導(dǎo)讀
當(dāng)前，越來越多的ICT技術(shù)被引入到OT技術(shù)中，IT、OT、CT這三個(gè)原本相互獨(dú)立發(fā)展的技術(shù)體系開始實(shí)現(xiàn)緊密融合，最終形成整體化的OICT體系。
作者簡(jiǎn)介：
俞一帆，艾靈網(wǎng)絡(luò)首席科學(xué)家兼CTO。于2006年在北京郵電大學(xué)獲通信與信息系統(tǒng)專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位。曾在騰訊未來網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任騰訊智能網(wǎng)聯(lián)首席專家，并在英特爾，法國(guó)電信及NTT DoCoMo長(zhǎng)期從事通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論與技術(shù)研究及設(shè)備開發(fā)工作。撰寫了國(guó)內(nèi)第一本5G移動(dòng)邊緣計(jì)算方面的著作。
1、OICT融合的背景
隨著5G時(shí)代的到來，以德國(guó)工業(yè)4.0，美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及我國(guó)兩化融合為代表的智能互聯(lián)工廠也駛?cè)肓税l(fā)展的快車道。越來越多的ICT技術(shù)被引入到OT技術(shù)中，IT、OT、CT這三個(gè)原本相互獨(dú)立發(fā)展的技術(shù)體系開始實(shí)現(xiàn)緊密融合，最終形成整體化的OICT體系。
CT指通信技術(shù)（Communication Technology）。5G技術(shù)主要來自該領(lǐng)域，其中的5G URLLC（超高可靠低時(shí)延）技術(shù)被認(rèn)為是未來支撐OICT體系的重要工具之一，5G也將把以工業(yè)自動(dòng)化為基礎(chǔ)的智能互聯(lián)工廠作為最重要的垂直行業(yè)應(yīng)用之一。CT最初源自電信業(yè)（Telecommunication），早期聚焦于為電報(bào)及電話類業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持，因此CT技術(shù)也被稱為電信技術(shù)。CT領(lǐng)域的企業(yè)包括運(yùn)營(yíng)商，通信制造及通信服務(wù)支持等。我國(guó)主要的運(yùn)營(yíng)商包括中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信及中國(guó)廣電。通信業(yè)制造從全球范圍來看，基本被幾家實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)壟斷，包括華為、中興、諾基亞及愛立信。
IT指互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet Technology），互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所采用的技術(shù)主要來自該領(lǐng)域。隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的不斷拓展，IT技術(shù)涉及的范圍也越來越大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之初涉及到的技術(shù)內(nèi)容。特別是在以AI及大數(shù)據(jù)為代表的新一代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的推動(dòng)下，IT技術(shù)的發(fā)展也到了前所未有的深度及廣度，現(xiàn)階段的IT技術(shù)也被稱為信息技術(shù)（Information Technology）。IT領(lǐng)域包含的企業(yè)數(shù)量眾多，以各個(gè)互聯(lián)網(wǎng)巨頭（例如，阿里，騰訊，百度，谷歌，亞馬遜等）為主要代表，還包括大量的軟硬件（例如，微軟，英特爾，英偉達(dá)，AMD，戴爾及聯(lián)想等）及其他服務(wù)配套廠商。
OT指運(yùn)營(yíng)技術(shù)（Operational Technology），也可以認(rèn)為是操作技術(shù)，狹義上指工人操作一臺(tái)機(jī)床或一條生產(chǎn)線，廣義上則指一個(gè)工廠的整體運(yùn)營(yíng)。OT技術(shù)通常面向一些適用于工廠特定環(huán)境的軟硬件系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的工業(yè)屬性。它控制著工廠內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施，為其中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作提供支持，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。隨著工廠自動(dòng)化程度的提高以及工業(yè)機(jī)器之間的相互連接不斷豐富增強(qiáng)，OT的重要性日益顯現(xiàn)。該領(lǐng)域的廠商主要提供面向工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用的軟硬件一體化系統(tǒng)，多為專業(yè)從事工業(yè)自動(dòng)化方向的廠家，以國(guó)際巨頭西門子、GE、ABB及施耐德電氣為代表，也包含了大量中小型工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)。
