通的角度構建起了整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標準化體系。而在應用層面，則通過接入各種工業(yè)軟件、工業(yè)APP 等應用系統(tǒng)，對生產系統(tǒng)進行實時控制、運動控制、生產管理、辦公應用，對在制品、生產設備、生產環(huán)境、操作人員等進行監(jiān)控和管理，實現(xiàn)智能工廠、智能產品的構建，建立起與用戶、生產分支機構、主要供應商等外部主要干系人的緊密互動和同步協(xié)作。

因此，該標準隱含如下幾個前提假設：第一，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首先是一個相對技術性的活動，能夠從技術角度定義和把握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的應用和發(fā)展；第二，數(shù)據(jù)應用是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的基礎，數(shù)據(jù)智能是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用中應該特別強調的技術重點；第三，連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術核心，保證生產系統(tǒng)各要素的充分、有效連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的重點。因此，該標準規(guī)定了各種各樣的連接技術標準和規(guī)范，具有很強的技術導向性，而對企業(yè)業(yè)務則很少涉及。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設需要與企業(yè)具體業(yè)務發(fā)展對接

總體來說，該標準主要是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術應用為核心構建的技術應用標準，與企業(yè)的具體業(yè)務特征以及企業(yè)管理與業(yè)務總體的服務化轉型趨勢結合較少。而事實上，在具體實踐中這樣的業(yè)務轉型趨勢以及企業(yè)業(yè)務的具體轉型才是影響企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體規(guī)劃、分步實施的戰(zhàn)略關鍵。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構的科學制定、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)各部分邏輯關系的確定以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的具體架構設計、選型和實施策略選擇等因素，對企業(yè)實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標和內容進行整體規(guī)劃、全面系統(tǒng)地指導企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的階段性發(fā)展進程、協(xié)調工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的綜合應用、及時地滿足企業(yè)業(yè)務轉型發(fā)展的需要都具有重要的作用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術需要依據(jù)企業(yè)的業(yè)務轉型來展開，只有這樣才可以有效利用企業(yè)的資源，促進企業(yè)戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)，滿足企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。

事實上，在具體的實踐活動中企業(yè)需要從生產企業(yè)服務化轉型的大背景下來理解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施，必須緊密結合生產企業(yè)服務化轉型的業(yè)務和管理需求，才能夠有效地指導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的具體實施，找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術具體的實施路徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是生產企業(yè)實現(xiàn)個性化定制等服務轉型的必要技術手段，因此不僅需要從技術角度來考慮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構，而且還需要從生產企業(yè)服務化轉型的角度來設計服務型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構，構建起服務化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系。支持業(yè)務發(fā)展才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用和實施的根本，我們相信隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的深入，相關的行業(yè)實踐標準也會逐漸成熟，成為企業(yè)進行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實踐的業(yè)務參考，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術與商業(yè)應用的完美融合。

二、生產企業(yè)服務化轉型趨勢及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務架構

（一）生產企業(yè)服務化轉型是全球的發(fā)展趨勢

服務化轉型早在20 世紀80 年代就已經出現(xiàn)，只是在不同的歷史時期，服務的表現(xiàn)形式與服務的發(fā)展程度存在差異。三十多年前，Vandermerwe 和Rada 于1988 年最先提出服務化一詞（the servitization of manufacturing）。當時對其的初步定義是，制造企業(yè)由僅僅提供物品或物品與附加服務向“物品—服務包”的轉變，而且這種附加服務會越來越多，甚至超過產品自身的價值本身。

這種完整的“服務包”包括物品、服務、支持、自我服務和知識，并且服務在整個“包”中居于主導地位，是產品增加值的主要來源，也是產品價值創(chuàng)新的重要源泉。1999 年，White 等學者也提出，制造業(yè)的服務化就是制造商的角色由物品提供者向服務提供者轉變，并指出這是一種動態(tài)的變化過程，企業(yè)和產品都可能處于服務化過程之中，并用“servicizing”來一詞來表述服務化，強調制造企業(yè)需要隨著消費者服務需求的變化進行調整。相對于產品生產的穩(wěn)定性，這樣的服務化強調了服務過程的動態(tài)性。2000 年，Reiskin 將產品的服務化轉型定義為“企業(yè)從以生產產品為中心向以提供服務為中心的轉變”，這就更加強調了企業(yè)整體組織結構、運營方式的轉變，要求整個企業(yè)從相對穩(wěn)定的產品生產向服務化轉變，強調了所有生產要素組織和配置方面的全面轉移，尤其是人員結構的轉變、崗位和人員素質要求的轉移[2]。

