一, 三种物联网
物联网的概念不仅是一个逐渐形成并明确的过程, 还是一个各领域相互借鉴, 融合的过程. 在不同的信息化领域, 各行各业对 "物联网" 都有自己的认知和构想. 即使到今天, 各领域对物联网的理解还有很大的差异性.
在对物联网没有形成统一的认识之前, 各领域各都有各自的称谓, 有三种定义较为明确:"M2M","IoT","CPS".
1. M2M(machine to machine)
"M2M" 的概念主要是由通信行业提出的. 最初 M2M 主要是指: 不具备信息化能力的机械设备通过移动通信网络 (无线网络) 与其他设备或信息系统 (IT 系统) 进行通信.
通信行业认为: 网络在满足了人与人之间的通讯需求后, 还可以使得 "物与物(machine to machine))" 之间进行通信联结, 构成更高效的信息化应用. 此后, M2M 的概念又延伸出了 "人与机器(man-to-machine)" 或 "机器与人" 的概念.
总体来说, M2M 就是指人, 设备, 信息系统, 三者之间的信息互通和互动.
M2M 的概念主要强调的是通信实现, 网络在其技术框架中处于核心地位. 通过 "无线连接" 的技术手段, 实现 "端到端" 的可靠连接. 在物与物 "连接" 的基础上, 实现资产集中监控, 设备远程操作, 物流仓储管理, 移动支付等应用.
2. IoT(Internet of things)
IT 行业内认为, IoT 的概念最早可以追溯到 1990 年施乐公司的网络可乐贩售机(Networked Coke Machine).
而后, 1999 年美国麻省理工学院自动识别中心在 RFID 技术的基础上提出了一个物联网概念, 在其定义中强调了 "信息传感设备与互联网连接" 的理念.(原 RFID 物联网定义: 把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来, 实现智能化识别和管理.)
到如今, IoT 是互联网企业, 软件企业, 乃至整个信息产业力推的物联网概念. 在实现了人与人的社交互联后, 互联网企业希望物和物之间也能通过互联网进行通信. IoT 的基础任然是互联网, 是互联网的延伸和发展方向.
IoT 的概念主要强调的是互联网交互, 互联网的全球化, 开放性, 互操作性, 社交性是支撑 IoT 理念的基础. 智能产品一旦有了 "网络身份", 便可以衍生出各种互联网应用: 产品租赁(共享智能产品), 信息服务(例如定位服务, 电子支付, 大数据分析), 可穿戴产品应用等等.
3. CPS(Cyber Physical System)
2006 年, 美国国家科学基金会的 Helen Gill 提出了 CPS 的概念, 并将其列为重要的研究项目. 由于 CPS 侧重于研究工业, 制造业中嵌入式, 自动化的信息系统, 所以一开始也被直观地理解为 "嵌入式物联网"(从现在的信息行业角度来看, 这种理解有些片面).
在 "Cyber Physical System" 一词中,"Cyber" 指的是信息系统,"Physical" 指的是物理系统(设备, 环境, 产生资料).
CPS 强调的是物理世界和信息世界之间实时的, 动态的信息回馈, 循环过程.
它深度融合了各类信息技术: 传感器, 嵌入式计算, 云计算, 网络通信, 软件, 使得各种信息化能力 (3C: 计算 - Computer, 通信 - Communication 和控制 - Control) 高度协同和自治, 实现生产应用系统自主, 智能, 动态, 系统化地监视并改变物理世界的性状.
CPS 的目标, 就是实现信息系统和物理世界, 以及各信息系统之间的深度融合: 在感知, 互联互通 (标准的通信, 应用协议), 能力开放(互联网服务接口, API - 应用编程接口), 安全可控(身份认证, 安全加密), 应用计算(数据计算, 信息控制) 的基础上, 构建出一个巨大的, 融合的, 智能化的生产服务系统.