2、OICT融合的基本概念
OICT跨界融合聚焦在三個(gè)方面：（1）IT與CT融合，（2）IT與OT融合，（3）CT與OT融合。
•IT與CT融合
IT與CT的融合更多體現(xiàn)在IT領(lǐng)域的技術(shù)向CT領(lǐng)域的滲透，其中來自IT領(lǐng)域的IP技術(shù)取代CT領(lǐng)域的ATM技術(shù)成為核心聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是ICT開始大融合的標(biāo)志事件。IT軟硬件公司開始大規(guī)模向CT領(lǐng)域進(jìn)軍，同時(shí)CT公司也開始積極研發(fā)IT技術(shù)。目前IT與CT的邊界愈發(fā)模糊，逐漸形成了一個(gè)新的行業(yè)--ICT業(yè)，（信息通信技術(shù)：Information Communication Technology）。隨著ICT融合程度的加深，以O(shè)pen RAN（開放式虛擬5G無線接入網(wǎng)絡(luò)）及軟件化5G核心網(wǎng)為代表的新型5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施受到了廣泛關(guān)注。這類基礎(chǔ)設(shè)施依托商用現(xiàn)貨(COTS)硬件，例如，標(biāo)準(zhǔn)X86 CPU和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡(NICs)，并配套相應(yīng)的核心網(wǎng)及邊緣云軟件系統(tǒng)，可以在客戶環(huán)境下支持5G網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)邊緣云業(yè)務(wù)的快速部署。目前O-RAN聯(lián)盟和電信基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（TIP）等組織正在推進(jìn)相關(guān)的開放接口和白盒硬件平臺(tái)規(guī)范。
•IT與OT融合
IT行業(yè)憑借其在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及AI方面的大量積累，向OT領(lǐng)域展開滲透。OT行業(yè)則基于在制造控制、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)算法及工程建設(shè)等方面的經(jīng)驗(yàn)沉淀，選擇性地吸收IT技術(shù)。例如，基礎(chǔ)IoT能力及Web技術(shù)被大量融合進(jìn)現(xiàn)有的工業(yè)軟件產(chǎn)品，并通過軟硬件平臺(tái)產(chǎn)品推動(dòng)工業(yè)用戶的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。此外，一些工業(yè)企業(yè)開始搭建公有云及私有云平臺(tái)，從單純售賣OT產(chǎn)品轉(zhuǎn)向出售OT服務(wù)，其中，部分工廠嘗試將傳統(tǒng)的SCADA/MES/ERP系統(tǒng)進(jìn)行云化部署，從而降低系統(tǒng)維護(hù)成本。
•CT與OT融合
CT領(lǐng)域擅長(zhǎng)提供各種有線通訊、無線通信、長(zhǎng)距離通訊與短距離通訊等相關(guān)技術(shù)。OT領(lǐng)域從CT領(lǐng)域吸收了諸如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、4/5G等無線通信技術(shù)以及來自IT領(lǐng)域的工業(yè)通訊與總線技術(shù)，例如PROFINET及EtherNet/IP等工業(yè)總線技術(shù)均基于以太網(wǎng)技術(shù)衍生而來。5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時(shí)延、海量連接特性能夠支撐工業(yè)場(chǎng)景中的高速數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、高可靠數(shù)據(jù)傳輸及業(yè)務(wù)連續(xù)性等需求，并能在很大程度上取代現(xiàn)有有線形態(tài)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線。從綜合性價(jià)比考慮，工業(yè)場(chǎng)景最終可能采用不同通訊技術(shù)的整合方案，而不是單純依賴5G技術(shù)。
3、OICT融合面臨的挑戰(zhàn)
雖然OICT融合是大勢(shì)所趨，但是我國(guó)有涉及41個(gè)工業(yè)大類、191個(gè)中類、525個(gè)小類的工業(yè)企業(yè)，每類工業(yè)企業(yè)都有自己獨(dú)特的工業(yè)Know-how，沒有一個(gè)公司能懂所有門類，因此在實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，OICT融合在以下幾個(gè)方面面臨挑戰(zhàn)：