（二）服務化轉型的層次與結構

2003 年，Szalavetz 提出，制造業(yè)的服務化轉型具有兩層含義。首先是企業(yè)內部資源分配和調度概念的首次提出，認為制造企業(yè)的服務化轉型首先是內部資源組織的服務化轉型，傳統(tǒng)制造企業(yè)由原先的基于制造的專業(yè)化分工向基于部門之間服務協(xié)同的專業(yè)化分工協(xié)作轉型。其次才是與產品相關的對顧客外部服務的提供。沒有組織良好的外部服務就很難實現(xiàn)對顧客外部服務質量的提升。因為，服務化轉型是企業(yè)內外部一體化的轉型，不僅是簡單的技術應用，還是企業(yè)“由內向外”的整體性、系統(tǒng)性的變革。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術的應用，制造行業(yè)的服務化、層次化和結構化的趨勢更加明顯。

生產制造企業(yè)服務化轉型是企業(yè)經營管理重心的根本轉變。從根本上來說，制造業(yè)的服務化轉型是制造企業(yè)將傳統(tǒng)的以制造為中心的思維，轉變?yōu)橐灶櫩蜑橹行?、以客戶的消費場景為中心，以提供更加完整的物品、服務、知識等支持為核心的商業(yè)創(chuàng)新行為。在信息技術的加持下，平臺經濟成為新的產品形態(tài)，因此有學者認為服務化就是把既有的實物產品作為各種基于互聯(lián)網(wǎng)的工具或接口，從而向顧客提供與物品相關的、更加豐富多樣性的增值服務，同時為制造業(yè)的增值服務提供了更多商業(yè)和技術發(fā)明拓展的可能性。同時，提出制造企業(yè)向顧客提供更豐富的服務是服務化演進向更加高級階段發(fā)展的基本路徑，也就是說制造企業(yè)可能會最終轉變?yōu)榧兇獾姆蘸徒鉀Q方案提供商，為消費者提供更加豐富多樣的服務，而不再僅僅是產品銷售[3]。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術支持的企業(yè)服務轉型

充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的感知作用、聯(lián)結作用、計算作用，賦能企業(yè)的生產經營管理，提升企業(yè)內外部的協(xié)作效率，重塑企業(yè)與市場的關系、企業(yè)與用戶的關系，實現(xiàn)產業(yè)價值鏈的更高效協(xié)同，以場景化服務為核心構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務價值體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當下承擔的重要職責，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術應用的最大價值。只有這樣才能夠在企業(yè)總體發(fā)展的框架下衡量每一項工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的應用價值，找到提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)經濟發(fā)展路徑的方法。

因此，基于企業(yè)業(yè)務服務化轉型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應以產品的服務化轉型、企業(yè)商業(yè)模式的服務化轉型，以及企業(yè)經營管理的服務化轉型等業(yè)務內容為核心和重點來展開，讓技術為企業(yè)轉型升級賦能。而且更為重要的是，企業(yè)可能根據(jù)自身的業(yè)務需要，組織和應用不同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術形態(tài)，謀劃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的階段性發(fā)展重點，制訂根據(jù)業(yè)務需求建立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)階段性節(jié)點和具體的發(fā)展路徑，安排工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的投入和產出分析架構，衡量每一項技術的投入和可能的產出。圖2 展示了基于服務價值導向的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構的幾個重點業(yè)務維度，以及這些業(yè)務維度中形成的新興技術與商業(yè)應用的良性互動。

圖2 基于服務價值導向的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構

（四）重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用服務化轉型中的組織體系性支持

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)各領域的影響有些是直接的，有些則是間接的。如果單純地從技術的角度分析則會很容易過分地強調那些可見的、直接的作用，而忽視那些間接的作用。但是事實上，很多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施過程中遇到的難題，都是由那些不可見的、間接的因素所引發(fā)的，如企業(yè)文化、制度的轉型，既可以被認為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術應用的結果，也可以被認為是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術應用的動力和原因，而且其作用也很難科學、量化地衡量。但是從實踐經驗來看，很多看似技術性的問題背后都是文化問題，是文化和制度落后于技術發(fā)展，或者是對技術應用抱有不切實際的期望所造成的。

