一、工業互聯網的技術特性
1.對物聯網層級的不同定義
如果做一個簡單的比較，就會發現（工業互聯網）執行視角的基礎架構和（信息領域）物聯網網(wang)(wang)絡結構十(shi)分(fen)相(xiang)似，但(dan)對層(ceng)級的(de)劃分(fen)卻有一(yi)些不同。邊緣(yuan)層(ceng)，一(yi)是包括(kuo)(kuo)了傳感器、驅動器（執行器）、工業設(she)備等終端設(she)備，對應到物(wu)聯網(wang)(wang)的(de)感知/執行層(ceng)；二是包括(kuo)(kuo)了兩(liang)種網(wang)(wang)絡形式(shi)：鄰(lin)接網(wang)(wang)絡、接入網(wang)(wang)絡。和物(wu)聯網(wang)(wang)網(wang)(wang)絡層(ceng)級相(xiang)比，這兩(liang)種網(wang)(wang)絡的(de)定義、范圍略(lve)有差異。
鄰(lin)接(jie)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)，可以(yi)理解為邊緣(yuan)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)層，包(bao)括了(le)用于局域組網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)轉發節(jie)點，提供“就(jiu)近”服務的(de)邊緣(yuan)計(ji)算(suan)，以(yi)及連接(jie)云端(duan)的(de)邊緣(yuan)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)關。兩者的(de)差異(yi)在(zai)于物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)終(zhong)端(duan)到邊緣(yuan)轉發節(jie)點也屬于鄰(lin)接(jie)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)，但在(zai)邊緣(yuan)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)層（信(xin)(xin)息領域）中是(shi)不包(bao)括這部分(fen)的(de)。接(jie)入(ru)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)，其定(ding)義和物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)接(jie)入(ru)層有較大差異(yi)。它主(zhu)要(yao)是(shi)指核心(xin)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)（主(zhu)要(yao)是(shi)指通信(xin)(xin)領域的(de)骨干網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)，例如移(yi)動通信(xin)(xin)的(de)4G LTE/EPC網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)），是(shi)用于接(jie)入(ru)終(zhong)端(duan)和邊緣(yuan)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)關的(de)核心(xin)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)。
雖然在“接入”的(de)(de)理解上工業互聯網(wang)有自(zi)己的(de)(de)定義(yi)，但是整體上工業互聯網(wang)和其他領域對物聯網(wang)層次(ci)的(de)(de)理解差異性并不大。平臺(tai)(tai)層和服(fu)務(wu)層共處(chu)于(yu)服(fu)務(wu)網(wang)絡之中，可以映射(she)到核(he)心網(wang)絡層的(de)(de)應(ying)用(yong)部(bu)分（不包括核(he)心網(wang)絡）。其中，平臺(tai)(tai)層對應(ying)于(yu)物聯網(wang)服(fu)務(wu)平臺(tai)(tai)，而服(fu)務(wu)層則對應(ying)于(yu)具體的(de)(de)行業應(ying)用(yong)。
端系統的概念
