西北工业大学软件学院院长郑江滨：建设工业互联网软件生态，赋能数字基础设施建设

文章来源：《中国电子报》

2018年中央经济工作会议上，习近平总书记围绕“促进形成强大国内市场”重点工作，提出要加快5G商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设。2020年2月14日，中央全面深化改革委员会第十二次会议指出，基础设施是经济社会发展的重要支撑，要以整体优化、协同融合为导向，统筹存量和增量、传统和新型基础设施发展，打造集约高效、经济适用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系。2020年3月4日，中央政治局常务委员会会议指出，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。

数字化基础设施建设将在人工智能、大数据、云计算、区块链、边缘计算等技术的推动下，在5G应用、工业互联网、数据中心、软件定义基础建设等方面激发经济新增长点，对社会和经济产生全方位和深层次的影响。

工业互联网建设是促进中国智能制造战略性升级和高质量发展的关键，在数字基础设施建设中具有举足轻重的地位。工业互联网相关软件建设包括工业互联网络、平台和示范项目建设等内容，工业互联网相关软件建设形成的技术成果及其衍生应用，必定会服务于社会各行各业的发展，工业互联网软件建设将夯实我国新型数字基础设施建设基础，是实现软件强国的重要途经。

自明——探工业互联网软件关键

我国工业软件在核心技术、工具和平台支持等方面还存在一些亟待突破的技术点。在工业互联网软件建设的核心要素中，具有自主知识产权、标准规范和工业软件体系化建设等方面显得尤为重要。

掌握自主知识产权的工业自动化和工业互联网的核心技术，是工业互联网相关软件建设的根本。诸如工业自动化可编程控制器和相关协议、嵌入式操作系统软件等核心技术，目前仍主要基于国外。因此，掌握具有自主知识产权的核心技术，可以催化产业升级和产业结构优化，助力国内企业在新一代工业革命的浪潮中掌握话语权，并推进我国从软件大国到软件强国的转变，它是实现国家经济战略性发展并占领制高点的支撑力。

制定国家标准规范，形成工业自动化和工业信息化系统等要素之间的协同建设，是构建工业互联网产业新生态的保障。例如，当前多数工业平台软件、应用软件与工业自动化系统存在紧耦合，这会导致某种形式的技术垄断或形成行业壁垒，并在一定程度上制约了工业互联网的广泛应用和实施。研究并制定工业互联网软件系统和工业自动化系统等相关技术、行业标准和规范集，实现自动化硬件设备软件平台和应用软件之间的松耦合，是构建工业互联网产业链新生态和新模式的助推力。

完善工业软件体系，形成在工业互联网的平台架构、数据应用、生产活动、产业链条等多维度下的软件集合，是工业互联网基础建设的重要支撑。比如，在工业互联网架构维度，系统通常设计为边缘层、IaaS层、工业PaaS层和应用层等，需要围绕不同层次的需求建设软件产品；在数据应用维度，需要从数据采集传输、计算能力支持、数据模型方法和数据挖掘应用等角度建设相应的软件产品；在生产活动维度，需要从产品设计、生产管理、数字孪生、物流供销等多个环节，以及信息化平台等多个方面建设软件产品；从多维度的整体架构来看，健全工业软件体系，实现工业设计、智能制造、运行维护的全生态软件能力，是推动工业互联网相关产业链发展和助推智能制造的原动力。

自强——炼工业互联网技术精华

围绕工业互联网的基本架构，根据工业软件方面的技术和发展瓶颈，建设新一代的工业互联网平台软件。

在边缘层，建立具有自主知识产权的工业互联网核心软件工具、建设具备支持大规模智能设备互联互信生产监测等能力的智能制造Edge平台。为实现物联设备生产商、集成平台提供商和应用软件程序开发商之间的高内聚、低耦合，建设智能制造Edge平台，需要研究边缘端的自动识别与发现技术，对边缘端进行多元管理、一键部署与升级；需要面向不同业务逻辑，研究边缘端的规则制定和公共规则库的建立；需要研究边缘端虚拟组网、互操作及数据处理、共享技术等。Edge平台软件建设的核心和关键，是研制具有自主知识产权的工业互联网“操作系统”，通过设计即插即用的驱动技术，实现通用的工业自动化相关设备的物联驱动机制；通过设计面向应用端的开放服务接口，形成接口规范和实例；通过建立和推进行业标准，屏蔽设备层的差异性，实现跨平台的互联互信，使上层的应用软件开发只需关注接口而非设备，大幅降低工业互联网的工程难度和复杂度。