因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構的最主要依據(jù)應該是企業(yè)的業(yè)務架構，依據(jù)的是企業(yè)的戰(zhàn)略構想，而技術應該是實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務轉型和戰(zhàn)略構想的工具。為了實現(xiàn)企業(yè)自身的經營性業(yè)務目標，企業(yè)可以根據(jù)需要靈活應用各種技術手段，采取不同的技術措施，選擇不同的技術方案。企業(yè)的業(yè)務架構、戰(zhàn)略架構是指導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設和發(fā)展的邏輯中心，因此在規(guī)劃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設中，需要從企業(yè)全局發(fā)展進行綜合布局，以避免顧此失彼，限制了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術更加有效的應用和可持續(xù)發(fā)展。

三、支持企業(yè)業(yè)務服務化轉型與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設機理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為企業(yè)生產制造系統(tǒng)服務化轉型的重要技術支持和技術手段，需要重新整合和編排生產制造資源，重新評估各種生產資源在未來新的市場結構中的價值，重新定位自身服務能夠給消費者創(chuàng)造的價值。具體來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在這樣的生產企業(yè)服務化轉型中要承擔以下幾個方面的職能，以推動生產系統(tǒng)向服務化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展，推動生產制造系統(tǒng)的服務化轉型升級，適應時代的變化，為消費者提供更加個性化、更好體驗感的產品和服務。

（一）生產系統(tǒng)更加“有序化”的集成

站在系統(tǒng)的角度，想要解決企業(yè)各生產系統(tǒng)、各生產要素間的通信問題，把原先散亂、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、缺乏面向服務整合的各系統(tǒng)間的、主要基于自動化的互聯(lián)結構轉變?yōu)榛诜盏男滦吐?lián)結，鍛造出企業(yè)的新興技術能力和業(yè)務能力。這就需要利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術將企業(yè)業(yè)務梳理成更規(guī)范、可治理、可動態(tài)演進的網(wǎng)絡互聯(lián)結構。這樣的服務化轉型往往要求企業(yè)追求比高效生產更加復雜的服務性、場景性的目標，因此需要有一個更加柔性化、敏捷性的，由網(wǎng)絡技術、數(shù)字技術和智能技術支持的新型生產系統(tǒng)。而這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術能夠“大顯身手”的地方。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行生產制造的技術規(guī)范、服務管理規(guī)范，實現(xiàn)靈活性和規(guī)范性的高效平衡，讓生產制造系統(tǒng)在面向服務的轉型升級過程實現(xiàn)更加“有序化”的集成，讓各種原材料、生產設備、各種裝備等實現(xiàn)更高效的重組、更動態(tài)的集成，使生產系統(tǒng)能夠按照市場和業(yè)務發(fā)展的需求實現(xiàn)動態(tài)協(xié)同和演進。

（二）生產系統(tǒng)實現(xiàn)知識“復用”

知識“復用”是指實現(xiàn)知識層面的服務化轉型。生產制造系統(tǒng)是一個由各種不同功能的模塊組成的系統(tǒng)，以完成個性化產品生產和個性化服務為企業(yè)業(yè)務發(fā)展目標。因此，從功能的角度出發(fā)來理解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對生產制造系統(tǒng)的重構，不斷重新集成和整合，可以認為是將生產制造系統(tǒng)中實現(xiàn)特定功能的“知識”封裝，即將業(yè)務邏輯抽象成可復用、可組裝的“知識”，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些知識聯(lián)結起來，實現(xiàn)特定的個性化產品和服務功能組合，然后進一步通過服務的有序化、智能化編排，高效利用“知識”和基于場景的“數(shù)據(jù)”實現(xiàn)業(yè)務的快速重組和有序化集成。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術會將原先固有的業(yè)務功能轉變?yōu)橥ㄓ玫臉I(yè)務服務知識，實現(xiàn)業(yè)務邏輯基于“知識共享”的快速復用，解決傳統(tǒng)生產制造系統(tǒng)中的“緊耦合”問題，以及由此造成的生產制造中知識的“提取”和“復用”問題。