工業(ye)互(hu)聯網對“接入(ru)”有不同的(de)(de)(de)理解(jie)，是(shi)(shi)由(you)于工業(ye)領域通(tong)常(chang)會將工廠內一(yi)(yi)整套的(de)(de)(de)自(zi)動化系(xi)統(tong)(tong)理解(jie)為(wei)(wei)“端(duan)”。這種(zhong)概念，在(zai)(zai)計算(suan)機領域稱之為(wei)(wei)“端(duan)系(xi)統(tong)(tong)”，如同“終端(duan)”一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)信息化系(xi)統(tong)(tong)。端(duan)系(xi)統(tong)(tong)是(shi)(shi)在(zai)(zai)一(yi)(yi)個(ge)區域范圍內，由(you)多種(zhong)邊緣(yuan)設備(bei)（傳感器(qi)(qi)(qi)、執(zhi)行器(qi)(qi)(qi)、生產設備(bei)（終端(duan)）、儀器(qi)(qi)(qi)儀表、邊緣(yuan)網絡節點、邊緣(yuan)服務器(qi)(qi)(qi)等(deng)）組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)系(xi)統(tong)(tong)。例如自(zi)動化生產系(xi)統(tong)(tong)，就是(shi)(shi)在(zai)(zai)一(yi)(yi)個(ge)工廠空(kong)間內，由(you)各類感測器(qi)(qi)(qi)、執(zhi)行器(qi)(qi)(qi)、控制器(qi)(qi)(qi)等(deng)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)生產流水線。
端(duan)(duan)系(xi)(xi)統中(zhong)的(de)(de)各類網(wang)絡、設備、終端(duan)(duan)、有著非常(chang)緊密的(de)(de)聯系(xi)(xi)，相(xiang)互間往往采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)私(si)有、專(zhuan)(zhuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)通信協議進行數據傳(chuan)遞，具有緊耦合(he)的(de)(de)結(jie)構特(te)性(xing)，以此搭建(jian)出一個完整、封閉（具有專(zhuan)(zhuan)網(wang)專(zhuan)(zhuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)特(te)征）、自動化的(de)(de)生產應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)或服務。除了生產流水線以外(wai)，傳(chuan)感器網(wang)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)和RFID應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)系(xi)(xi)（RFID應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)系(xi)(xi)統包括控(kong)制(zhi)服務器、讀寫器、電子標簽(qian)）也都屬于(yu)端(duan)(duan)系(xi)(xi)統。由于(yu)采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)了專(zhuan)(zhuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)、私(si)有的(de)(de)通信協議，使得端(duan)(duan)系(xi)(xi)統必須作為一個整體來使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)，系(xi)(xi)統中(zhong)單獨一個部件的(de)(de)功能無(wu)法被企業或用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)正常(chang)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。
從物聯網的發展趨勢來看，邊緣設備的智能會逐步提升，通信接入和組網協議也會朝著規范、開放的方向發展，工業的“端系統”會逐漸被分解（系統解耦），邊緣網絡中的終端和節點會逐漸獨立出來，以滿足自由、靈活的組合。所以，執行視角對網絡層級的理解，預計會和互聯網、通信領域的理解進行融合。當然，僅從字面上糾結“接入”的范圍和上下層次，并沒太大的實際意義。物聯網應用是豐富多態的(de)，只有(you)根據實際需求去理(li)解架構層次，才具有(you)價值。
2.執行視角的遞歸性
從執(zhi)行視角自身來(lai)看，其架構(gou)是具有顯(xian)著“遞(di)歸性”的(de)，即網(wang)絡能(neng)力(li)和(he)信息(xi)處理能(neng)力(li)可以相互疊加和(he)組(zu)裝，實現更(geng)加復(fu)雜(za)、健壯的(de)信息(xi)系統(tong)。
例如：