•OT與IT的融合難點(diǎn)
（1）數(shù)據(jù)開放與互通：將IT技術(shù)用于OT，首先要求OT端數(shù)據(jù)向IT系統(tǒng)開放，這在不同OT系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)難度較大。對(duì)不少工廠而言，其內(nèi)部工業(yè)設(shè)備之間的互聯(lián)互通剛起步，目前仍以“手工”方式進(jìn)行數(shù)據(jù)“導(dǎo)表”工作及復(fù)雜配置，真正實(shí)現(xiàn)OT數(shù)據(jù)的自動(dòng)化連接尚需時(shí)日。此外，OT數(shù)據(jù)目前缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與格式定義，這也給AI及大數(shù)據(jù)等IT技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)景中的規(guī)?；涞貙?shí)施帶來困難。
（2）軟硬件系統(tǒng)協(xié)作：IT行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，形成了一整套完善的工具體系，包括芯片、軟件及服務(wù)器等。特別是AI及大數(shù)據(jù)等應(yīng)用主要基于來自IT領(lǐng)域的工具鏈進(jìn)行開發(fā)部署。雖然OT通過大量借鑒IT技術(shù)，形成了以工控機(jī)為核心的嵌入式計(jì)算產(chǎn)品能力，但是其數(shù)據(jù)處理能力主要基于傳統(tǒng)控制工程理論構(gòu)建，對(duì)于新興的AI及大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)沒有過多涉及，從而導(dǎo)致這些新興技術(shù)還無法在嚴(yán)苛的工業(yè)場(chǎng)景中得到充分的規(guī)?；瘧?yīng)用。
•OT與CT的融合難點(diǎn)
（1）應(yīng)用場(chǎng)景差異：為了應(yīng)對(duì)不同工業(yè)Know-how的需求，OT產(chǎn)品往往呈現(xiàn)出高度垂直化及碎片化的特點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)特定的Know-how需求往往需要一整套獨(dú)立的端到端閉環(huán)方案來支持，而且這些不同方案之間往往不能直接復(fù)用，因此OT產(chǎn)品追求短小精悍與穩(wěn)定。CT的通信業(yè)務(wù)往往考慮如何實(shí)現(xiàn)千萬級(jí)乃至億級(jí)用戶的覆蓋，工業(yè)場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)體量則相對(duì)小得多。這種強(qiáng)烈的反差，導(dǎo)致傳統(tǒng)CT產(chǎn)品在面對(duì)工業(yè)場(chǎng)景時(shí)，有殺雞用牛刀的感覺。同樣的，工業(yè)用戶在將CT技術(shù)能力與現(xiàn)有OT技術(shù)結(jié)合時(shí)，也會(huì)感覺到傳統(tǒng)CT產(chǎn)品對(duì)他們而言顯得有些重，也有些貴。
（2）研發(fā)體系差異：工業(yè)場(chǎng)景通常具有高度碎片化的特點(diǎn)，且OT領(lǐng)域不同工藝環(huán)節(jié)之間的縱向壁壘十分明顯，因此OT研發(fā)體系往往遵循“先有產(chǎn)品，后有標(biāo)準(zhǔn)”的模式推進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)。具體來說，OT產(chǎn)品通常由不同的系統(tǒng)設(shè)備廠商針對(duì)特定的工業(yè)場(chǎng)景需求開發(fā)。隨著產(chǎn)品的不斷豐富，廠商會(huì)綜合不同場(chǎng)景中具備共性特點(diǎn)的產(chǎn)品功能推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，在通用性與專用性上進(jìn)行折衷融合。OPC UA及TSN就是其中的典型代表。CT研發(fā)體系則遵循“先有標(biāo)準(zhǔn)，再有產(chǎn)品”的模式開展產(chǎn)品研發(fā)。由于CT行業(yè)十分注重在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備之間的互聯(lián)互通，其產(chǎn)品往往具備強(qiáng)烈的通用性。因此在啟動(dòng)CT產(chǎn)品研發(fā)前，業(yè)界廠商必須首先制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)產(chǎn)品。對(duì)于客戶超出標(biāo)準(zhǔn)定義范圍的功能，廠商往往會(huì)收取高額的定制費(fèi)用。上述研發(fā)體系上的差異性往往導(dǎo)致CT產(chǎn)品無法在經(jīng)濟(jì)性上滿足OT產(chǎn)品的諸多定制化需求。
•生態(tài)的融合
