OICT跨界融合會是5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制勝之道嗎？

導 讀

當前，越來越多的ICT技術被引入到OT技術中，IT、OT、CT這三個原本相互獨立發(fā)展的技術體系開始實現(xiàn)緊密融合，最終形成整體化的OICT體系。

OICT融合的背景

隨著5G時代的到來，以德國工業(yè)4.0，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及我國兩化融合為代表的智能互聯(lián)工廠也駛入了發(fā)展的快車道。越來越多的ICT技術被引入到OT技術中，IT、OT、CT這三個原本相互獨立發(fā)展的技術體系開始實現(xiàn)緊密融合，最終形成整體化的OICT體系。

CT指通信技術（Communication Technology）。5G技術主要來自該領域，其中的5G URLLC（超高可靠低時延）技術被認為是未來支撐OICT體系的重要工具之一，5G也將把以工業(yè)自動化為基礎的智能互聯(lián)工廠作為最重要的垂直行業(yè)應用之一。CT最初源自電信業(yè)（Telecommunication），早期聚焦于為電報及電話類業(yè)務提供技術支持，因此CT技術也被稱為電信技術。CT領域的企業(yè)包括運營商，通信制造及通信服務支持等。我國主要的運營商包括中國移動、中國聯(lián)通、中國電信及中國廣電。通信業(yè)制造從全球范圍來看，基本被幾家實力強大的企業(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（Internet Technology），互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所采用的技術主要來自該領域。隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務領域的不斷拓展，IT技術涉及的范圍也越來越大，遠遠超出了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之初涉及到的技術內(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)務發(fā)展的推動下，IT技術的發(fā)展也到了前所未有的深度及廣度，現(xiàn)階段的IT技術也被稱為信息技術（Information Technology）。IT領域包含的企業(yè)數(shù)量眾多，以各個互聯(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，AMD，戴爾及聯(lián)想等）及其他服務配套廠商。

OT指運營技術（Operational Technology），也可以認為是操作技術，狹義上指工人操作一臺機床或一條生產(chǎn)線，廣義上則指一個工廠的整體運營。OT技術通常面向一些適用于工廠特定環(huán)境的軟硬件系統(tǒng)，具有很強的工業(yè)屬性。它控制著工廠內(nèi)的基礎設施，為其中的自動化控制系統(tǒng)操作提供支持，確保生產(chǎn)的正常進行。隨著工廠自動化程度的提高以及工業(yè)機器之間的相互連接不斷豐富增強，OT的重要性日益顯現(xiàn)。該領域的廠商主要提供面向工業(yè)數(shù)字化應用的軟硬件一體化系統(tǒng)，多為專業(yè)從事工業(yè)自動化方向的廠家，以國際巨頭西門子、GE、ABB及施耐德電氣為代表，也包含了大量中小型工業(yè)自動化企業(yè)。

OICT融合的基本概念

OICT跨界融合聚焦在三個方面：（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領域的技術向CT領域的滲透，其中來自IT領域的IP技術取代CT領域的ATM技術成為核心聯(lián)網(wǎng)技術，是ICT開始大融合的標志事件。IT軟硬件公司開始大規(guī)模向CT領域進軍，同時CT公司也開始積極研發(fā)IT技術。目前IT與CT的邊界愈發(fā)模糊，逐漸形成了一個新的行業(yè) -- ICT業(yè)，（信息通信技術：Information Communication Technology）。隨著ICT融合程度的加深，以Open RAN（開放式虛擬5G無線接入網(wǎng)絡）及軟件化5G核心網(wǎng)為代表的新型5G網(wǎng)絡基礎設施受到了廣泛關注。這類基礎設施依托商用現(xiàn)貨(COTS)硬件，例如，標準X86 CPU和以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口卡(NICs)，并配套相應的核心網(wǎng)及邊緣云軟件系統(tǒng)，可以在客戶環(huán)境下支持5G網(wǎng)絡及相關邊緣云業(yè)務的快速部署。目前O-RAN聯(lián)盟和電信基礎設施項目（TIP）等組織正在推進相關的開放接口和白盒硬件平臺規(guī)范。

?IT與OT融合

IT行業(yè)憑借其在云計算、大數(shù)據(jù)及AI方面的大量積累，向OT領域展開滲透。OT行業(yè)則基于在制造控制、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)算法及工程建設等方面的經(jīng)驗沉淀，選擇性地吸收IT技術。例如，基礎IoT能力及Web 技術被大量融合進現(xiàn)有的工業(yè)軟件產(chǎn)品，并通過軟硬件平臺產(chǎn)品推動工業(yè)用戶的數(shù)字化轉型。此外，一些工業(yè)企業(yè)開始搭建公有云及私有云平臺，從單純售賣OT產(chǎn)品轉向出售OT服務，其中，部分工廠嘗試將傳統(tǒng)的SCADA/MES/ERP系統(tǒng)進行云化部署，從而降低系統(tǒng)維護成本。