在工业IaaS层，建立以工业数据产业化为目标的数字经济体系。该体系通过研发一套行业通用、行之有效的工业数据建模管理和挖掘利用软件，可以充分发掘传统工业中积累的数据优势，并结合软件技术、智能技术等，建立基于工业大数据的智能管理与辅助设计系统，为产业升级奠定坚实的技术基础。

在工业PaaS层，建立支持服务定制的工业应用软件开发平台。在智能制造时代，大至电力监测，小到精细加工，都离不开行业软件的支撑。软件开发在向通用化、平台型迈进的同时，也应当支撑服务定制，这不仅可以推进软件工业优化和结构升级，也可以推动新工业领域的战略发展。

在工业应用层，建立以推进重点产业链发展为目的的工业APP库。该应用软件库从产业特点出发，通过研制一批特色明显、涵盖丰富、支持跨平台使用的工业APP，反向推进产业链的发展，实现工业领域和软件开发的共赢局面。

在安全可信方面，建立高置信多层级的安全生产和权限管控系统。实现对工业设备分布式场景下的数据存储和身份认证，提供安全性、隐私性和数据完整性等保障，消除信息孤岛，实现工业数据的互联互通和置信查询。该系统主要确保数据从生产端到交付端的全链实时、互通可信和安全可用，为工业互联网的大规模安全应用提供新助力。

自主——迎工业互联网盛世华章

基于新一代移动通信网络的工业互联网系统将在多项新兴技术的联合推动下，通过研发工业化软件工具、支撑平台和操作系统等，实现核心软件知识产权的自主化；通过研发智能制造Edge平台，构建通用的技术标准体系，实现工业自动化系统和工业信息化应用系统之间的解耦，打造工业生产系统新生态链；通过研发适配的互联互信生产监测系统，建立高置信、多层级的安全生产和权限管控平台；通过研发工业APP库，推进工业产业链和软件产业链的共赢发展，建设具有自主知识产权和安全可信的工业互联网网络和平台，推动国民经济的建设和发展。

畅想——绘工业互联网软件蓝图

畅想数字化基础建设工业互联网发展，如数字化、企业上云、数据中心、安全、软件定义、扁平化、设备无关、数据融合和开源软件等可能会成为数字基础设施的热词。数字化通过赋能于传统基础“数字+”的能力，面向社会开放公共基础设施数据服务，为数字基础建设促进新型商业模式提供丰富的想象空间；鼓励企业上云，助力企业建设和发展；建设数据中心，消除数据孤岛、加深数据融合，构建真正意义上的全链数据可靠可用；建立高置信、多层级的安全生产和权限管控系统，确保产业链的数据安全以及设备间的互联互信；软件定义基础设施、软件定义网络协议设计技术等创新技术会激发更多的新需求和新应用；5G网络建设、窄带通信和低功耗技术等为实现新网络架构、数据通信和物联应用等提供了扁平化支持，为构建大规模智能互联设备通信、监测和服务系统提供了保障；采用和制定设备无关技术规范，在一定程度上解决了传统工业系统的软硬件紧耦合，实现软件提供商、设备供应商和系统集成商等之间产业链条新生态；围绕数字基建，建设能够创造社会价值和商业价值的示范性开源软件社区，是助力数字基建进程的重要方法。

数字基础设施建设将有力支持和带动我国经济社会转型发展，释放经济新动能。