（三）生產系統(tǒng)工藝的“智能化”編排服務

借助于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，生產系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡化，更進一步實現(xiàn)智能化的編排，而生產系統(tǒng)的“有序”集成和知識的“復用”必然在一定程度需要借助人工智能技術來實現(xiàn)。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是智能化的網(wǎng)絡，而且是一種基于大數(shù)據(jù)分析技術的智能網(wǎng)絡，是能夠進行自主決策的智能網(wǎng)絡，是人類智能和人工智能充分交互的生產監(jiān)控網(wǎng)絡、生產決策網(wǎng)絡、生產優(yōu)化網(wǎng)絡、生產執(zhí)行網(wǎng)絡。大數(shù)據(jù)和人工智能技術不僅使具體的生產工藝能夠得到有效的改善，而且能夠通過工藝系統(tǒng)互聯(lián)的網(wǎng)絡迅速實現(xiàn)工藝系統(tǒng)的改進，能夠實現(xiàn)基于工藝改進的生產知識系統(tǒng)的不斷更新和優(yōu)化、個性化生產計劃的智能編排、生產BOM 系統(tǒng)的自動化匹配，以及生產質量管理和生產操作規(guī)范的自動化、智能化生成和優(yōu)化。

（四）企業(yè)業(yè)務服務化和創(chuàng)新型響應體系建構

企業(yè)需要對自身的生產制造職能進行必要的解耦和重新組合，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務服務化和創(chuàng)新需求。具體來說，就是將生產職能抽象成可復用、可組裝的各種服務，甚至是微服務，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些服務聯(lián)結起來。這樣就要求將傳統(tǒng)職能型的企業(yè)架構轉變?yōu)榉栈钠髽I(yè)架構，以適應生產底層技術架構系統(tǒng)的變化，進一步提升企業(yè)對外服務的能力。如果說前兩個層面是從生產系統(tǒng)資源調用、系統(tǒng)功能復用、系統(tǒng)性知識復用等專業(yè)技術層面來解決生產系統(tǒng)服務化轉型方面的領域問題，則該創(chuàng)新層面主要是解決企業(yè)服務轉型中的綜合性、系統(tǒng)性問題，以及更高層面的服務資源整合方面的問題。在該業(yè)務服務化創(chuàng)新環(huán)節(jié)主要是將傳統(tǒng)的以業(yè)務驅動的企業(yè)管理方式轉變?yōu)榉諣恳男滦徒M織方式，實現(xiàn)企業(yè)整體組織方式和文化的服務化變革。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)業(yè)務單元封裝成一項項“功能性服務”的同時，企業(yè)中的每個管理人員、操作人員也會相應地實現(xiàn)服務化的職能和崗位分解，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)企業(yè)管理和經營的高效服務化轉型，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為企業(yè)的底層“操作系統(tǒng)”，如圖3 所示。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力生產企業(yè)服務化轉型機理圖

四、基于服務的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構創(chuàng)新

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種復雜的感知計算和決策系統(tǒng)

作為企業(yè)服務化轉型的技術手段和工具，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是一種信息互聯(lián)的網(wǎng)絡，更是支持數(shù)據(jù)采集和處理、模型計算的智慧網(wǎng)絡，提供生產決策支持的網(wǎng)絡，甚至是直接進行智能決策的網(wǎng)絡和生產執(zhí)行的網(wǎng)絡。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結構不僅包括網(wǎng)絡交換機、PLC 等傳統(tǒng)的自動化、網(wǎng)絡化設備，還包括各種類型的多模態(tài)傳感器、云端的邊緣計算系統(tǒng)、微服務計算系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)等信息處理模塊和子系統(tǒng)。只有這樣集感知、傳輸、存儲、計算、決策等多種功能于一體的綜合服務網(wǎng)絡才能夠承擔這樣的企業(yè)服務化重構職能，實現(xiàn)企業(yè)預期的服務轉型目標，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術和商業(yè)訴求。