?CT與OT融合

CT領域擅長提供各種有線通訊、無線通信、長距離通訊與短距離通訊等相關技術。OT領域從CT領域吸收了諸如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、4/5G等無線通信技術以及來自IT領域的工業(yè)通訊與總線技術，例如PROFINET及EtherNet/IP等工業(yè)總線技術均基于以太網(wǎng)技術衍生而來。5G 網(wǎng)絡的大帶寬、低時延、海量連接特性能夠支撐工業(yè)場景中的高速數(shù)據(jù)采集、遠程控制、高可靠數(shù)據(jù)傳輸及業(yè)務連續(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)場總線。從綜合性價比考慮，工業(yè)場景最終可能采用不同通訊技術的整合方案，而不是單純依賴5G技術。

OICT融合面臨的挑戰(zhàn)

雖然OICT融合是大勢所趨，但是我國有涉及41個工業(yè)大類、191個中類、525個小類的工業(yè)企業(yè)，每類工業(yè)企業(yè)都有自己獨特的工業(yè)Know-how，沒有一個公司能懂所有門類，因此在實際業(yè)務場景中，OICT融合在以下幾個方面面臨挑戰(zhàn)：

?OT與IT的融合難點

（1）數(shù)據(jù)開放與互通：將IT技術用于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)之間實現(xiàn)難度較大。對不少工廠而言，其內(nèi)部工業(yè)設備之間的互聯(lián)互通剛起步，目前仍以“手工”方式進行數(shù)據(jù)“導表”工作及復雜配置，真正實現(xiàn)OT數(shù)據(jù)的自動化連接尚需時日。此外，OT數(shù)據(jù)目前缺少統(tǒng)一的標準與格式定義，這也給AI及大數(shù)據(jù)等IT技術在工業(yè)場景中的規(guī)模化落地實施帶來困難。

（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、軟件及服務器等。特別是AI及大數(shù)據(jù)等應用主要基于來自IT領域的工具鏈進行開發(fā)部署。雖然OT通過大量借鑒IT技術，形成了以工控機為核心的嵌入式計算產(chǎn)品能力，但是其數(shù)據(jù)處理能力主要基于傳統(tǒng)控制工程理論構建，對于新興的AI及大數(shù)據(jù)業(yè)務沒有過多涉及，從而導致這些新興技術還無法在嚴苛的工業(yè)場景中得到充分的規(guī)模化應用。

?OT與CT的融合難點

（1）應用場景差異：為了應對不同工業(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。對于一個特定的Know-how需求往往需要一整套獨立的端到端閉環(huán)方案來支持，而且這些不同方案之間往往不能直接復用，因此OT產(chǎn)品追求短小精悍與穩(wěn)定。CT的通信業(yè)務往往考慮如何實現(xiàn)千萬級乃至億級用戶的覆蓋，工業(yè)場景下的業(yè)務體量則相對小得多。這種強烈的反差，導致傳統(tǒng)CT產(chǎn)品在面對工業(yè)場景時，有殺雞用牛刀的感覺。同樣的，工業(yè)用戶在將CT技術能力與現(xiàn)有OT技術結合時，也會感覺到傳統(tǒng)CT產(chǎn)品對他們而言顯得有些重，也有些貴。

（2）研發(fā)體系差異：工業(yè)場景通常具有高度碎片化的特點，且OT領域不同工藝環(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，后有標準”的模式推進產(chǎn)品研發(fā)。具體來說，OT產(chǎn)品通常由不同的系統(tǒng)設備廠商針對特定的工業(yè)場景需求開發(fā)。隨著產(chǎn)品的不斷豐富，廠商會綜合不同場景中具備共性特點的產(chǎn)品功能推進標準化，在通用性與專用性上進行折衷融合。OPC UA及TSN就是其中的典型代表。CT研發(fā)體系則遵循“先有標準，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)絡中實現(xiàn)不同廠商設備之間的互聯(lián)互通，其產(chǎn)品往往具備強烈的通用性。因此在啟動CT產(chǎn)品研發(fā)前，業(yè)界廠商必須首先制定統(tǒng)一的標準，再根據(jù)標準研發(fā)產(chǎn)品。對于客戶超出標準定義范圍的功能，廠商往往會收取高額的定制費用。上述研發(fā)體系上的差異性往往導致CT產(chǎn)品無法在經(jīng)濟性上滿足OT產(chǎn)品的諸多定制化需求。

