古人云：多多益善。多臺(tái)機(jī)器組成的系統(tǒng)會(huì)極大地超越、擴(kuò)展機(jī)器個(gè)體的能力，在用途和使用價(jià)值上實(shí)現(xiàn)“1+1>2”。例如，在郵寄包裹中嵌入一個(gè)小小的RFID芯片，簡(jiǎn)單枯燥的物流之旅立刻變得“高大上”起來(lái)，每個(gè)包裹變成了物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)傳遞信息，讓物流公司插上了互聯(lián)網(wǎng)的翅膀。它能幫助物流公司對(duì)貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，防止遺失；對(duì)物流資產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，洞察資產(chǎn)使用率；實(shí)時(shí)跟蹤存貨量，減少浪費(fèi)。它還能幫助物流公司預(yù)測(cè)需求，發(fā)現(xiàn)瓶頸，制定計(jì)劃，提升效率，平衡負(fù)載，優(yōu)化人員配置。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由智能機(jī)器和人組成的自適應(yīng)工業(yè)生態(tài)“大系統(tǒng)”。
軟件定義機(jī)器就是一種典型的自適應(yīng)技術(shù)，即通過軟件定義機(jī)器所有功能。硬件與軟件的解耦使得機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)升級(jí)，用當(dāng)下時(shí)髦的詞來(lái)說就是從“云端”升級(jí)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能機(jī)器（軟件定義的機(jī)器）和人及智能機(jī)器之間互聯(lián)互通的生態(tài)系統(tǒng)，它誕生之初就具備與時(shí)俱進(jìn)的能力。在互聯(lián)的智能機(jī)器世界里，每個(gè)機(jī)器都具備交流能力，知道該與誰(shuí)（其他機(jī)器和人）互通有無(wú)。讓我們想象一下未來(lái)的火力發(fā)電廠：鍋爐能夠主動(dòng)尋求和蒸汽輪機(jī)打交道，蒸汽輪機(jī)會(huì)自然的聯(lián)系發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)則會(huì)默契的和變壓器溝通交流，而變壓器又會(huì)輕松的尋找聯(lián)系到電網(wǎng)中的其他輸配電設(shè)備，最終將電力提供給用戶。這些智能電力設(shè)備和人（運(yùn)營(yíng)商、用戶等）相互融合成就了智能電網(wǎng)，這就是一個(gè)典型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涵蓋了智慧園區(qū)、智能工廠、智能電網(wǎng)、智慧能源系統(tǒng)、智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等各種工業(yè)社區(qū)或生態(tài)系統(tǒng)，它將具有“使命感”和“自我意識(shí)”的智能機(jī)器融合在一起。
賦予使命
智能機(jī)器，知己知彼。它可以感知自己的運(yùn)行狀態(tài)，包括健康、潛能和自身所處的環(huán)境等。智能機(jī)器被賦予了充分釋放自身潛能，并服務(wù)整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，使其達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)的使命。通過協(xié)同合作，智能機(jī)器可以不斷繼承機(jī)器本體和所處環(huán)境的歷史數(shù)據(jù)。它們分享經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的能力與生俱來(lái)，因此，能夠在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中存活下來(lái)并保持繁榮昌盛。
過去20年來(lái)，人類社會(huì)生產(chǎn)力隨著商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，互聯(lián)互通的人口達(dá)數(shù)十億之多。商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)徹底改變了我們的娛樂、社交、溝通和商業(yè)模式。尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將制造者和消費(fèi)者“零距離”連接，顛覆了人類傳統(tǒng)的生活和工作方式。
可以預(yù)見的是，一旦通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將目前全世界500多億臺(tái)機(jī)器全部連接在一起，各個(gè)工業(yè)行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生天翻地覆的變化。但有個(gè)前提條件：系統(tǒng)中所連接的機(jī)器必須足夠智能，才能將整個(gè)系統(tǒng)的智能化水平提升到新的高度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)者必須確保工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的每個(gè)層級(jí)、每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是智能的。“傻瓜”的溫控器只能承擔(dān)維持設(shè)定溫度的簡(jiǎn)單功能，而智能溫控器可以思考“我該如何讓人們感覺舒適”，以節(jié)能的方式自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和濕度，讓人“如沐春風(fēng)”。智能機(jī)器具有思維能力，知道如何減少零部件的磨損來(lái)延長(zhǎng)壽命，減少損耗的同時(shí)盡量提高產(chǎn)出。它是智能的，目標(biāo)導(dǎo)向的，并且具有“我可以協(xié)助社會(huì)持續(xù)發(fā)展”的“自我”意識(shí)。一個(gè)自適應(yīng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)最大限度的減少人的干預(yù)，并且通過機(jī)器之間有針對(duì)性的交流來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)全局的目標(biāo)。用技術(shù)語(yǔ)言來(lái)描述就是：將分析和思考能力“植入”傳感器、執(zhí)行器、組件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)和邊緣設(shè)備等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)中，它們能相互交換信息并采取相應(yīng)行動(dòng)來(lái)優(yōu)化工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
設(shè)計(jì)方案
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，它必須從一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單、處于互聯(lián)網(wǎng)邊際的控制系統(tǒng)生長(zhǎng)起來(lái)。復(fù)雜是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自然屬性，而這種復(fù)雜性是無(wú)數(shù)小系統(tǒng)聚沙成塔發(fā)展出來(lái)的。下面是一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：
1
通過將子系統(tǒng)逐個(gè)、逐層的疊加構(gòu)建，形成最高效的互聯(lián)互通方式。系統(tǒng)的復(fù)雜性以自然的方式有機(jī)增長(zhǎng)，避免“畫蛇添足”、“牽強(qiáng)附會(huì)”；