除了上述技術(shù)難點(diǎn)，OICT融合在跨行業(yè)生態(tài)融合上也面臨難點(diǎn)。IT，CT及OT擁有不同的開發(fā)生態(tài)、銷售生態(tài)及服務(wù)生態(tài)。例如，來自IT領(lǐng)域的AI需要面對(duì)不同的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行算法優(yōu)化，而CT領(lǐng)域的5G系統(tǒng)也需要考慮針對(duì)不同場(chǎng)景需求進(jìn)行終端適配。在OICT生態(tài)融合過程中，如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)玩家之間的“利益均衡”目前仍是一個(gè)開放的問題。一方面，OT玩家還缺乏對(duì)ICT方法、工具、能力的認(rèn)知，而無法充分利用來自ICT的技術(shù)能力，從而導(dǎo)致OT玩家與ICT玩家之間對(duì)于各自利益價(jià)值的認(rèn)識(shí)存在較大差異。另一方面，ICT玩家目前也缺少對(duì)OT現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，常習(xí)慣性認(rèn)為自身已有的工具方法可輕松復(fù)制到工業(yè)領(lǐng)域。由于這些巨大認(rèn)知差異的存在，OICT在生態(tài)融合上注定不是一帆風(fēng)順的。
4、OICT融合的解決思路
針對(duì)上面討論的OICT融合難點(diǎn)，筆者嘗試性地給出一些解決思路，期望能夠加快推進(jìn)不同行業(yè)玩家之間的融合步伐。
•“白盒化”5G網(wǎng)絡(luò)
CT領(lǐng)域正在借鑒來自IT領(lǐng)域的開源軟件技術(shù)及硬件技術(shù)，研發(fā)開放白盒化的5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。但是這種設(shè)備形態(tài)上的白盒化還不足以滿足OICT融合的需要。對(duì)于OT業(yè)務(wù)來說，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須能夠支持OT工程師隨時(shí)根據(jù)產(chǎn)線需要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置。例如，可實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)的5G網(wǎng)絡(luò)切片管控或者獲取各個(gè)聯(lián)網(wǎng)工業(yè)終端及相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息等。在工業(yè)場(chǎng)景中，OT需要的是能力開放化的5G“白盒”網(wǎng)絡(luò)，至于設(shè)備形態(tài)是否白盒，其實(shí)并不是很重要。
能力開放化有以下兩層含義。首先，5G網(wǎng)絡(luò)能力可以面向特定的產(chǎn)線需求有針對(duì)性地進(jìn)行能力開放，切實(shí)解決產(chǎn)線運(yùn)行中的實(shí)際問題，并且能夠隨著產(chǎn)線的變化做出調(diào)整。其次，5G網(wǎng)絡(luò)能力開放方式對(duì)于OT工程師來說必須是低門檻的。在實(shí)際操作過程中，OT工程師不需要深入了解5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行原理，不需要對(duì)產(chǎn)線設(shè)備做復(fù)雜的調(diào)整，只需通過低代碼或者零代碼的方式就可以快速調(diào)用網(wǎng)絡(luò)能力。
為了支持5G網(wǎng)絡(luò)能力以“白盒化”的方式向OT系統(tǒng)開放，可考慮基于邊緣云構(gòu)建云原生5G核心網(wǎng)。在云原生5G核心網(wǎng)中，5G核心網(wǎng)網(wǎng)元基于云環(huán)境構(gòu)建，可充分利用和發(fā)揮云平臺(tái)的彈性+分布式優(yōu)勢(shì)，其中包括一系列云計(jì)算技術(shù)和開發(fā)管理方法合集。例如，DevOps、持續(xù)交付、微服務(wù)(MicroServices)及敏捷基礎(chǔ)設(shè)施(Agile Infrastructure)等。利用這些“云”特性，5G網(wǎng)絡(luò)可針對(duì)特定工業(yè)場(chǎng)景需求，完成可擴(kuò)展遠(yuǎn)端彈性部署，并支持按需使用服務(wù)、高可用、遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)費(fèi)審計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化交付等。
•組合式系統(tǒng)架構(gòu)
組合式系統(tǒng)架構(gòu)指的是在5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中引入模塊化設(shè)計(jì)。在面對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)線需求及合作廠商能力，通過搭積木的方式，實(shí)現(xiàn)不同廠商不同功能模塊間的靈活組合。不同于傳統(tǒng)“全家桶”式的5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，組合式系統(tǒng)架構(gòu)有助于發(fā)揮不同領(lǐng)域廠商的優(yōu)勢(shì)，并能很好地保護(hù)工業(yè)客戶已有的軟硬件投資。一方面，通過不同領(lǐng)域廠商的“強(qiáng)-強(qiáng)”合作，可以加快系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度。另一方面，也能夠減少新建系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)客戶的改造施工工作量。