CPS 所涵盖的应用范围十分广阔: 从微小的纳米机器人, 到庞大的工程基建设备, 从城市交通信息提供到远程手术医疗系统, 交通, 医疗, 农业, 能源, 国防, 建筑, 制造业流水线都是其涉足的领域. 就目前来看, CPS 更偏重于科学研究, M2M,IoT 则更注重于工程技术的落地.
在工业领域, 生产系统在操控机械设备的同时, 还接受并处理从物理世界反馈的信息(感知), 生产操控中信息的 "上传" 和 "下达" 具有高度的实时协同性. 在 "M2M","IoT","CPS" 这三种概念中, CPS 正是为满足这种特性而设计的, 也因此, 被认定为工业领域的物联网(IIOT), 下一代工业体系中的基础信息系统.
二, 工业物联网(IIOT)
在工业领域中, 未来的信息化应用场景和 CPS 技术构想有着很高的契合度, 所以普遍认为 CPS 是实现工业物联网的核心技术.
虽然通信领域的 M2M 和互联网领域的 IoT 已经先入为主, 深得人心, 在商业系统中和消费市场上已经呈现出了各式各样的应用和产品. 但工业领域作为全球经济主动脉, 才是未来物联网技术 (即 CPS) 发展的核心领域.
当然 M2M,IoT,CPS 相互之间并不是孤立的, 在它们当中很多技术功能是相互交叉或互补的, 它们都代表了重要的物联网领域, 只是侧重不同而已.
1. 工业物联网前期发展历史
(1) 工业 4.0
"工业 4.0" 的称谓源自德国. 在 2011 年 4 月汉诺威工业博览会上,"工业 4.0" 第一次出现(来自高技术战略 2020). 在 2013 年 4 月德国正式推出了 "工业 4.0", 并组建了一个由政府, 企业, 大学以及研究机构共同参与的大项目团队, 举国上下共同推动代表着工业 4.0 的相关工作, 明确了工业制造智能化与数字化的发展道路.
项目团队中的合作企业包括西门子, 博世, 大众汽车, 戴姆勒, 汉莎航空等等, 而研究机构就是神秘而又著名的 "弗劳恩霍夫研究所". 弗劳恩霍夫研究所作为主导研究机构, 参与了德国工业 4.0 战略 (2013 年) 的起草, 并落实到其下属的多项生产领域的研究中.
2015 年 4 月, 德国经济技术部, 教育研究部成为了工业 4.0 平台的指导机构. 而后, 工会组织也成为了平台成员.
工业 4.0 随后推出了描述工厂场景的参考架构Reference Architecture Model Industrie 4.0(RAMI4.0), 它成了德国举国推动的一场 "革命".
从信息技术的角度来看, 德国的工业 4.0 就是工业领域中面向全球, 并基于人工智能的信息物理系统(CPS).
(2) 工业互联网(Industry Internet)
2012 年, GE 公司基于自身的 "软件梦"(GE 期望自己能够转型成为软件业巨头), 提出了 "工业互联网" 的概念.
2014 年 3 月, 美国五家顶级企业做为主要代表, 发起了工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium,IIC). 这五家企业分别是 GE,AT&T,IBM,Intel, 思科, 一开始由 GE 主导. 在此之前, 后四家通信, IT 公司都已经有相关的物联网概念提出, AT&T 倡导 "M2M",IBM 推出 "智慧地球", 而思科打造了 "IoE(Internet of Everything)".
各家的概念不同, 但愿景一致, 其发展方向不仅是像工业 4.0 那样实现制造业的信息化和智能化, 更是希望实现各产业整体的数字化转型.
IIC 刚成立时和工业 4.0 不同, 其主要成员集中在电信和 IT 领域, 工业企业相对较少. 到了 2015 年初, 工业 4.0 平台中的西门子, 博世, SAP 加入了工业互联网联盟.
来源: http://zhuanlan.51cto.com/art/201805/573274.htm