一(yi)個(ge)(ge)小(xiao)的鄰接網(wang)(wang)絡(luo)(luo)可(ke)以歸(gui)屬于一(yi)個(ge)(ge)范圍更大的鄰接網(wang)(wang)絡(luo)(luo)，再連接到平(ping)臺層（疊加網(wang)(wang)絡(luo)(luo)）；平(ping)臺層也可(ke)以分(fen)為多個(ge)(ge)層級來實(shi)現各類信息化功能(neng)（分(fen)層服務）；應用(yong)(yong)層中(zhong)各類應用(yong)(yong)之間可(ke)以相(xiang)互(hu)“調用(yong)(yong)”和“查詢”，它們(men)交互(hu)信息、相(xiang)互(hu)支持，在(zai)不同的行業(ye)(ye)應用(yong)(yong)中(zhong)扮演不同的角色(se)，在(zai)各異的業(ye)(ye)務流程中(zhong)履行不同職責（能(neng)力(li)分(fen)工）。架構中(zhong)信息能(neng)力(li)的組(zu)合，是設計者從商業(ye)(ye)、管理、行業(ye)(ye)和信息技術(shu)等各個(ge)(ge)方面(mian)的統籌考量(liang)，可(ke)以是一(yi)個(ge)(ge)極(ji)度復雜的大系統，也可(ke)以“弱(ruo)水三千、只(zhi)取一(yi)瓢”：只(zhi)實(shi)現最(zui)基本(ben)的組(zu)網(wang)(wang)，使(shi)用(yong)(yong)最(zui)基本(ben)的功能(neng)。
3.執行視角和功能視角的關系
（1）元素（執行視(shi)角）與組合（功能視(shi)角）的關系
從功能(neng)視角來看，在執(zhi)行(xing)視角中(zhong)的(de)信息處理能(neng)力是組成功能(neng)視角的(de)元素。功能(neng)域(yu)中(zhong)的(de)功能(neng)模塊，就是執(zhi)行(xing)層中(zhong)各類技術的(de)組合。
如(ru)果一個“功(gong)能(neng)”是(shi)需(xu)要(yao)對控制域的(de)(de)(de)(de)設(she)備進行(xing)(xing)操作(zuo)，則(ze)需(xu)要(yao)從(cong)服務層(ceng)（行(xing)(xing)業應用(yong)）發送指(zhi)示，經過(guo)平臺層(ceng)轉換為具體的(de)(de)(de)(de)操作(zuo)指(zhi)令，再(zai)貫穿兩(liang)層(ceng)網(wang)絡（接入(ru)網(wang)絡、邊緣網(wang)絡），抵達驅(qu)動器執行(xing)(xing)。在這個具體的(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)中(zhong)，涉及了(le)大量（執行(xing)(xing)視角中(zhong)）的(de)(de)(de)(de)信息(xi)技術和(he)相關(guan)設(she)備。但對最終用(yong)戶來說，只需(xu)要(yao)知道如(ru)何發出“指(zhi)示”就可(ke)以(yi)實現對物的(de)(de)(de)(de)遠程(cheng)操控。
功(gong)能視角(jiao)中(zhong)的(de)(de)“功(gong)能”被(bei)稱為“組(zu)(zu)(zu)件”，功(gong)能組(zu)(zu)(zu)件可以(yi)(yi)理解(jie)為一(yi)種(zhong)數(shu)字化的(de)(de)“物(wu)品(pin)”，是在虛擬世界(jie)中(zhong)可見、可以(yi)(yi)觸及的(de)(de)“事物(wu)”。組(zu)(zu)(zu)件具有(you)開放、規范的(de)(de)交(jiao)互接口，結構化的(de)(de)屬性(xing)和(he)(he)狀態，語義(yi)化的(de)(de)內在含義(yi)。它可以(yi)(yi)被(bei)其它任何應(ying)用(yong)(yong)(yong)系(xi)統查詢、理解(jie)、分析和(he)(he)使用(yong)(yong)(yong)，就像球(qiu)場上的(de)(de)足球(qiu)，可以(yi)(yi)被(bei)雙方22個球(qiu)員“盤頂(ding)撲射”的(de)(de)同時，還能被(bei)裁判和(he)(he)數(shu)萬個現場球(qiu)迷觀看到。在執行視角(jiao)中(zhong)，各類終(zhong)端設(she)備也具有(you)“功(gong)能”，但(dan)(dan)不能稱為組(zu)(zu)(zu)件。就像一(yi)個溫度(du)傳感(gan)器(qi)有(you)感(gan)知溫度(du)的(de)(de)“功(gong)能”，但(dan)(dan)只有(you)專用(yong)(yong)(yong)系(xi)統才能夠讀取、理解(jie)并(bing)運用(yong)(yong)(yong)它的(de)(de)測量數(shu)據。對其它設(she)備系(xi)統來說，它們“看不到”傳感(gan)器(qi)的(de)(de)存在，即使“捕獲”傳感(gan)器(qi)的(de)(de)感(gan)測數(shu)據，也無法理解(jie)那一(yi)串(chuan)字符。