2
通過對(duì)邊緣設(shè)備、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、路由器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和控制器的智能化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的逐級(jí)賦能，控制權(quán)限的分散、下沉；
3
每個(gè)節(jié)點(diǎn)被賦予“使命”和“自我意識(shí)”；
4
節(jié)點(diǎn)之間既可以“自治”，又可以相互協(xié)作，形成“健康”、“美好”的生態(tài)系統(tǒng)；
5
采用稀疏通訊，通訊內(nèi)容和方式言簡(jiǎn)意賅、按需而動(dòng)；
6
授權(quán)節(jié)點(diǎn)自主選擇“如影隨形”或“分崩離析”；
解釋一下稀疏通訊的必要性：一個(gè)典型的海底石油鉆井平臺(tái)，每天會(huì)產(chǎn)生TB級(jí)的數(shù)據(jù)量，如果使用當(dāng)今的通信基礎(chǔ)設(shè)施，則需要數(shù)周的時(shí)間才能將數(shù)據(jù)上傳到云端。將大量傳感器安裝到機(jī)器上并直接將海量高分辨率數(shù)據(jù)收集到云端的“粗暴”方法，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是不可行的。人類無(wú)法通過設(shè)計(jì)解決的難題，都可以在自然界找到相應(yīng)的答案。比如，通過研究群居棲息方式的飛鳥和魚如何進(jìn)行溝通，我們可以找到靈感。它們通過使用稀疏的局部通訊實(shí)現(xiàn)集體的和諧和智能。在一個(gè)游動(dòng)的魚群中，沒有中央指揮官，控制權(quán)分散到每個(gè)使用同種語(yǔ)言的節(jié)點(diǎn)。同理可得，在未來(lái)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，來(lái)自不同制造商的機(jī)器將使用統(tǒng)一的語(yǔ)言，以稀疏通訊的方式相互溝通，既達(dá)目的，又極其經(jīng)濟(jì)。
以風(fēng)電場(chǎng)為例，一個(gè)先進(jìn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：渦輪機(jī)內(nèi)置獨(dú)特的機(jī)載分析功能，可以監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)故障，確定優(yōu)先級(jí)和最佳解決方案。就像身邊擁有全球的專家團(tuán)隊(duì)為其實(shí)時(shí)解決問題，如果發(fā)生問題，風(fēng)場(chǎng)檢修人員會(huì)自動(dòng)收到通知，無(wú)需進(jìn)行故障排查，直接按照提示排除故障即可，從而節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。功率過大的風(fēng)機(jī)會(huì)將多余的電能存儲(chǔ)進(jìn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。當(dāng)遇到風(fēng)力不足的情況，風(fēng)機(jī)會(huì)要求儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充供電。風(fēng)儲(chǔ)互補(bǔ)技術(shù)提高了風(fēng)場(chǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，為客戶創(chuàng)造了額外的收入。如果某個(gè)風(fēng)機(jī)失去了風(fēng)速或風(fēng)向的感知能力，它會(huì)獲取鄰近風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)繼續(xù)運(yùn)行，保證自身的可利用率和能量輸出。通過風(fēng)場(chǎng)之間的相互協(xié)調(diào)，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保障了電網(wǎng)的廣域穩(wěn)定。
“以夷制夷”
“區(qū)域性和地方性是網(wǎng)絡(luò)的自然屬性。網(wǎng)絡(luò)全局的行為蘊(yùn)含著地方特色。在有生態(tài)的地方，就有“土著”專家。一個(gè)局外人也許能在某些層面上蹣跚前進(jìn)，走出沼澤，但是要想披荊斬棘、大功告成，他必須借助“土著”專家。”
凱文凱利-《失控》
設(shè)計(jì)像工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)需要深諳操作技術(shù)（OT）和IT技術(shù)的專家通力合作。操作技術(shù)（OT）包括設(shè)計(jì)、工程、控制、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)通信、人機(jī)交互、服務(wù)工具、資產(chǎn)管理工具等；IT技術(shù)涵蓋用戶體驗(yàn)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)、軟件、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字安全性、APPs、ERP等。
OT專家和IT專家必須勇敢邁出自己的領(lǐng)地，將雙方的思想、理念融合交匯，給工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)注入生機(jī)。OT專家和IT專家在各自領(lǐng)域內(nèi)都可以視為“土著專家”，為了實(shí)現(xiàn)OT和IT融合，“土著”專家們必須具備因時(shí)制宜、與時(shí)俱進(jìn)的能力，只有這樣才能設(shè)計(jì)出一個(gè)適應(yīng)當(dāng)下、迎合未來(lái)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。他們是設(shè)計(jì)師，同時(shí)也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的智能節(jié)點(diǎn)。事實(shí)上，我們每個(gè)人都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的活躍節(jié)點(diǎn)，都在順應(yīng)時(shí)代、不斷革新、與時(shí)迭代。
結(jié)論
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不是分布式控制，它更不是遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷的代名詞或品牌重塑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也不僅僅是指工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。當(dāng)今的運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）可擴(kuò)展性差、效率低下，缺乏與人的無(wú)縫聯(lián)接。在過去的20年里，分布式控制系統(tǒng)（如SCADA系統(tǒng)）的發(fā)展幾乎原地踏步。是改變的時(shí)候了，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)給我們帶來(lái)了契機(jī)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在本質(zhì)上是漸進(jìn)的，需要時(shí)間來(lái)“生長(zhǎng)”和“強(qiáng)大”。OT和IT的融合是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。
沉舟側(cè)畔千帆過，病樹前頭萬(wàn)木春。讓我們以更加積極開放的心態(tài)擁抱工業(yè)化聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。