5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大致可分為如下部分：（1）5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，（2）邊緣云/私有云系統(tǒng)，（3）工業(yè)軟件系統(tǒng)，（4）工業(yè)硬件系統(tǒng)。其中5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來自CT廠商，邊緣云/私有云系統(tǒng)來自IT廠商，工業(yè)軟件系統(tǒng)來自O(shè)T廠商或者IT廠商，其中IT廠商主要提供AI及大數(shù)據(jù)類應(yīng)用，工業(yè)硬件系統(tǒng)則主要由OT廠商提供。由于5G網(wǎng)絡(luò)定義了嚴(yán)格的設(shè)備接入及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理流程，因此在組合式系統(tǒng)架構(gòu)中，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的組合對(duì)接是最為復(fù)雜的。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能引發(fā)對(duì)于其他系統(tǒng)的架構(gòu)性變動(dòng)，尤其是OT廠商提供的系統(tǒng)。這是因?yàn)镺T系統(tǒng)通常是基于廠商定義的私有架構(gòu)運(yùn)行，并且可能已經(jīng)在產(chǎn)線上穩(wěn)定運(yùn)行了一段時(shí)間，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身也基于一套嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建，這就導(dǎo)致兩套系統(tǒng)在組合對(duì)接時(shí)，可能存在大量的不兼容不適配問題。從保護(hù)工業(yè)客戶利益的角度考慮，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相對(duì)而言需要對(duì)OT系統(tǒng)進(jìn)行更多的適配工作，而這通常要求5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供應(yīng)商必須具備對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)底層認(rèn)知能力。換言之，在工業(yè)場(chǎng)景中，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供應(yīng)商必須在保證5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)互通且穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，盡可能通過修改調(diào)整5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)理來適應(yīng)多樣化的OT系統(tǒng)適配需求。
•柔性化生態(tài)合作
柔性化生態(tài)合作指的是一種靈活可變的產(chǎn)業(yè)協(xié)作形態(tài)，它可以根據(jù)客戶的個(gè)性化需求及產(chǎn)業(yè)合作伙伴的多樣化能力，靈活調(diào)整不同合作方之間的能力界面，從而實(shí)現(xiàn)客戶價(jià)值的最大化。柔性化生態(tài)合作的關(guān)鍵在于產(chǎn)業(yè)各方能夠堅(jiān)持“利益均衡”的原則推進(jìn)合作。特別是對(duì)于具備OICT全棧技術(shù)能力的廠商，應(yīng)在合作中敢于對(duì)自身的產(chǎn)品能力減法，使得其他合作廠商可以在系統(tǒng)中發(fā)揮各自最擅長(zhǎng)的能力。例如，OT廠商對(duì)于工業(yè)場(chǎng)景的認(rèn)識(shí)最為深刻，因此其在傳統(tǒng)工業(yè)控制產(chǎn)品上的能力表現(xiàn)得最強(qiáng)。在實(shí)際項(xiàng)目過程中，即使OT廠商的體量相較于ICT廠商而言很小，從客戶價(jià)值而言，也應(yīng)考慮ICT產(chǎn)品更多地去適配OT產(chǎn)品。在云計(jì)算，AI及大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，由于IT產(chǎn)品更為成熟，OT產(chǎn)品就需要調(diào)整自身產(chǎn)品形態(tài)，才能充分發(fā)揮上述IT形式的優(yōu)勢(shì)。在無線通信領(lǐng)域，CT產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)最為明顯，對(duì)于OT產(chǎn)品而言，則更多需要考慮如何有效利用這些能力。