功(gong)(gong)(gong)能視(shi)角(jiao)可以將(jiang)現實(shi)物件映(ying)射在(zai)虛擬世界(jie)中（例(li)如數(shu)(shu)字(zi)化(hua)雙胞胎），也可以將(jiang)信息(xi)化(hua)應(ying)用（例(li)如某特(te)定行業的(de)(de)大(da)數(shu)(shu)據分析）映(ying)射成(cheng)標準服務(wu)向(xiang)外提(ti)供。利用功(gong)(gong)(gong)能組件中所(suo)包含的(de)(de)元素（功(gong)(gong)(gong)能模塊(kuai)）和組合(he)（多個模塊(kuai)之間形(xing)成(cheng)的(de)(de)結構(gou)），能夠在(zai)信息(xi)化(hua)、數(shu)(shu)字(zi)化(hua)的(de)(de)基礎(chu)上(shang)，實(shi)現既靈(ling)活(huo)、又復(fu)雜的(de)(de)應(ying)用。這便是功(gong)(gong)(gong)能視(shi)角(jiao)作為工(gong)業互聯網頂層構(gou)架的(de)(de)意(yi)義所(suo)在(zai)。
（2） 功能域(yu)在(zai)網絡層(ceng)級（執行視角）中的位置
從(cong)整體(ti)來看，功(gong)(gong)能(neng)視(shi)(shi)角中(zhong)的(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)域(yu)(yu)(yu)，在執行(xing)視(shi)(shi)角的(de)(de)網路結構中(zhong)有集(ji)中(zhong)化部(bu)(bu)署的(de)(de)特(te)性，即(ji)某些特(te)定(ding)的(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)域(yu)(yu)(yu)（功(gong)(gong)能(neng)視(shi)(shi)角）主要(yao)(yao)集(ji)中(zhong)在特(te)定(ding)的(de)(de)（執行(xing)視(shi)(shi)角中(zhong)的(de)(de)）網絡(luo)層(ceng)級中(zhong)。或者說(shuo)，“層(ceng)（執行(xing)視(shi)(shi)角的(de)(de)網絡(luo)層(ceng)級）”和(he)“域(yu)(yu)(yu)（功(gong)(gong)能(neng)域(yu)(yu)(yu)）”有一定(ding)的(de)(de)映射(she)關系(xi)(xi)，但這種映射(she)關系(xi)(xi)并(bing)不是必(bi)然的(de)(de)。控制域(yu)(yu)(yu)幾乎都部(bu)(bu)署在邊緣層(ceng)中(zhong)；大部(bu)(bu)分信息域(yu)(yu)(yu)和(he)操作(zuo)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)能(neng)力(li)落地在平臺層(ceng)中(zhong)；而企業(ye)層(ceng)主要(yao)(yao)對(dui)應著應用域(yu)(yu)(yu)和(he)業(ye)務域(yu)(yu)(yu)。
雖然整(zheng)體上具(ju)備對應關系，但實(shi)際情況往往是(shi)由特定(ding)的(de)(de)行業(ye)系統(tong)來(lai)決定(ding)的(de)(de)，并且會隨著(zhu)技術的(de)(de)發展不斷變化。當設備終端是(shi)通過接入網(wang)絡直接連接服務平臺(tai)時，平臺(tai)層必須具(ju)備一定(ding)的(de)(de)控(kong)制域能力。如果(guo)邊緣(yuan)計算的(de)(de)能力不斷增強，更多信息域的(de)(de)功能(數據預處理(li)能力等)自(zi)然會遷(qian)移到邊緣(yuan)層中(zhong)，而操(cao)作域中(zhong)包括的(de)(de)資(zi)產(chan)管理(li)能力也可(ke)以部署到邊緣(yuan)層中(zhong)。
整(zheng)體來看，隨著計(ji)算的(de)(de)(de)泛(fan)(fan)在(zai)(zai)部署(shu)逐漸推(tui)進，上層(ceng)功能(neng)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)能(neng)力（應用(yong)(yong)域(yu)(yu)(yu)、業(ye)務(wu)域(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)信(xin)息處理能(neng)力）會(hui)更廣泛(fan)(fan)地部署(shu)到各(ge)個層(ceng)級(ji)中(zhong)。