面向服務（SOA）的思想其實一直是主導網(wǎng)絡架構、軟件架構、計算架構、存儲架構等IT 架構的一種主流思想，也是整個IT 系統(tǒng)演進的重要方向。就軟件架構來說，面向服務是面向對象思想之后的一種新的思維模式，其核心特征就是以松耦合、粗粒度的服務單元來快速、敏捷地構建新的軟件系統(tǒng)。作為一種思想，SOA不涉及具體的實現(xiàn)技術細節(jié)，是一種純粹的軟件架構形式和系統(tǒng)計算形式，只是通過服務調用的形式來調用各種數(shù)據(jù)資源、計算資源，以實現(xiàn)軟件動態(tài)構建、靈活調整服務的目標。

（二）應該是傳統(tǒng)SOA 架構的升級

傳統(tǒng)的SOA 架構是面向服務的架構，即企業(yè)的IT 系統(tǒng)由服務組成，企業(yè)的各個應用系統(tǒng)是由許多標準的服務件“組裝”起來的，組成應用系統(tǒng)的各個服務之間是一種松耦合的關系。在軟件行業(yè)中，基于這種服務的編程思想表現(xiàn)為函數(shù)和模塊的調用，即把經常用到的代碼塊、函數(shù)和模塊定義為基于服務的功能模塊，以實現(xiàn)被稱為系統(tǒng)調用的功能模塊，按照業(yè)務需求進行靈活調用。而在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 SOA 架構則不僅是基于服務的調用，更是基于各種網(wǎng)絡大規(guī)模協(xié)同的調用和復用，是更大層面的調用。而且調用的形式也不再局限于SOAP、WSDL、UDDI 等服務協(xié)議，而是更加開放地利用各種接口技術，滿足服務化的調用要求。因此，從總體上來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構也不再局限于傳統(tǒng)SOA 的服務總線（ESB）技術，而會根據(jù)業(yè)務服務化發(fā)展的需要，靈活構建有線無線混合、云端與邊緣協(xié)同的網(wǎng)絡結構，如圖4 所示。

圖4 傳統(tǒng)SOA 架構圖及其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構的借鑒

這樣的服務型架構形式能夠滿足生產系統(tǒng)的需求，尤其是針對離散型生產系統(tǒng)中各部分工藝需要隨個性化定制要求靈活集成、快速解耦的特點，能夠保證基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各種功能服務的松耦合和敏捷集成。而且優(yōu)秀的面向特定應用領域的模塊可以以開源或者開放的商業(yè)化形式對外發(fā)布，全球的開發(fā)人員都可以利用這些模塊來開發(fā)自己的應用程序，從而減少大量重復性的代碼編寫工作。并且這樣的開放形式，還能夠保證通用性較強的功能模塊得到不斷更新、優(yōu)化和維護，實現(xiàn)功能的不斷迭代。如很多編程語言中的類庫中保存著很多已經相對成熟的開發(fā)模塊，有相關需求的編程人員和企業(yè)可以調用其中的程序進行敏捷開發(fā)和改進，同時極好地支持了該編程語言的普及，豐富了編程語言的生態(tài)。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以借鑒微服務架構

現(xiàn)在正迅速崛起和發(fā)展的微服務架構可以實現(xiàn)生產系統(tǒng)的去中心化，去掉了ESB 企業(yè)總線，可以更加靈活地根據(jù)生產需要組織網(wǎng)絡，編排相關的計算資源，以實現(xiàn)面向服務的生產資源的靈活調配。同時，服務化的思想進入企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)基于服務的解耦和重構模式建構中，使企業(yè)內外部資源真正實現(xiàn)基于服務的組件化，打造出敏捷的個性化定制生產服務系統(tǒng)。與此同時，云計算技術，尤其是容器技術的出現(xiàn)，為微服務架構的實現(xiàn)提供了更便利的條件，比如能夠支持更小的單元部署，每個服務可以通過類似Node 或者Spring Boot 等技術實現(xiàn)進程管理，并與其他進程協(xié)同，實現(xiàn)整個系統(tǒng)更加徹底的松耦合，能夠更好地滿足企業(yè)業(yè)務服務化轉型的需要。這樣基于微服務架構的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就可以更好地契合企業(yè)的服務化轉型，如圖5所示。

圖5 微服務架構的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結構圖

五、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展趨勢分析

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 應用實施指南》標準對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設目標做了說明，即“通過工業(yè)經濟全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，支撐服務制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型，不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)、新產業(yè)”。該目標高屋建瓴地提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設任務和建設目標，對尚處于建設初期的我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了非常有價值的指導，對于指導我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術和產業(yè)發(fā)展具有重要的參考價值。結合整個市場消費發(fā)展趨勢的服務化轉型分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢，其主要呈現(xiàn)出以下幾個方面的特點。