此外(wai)，在(zai)(zai)實際的(de)(de)(de)行業(ye)應用(yong)(yong)中(zhong)，不同(tong)層(ceng)級(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)功能(neng)域(yu)(yu)(yu)需要相互(hu)服(fu)務(wu)和(he)調用(yong)(yong)：控制域(yu)(yu)(yu)在(zai)(zai)圖像(xiang)的(de)(de)(de)智能(neng)識別上，可能(neng)需要信(xin)息域(yu)(yu)(yu)提供(gong)圖像(xiang)處理的(de)(de)(de)能(neng)力；同(tong)樣需要定位服(fu)務(wu)的(de)(de)(de)時候，又需要借(jie)助應用(yong)(yong)域(yu)(yu)(yu)提供(gong)Google地圖這樣的(de)(de)(de)服(fu)務(wu)。所以，執(zhi)行的(de)(de)(de)“層(ceng)”和(he)功能(neng)的(de)(de)(de)“域(yu)(yu)(yu)”并(bing)沒有嚴密的(de)(de)(de)映射關(guan)系。
二、工業互聯網的兩個核心“主題”
業互(hu)聯網(wang)的初衷在于通(tong)過自(zi)動化控制系統(tong)(tong)和信息系統(tong)(tong)的結(jie)合(he)，實現兩個核心(xin)“主題”：增加邊緣的協作自(zi)主性；全球化業務貫通(tong)增進系統(tong)(tong)優化。
1.增加邊緣的協作自主性
自主性(xing)是建立在自動(dong)化(hua)之上的(de)(de)“智能”。在工業生產(chan)的(de)(de)現場，高新傳感監測技術的(de)(de)廣泛部署(shu)，實現高質量的(de)(de)數據采集；利用嵌入式計(ji)算來完成(cheng)實時的(de)(de)復(fu)雜邏(luo)輯(ji)運(yun)算和高級數據分析；網絡互聯實現了(le)系統(tong)(tong)間(jian)無縫的(de)(de)信息(xi)交互，使得(de)相互合作、協同(tong)生產(chan)稱為(wei)可能。“智能”的(de)(de)落(luo)地(di)（邊緣計(ji)算）將成(cheng)長(chang)性(xing)賦予了(le)系統(tong)(tong)，它(ta)們(men)可以通(tong)過“自學習（機器學習等）”來自建數據分析模型和信息(xi)處理工具，不(bu)斷地(di)優化(hua)自身的(de)(de)業務邏(luo)輯(ji)。
2.全球業務貫通的系統優化
通過(guo)跨系(xi)統(tong)的海量（傳(chuan)感）數據(ju)匯聚和(he)“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)”的分析，使(shi)得企業(ye)(ye)的決策系(xi)統(tong)能(neng)(neng)夠預見(jian)未來(lai)的業(ye)(ye)務(wu)(wu)趨勢，洞(dong)察新(xin)的商(shang)業(ye)(ye)機(ji)會。系(xi)統(tong)將(jiang)對未來(lai)的“洞(dong)見(jian)”進行(xing)“消化(hua)”，自(zi)主(zhu)性(xing)地形(xing)成新(xin)的商(shang)業(ye)(ye)策略，并融入業(ye)(ye)務(wu)(wu)組件(jian)中（例(li)如調(diao)(diao)整供(gong)應(ying)商(shang)、增加庫存、修改產品設(she)計等）。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化(hua)的信(xin)息反饋機(ji)制，會將(jiang)“智(zhi)(zhi)慧”垂直向下(xia)傳(chuan)遞(di)到(dao)“行(xing)為”上(shang)：業(ye)(ye)務(wu)(wu)組件(jian)會根(gen)據(ju)策略優化(hua)應(ying)用（組件(jian)），改進功(gong)能(neng)(neng)（組件(jian)），并最(zui)終落(luo)實(shi)到(dao)執(zhi)(zhi)行(xing)層面（組件(jian)）。“感知-智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)（策略）-執(zhi)(zhi)行(xing)”形(xing)成了一個持續不(bu)(bu)止、巨(ju)大無比(bi)的信(xin)息循環(huan)，循環(huan)中的每一個獨立系(xi)統(tong)，都可以(yi)根(gen)據(ju)自(zi)身獲取的信(xin)息流，來(lai)調(diao)(diao)整自(zi)己的工作(zuo)(zuo)狀態和(he)工作(zuo)(zuo)方式(shi)，以(yi)適應(ying)（以(yi)預測為依(yi)據(ju)的）不(bu)(bu)斷變化(hua)的商(shang)業(ye)(ye)環(huan)境。