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設必須與企業(yè)業(yè)務的服務化轉型相結合

企業(yè)主體在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設過程中需要與自身的業(yè)務特點相結合，與企業(yè)所處的行業(yè)整體發(fā)展狀況相結合，否則企業(yè)很難找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落腳點。而且企業(yè)只有以業(yè)務發(fā)展作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎，才能夠找到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的具體技術解決方案，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術為生產企業(yè)的業(yè)務發(fā)展服務，為企業(yè)的商業(yè)價值創(chuàng)新服務。而不是讓企業(yè)的業(yè)務“削足適履”，以適應工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術邏輯發(fā)展的要求。因此，每個企業(yè)需要根據(jù)相關實施標準，進行本地化改造，而不是直接“生搬硬套”地執(zhí)行各種規(guī)范和標準。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設必須在更大范圍內與企業(yè)的文化建設和管理理念轉型相結合

其實無論是智能制造，還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其背后的訴求都是制造業(yè)的服務化轉型，為消費者提供更加滿意的服務體驗。個性化制造只是這種服務化的典型體現(xiàn)，而且相對于個性化制造，制造業(yè)的服務化轉型更能夠準確地體現(xiàn)制造業(yè)的智能化轉型基本特征和根本價值訴求。因為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的管理訴求，除了個性化制造之外，還需要從根本上改變企業(yè)的組織管理形式，甚至改造企業(yè)文化，實現(xiàn)企業(yè)管理決策的人性化和服務化，只有這樣才能保證生產個性化的真正落地。支持企業(yè)的服務化轉型才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設和發(fā)展的根本，是主導其演進的根本邏輯。而且在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設中，真正的難點不是技術應用，而是管理理念和企業(yè)文化的根本性變革。由此可見，當前的企業(yè)轉型更關鍵的是文化轉型，而不是技術轉型。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設必須與企業(yè)具體的管理實踐轉型相結合

生產制造企業(yè)的智能化轉型是一個技術問題，同時又不是單純的技術問題，從根本上講，生產制造企業(yè)的智能化轉型是更廣泛意義上的文化問題，但需要從具體的管理入手，才能夠保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的應用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用是企業(yè)經營管理的變革，是企業(yè)中每個人意識的變革，以及企業(yè)激勵和監(jiān)管體系的變革。雖然這樣的變革在很大程度上是由技術變革所引起的，但是技術只是起到“導火索”的作用，真正引發(fā)改變的是具體的組織、具體的部門、具體的每個人。這就需要伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用，建立起新的、更加細致的、更加與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術相匹配的管理體系，否則任何新技術的應用給企業(yè)帶來的影響可能只是暫時的，從長期來看，不僅起不到預期的效果，更可能導致災難性的后果。因為生產的服務化轉型是一個系統(tǒng)工程，技術只在其中起到工具性作用。這不是生產制造企業(yè)智能化升級的目標，企業(yè)的智能化目標應該是在技術的加持下，組織中每個部門、每個人、每個商業(yè)合作伙伴的智能化，從而提供更加智能化的服務。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必須是開放的網(wǎng)絡，本身需要不斷優(yōu)化升級

服務的動態(tài)性要求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是開放的網(wǎng)絡，可以通過各種不同的接口技術，構建起基于服務動態(tài)性需求的開放的生產制造體系?；诰W(wǎng)絡技術、計算技術、區(qū)塊鏈技術、人工智能技術，以及邊緣計算技術等新技術的發(fā)展，未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必然是開放的，甚至是可以實現(xiàn)自組織的網(wǎng)絡。多模態(tài)的感知技術、人工智能技術、大數(shù)據(jù)技術、邊緣計算技術將成為驅動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不斷演進和發(fā)展的新型動力。而從根本上來說，業(yè)務的開放性以及基于開放性而構建的服務化不斷轉型，能根據(jù)市場和產業(yè)的發(fā)展，為消費者提供更加滿意的服務，是促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術不斷演進的動力。當然，技術本身也會推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但是技術必須符合業(yè)務的發(fā)展。