?生態(tài)的融合

除了上述技術難點，OICT融合在跨行業(yè)生態(tài)融合上也面臨難點。IT，CT及OT擁有不同的開發(fā)生態(tài)、銷售生態(tài)及服務生態(tài)。例如，來自IT領域的AI需要面對不同的業(yè)務需求進行算法優(yōu)化，而CT領域的5G系統(tǒng)也需要考慮針對不同場景需求進行終端適配。在OICT生態(tài)融合過程中，如何實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各個玩家之間的“利益均衡”目前仍是一個開放的問題。一方面，OT玩家還缺乏對ICT方法、工具、能力的認知，而無法充分利用來自ICT的技術能力，從而導致OT玩家與ICT玩家之間對于各自利益價值的認識存在較大差異。另一方面，ICT玩家目前也缺少對OT現(xiàn)場的準確認識，常習慣性認為自身已有的工具方法可輕松復制到工業(yè)領域。由于這些巨大認知差異的存在，OICT在生態(tài)融合上注定不是一帆風順的。

OICT融合的解決思路

針對上面討論的OICT融合難點，筆者嘗試性地給出一些解決思路，期望能夠加快推進不同行業(yè)玩家之間的融合步伐。

?“白盒化”5G網(wǎng)絡

CT領域正在借鑒來自IT領域的開源軟件技術及硬件技術，研發(fā)開放白盒化的5G網(wǎng)絡設備。但是這種設備形態(tài)上的白盒化還不足以滿足OICT融合的需要。對于OT業(yè)務來說，5G網(wǎng)絡設備必須能夠支持OT工程師隨時根據(jù)產(chǎn)線需要調(diào)整網(wǎng)絡配置。例如，可實現(xiàn)分鐘級的5G網(wǎng)絡切片管控或者獲取各個聯(lián)網(wǎng)工業(yè)終端及相關設備的實時狀態(tài)信息等。在工業(yè)場景中，OT需要的是能力開放化的5G“白盒”網(wǎng)絡，至于設備形態(tài)是否白盒，其實并不是很重要。

能力開放化有以下兩層含義。首先，5G網(wǎng)絡能力可以面向特定的產(chǎn)線需求有針對性地進行能力開放，切實解決產(chǎn)線運行中的實際問題，并且能夠隨著產(chǎn)線的變化做出調(diào)整。其次，5G網(wǎng)絡能力開放方式對于OT工程師來說必須是低門檻的。在實際操作過程中，OT工程師不需要深入了解5G網(wǎng)絡的運行原理，不需要對產(chǎn)線設備做復雜的調(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)絡能力。

為了支持5G網(wǎng)絡能力以“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)境構建，可充分利用和發(fā)揮云平臺的彈性+分布式優(yōu)勢，其中包括一系列云計算技術和開發(fā)管理方法合集。例如，DevOps、持續(xù)交付、微服務(MicroServices)及敏捷基礎設施(Agile Infrastructure)等。利用這些“云”特性，5G網(wǎng)絡可針對特定工業(yè)場景需求，完成可擴展遠端彈性部署，并支持按需使用服務、高可用、遠程監(jiān)控計費審計及標準化交付等。

?組合式系統(tǒng)架構

組合式系統(tǒng)架構指的是在5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中引入模塊化設計。在面對實際業(yè)務場景時，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)架構有助于發(fā)揮不同領域廠商的優(yōu)勢，并能很好地保護工業(yè)客戶已有的軟硬件投資。一方面，通過不同領域廠商的“強-強”合作，可以加快系統(tǒng)建設進度。另一方面，也能夠減少新建系統(tǒng)對于工業(yè)客戶的改造施工工作量。

5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺大致可分為如下部分：（1）5G網(wǎng)絡系統(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OT廠商或者IT廠商，其中IT廠商主要提供AI及大數(shù)據(jù)類應用，工業(yè)硬件系統(tǒng)則主要由OT廠商提供。由于5G網(wǎng)絡定義了嚴格的設備接入及業(yè)務數(shù)據(jù)處理流程，因此在組合式系統(tǒng)架構中，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的組合對接是最為復雜的。如果設計不當，可能引發(fā)對于其他系統(tǒng)的架構性變動，尤其是OT廠商提供的系統(tǒng)。這是因為OT系統(tǒng)通常是基于廠商定義的私有架構運行，并且可能已經(jīng)在產(chǎn)線上穩(wěn)定運行了一段時間，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)自身也基于一套嚴格標準體系構建，這就導致兩套系統(tǒng)在組合對接時，可能存在大量的不兼容不適配問題。從保護工業(yè)客戶利益的角度考慮，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)相對而言需要對OT系統(tǒng)進行更多的適配工作，而這通常要求5G網(wǎng)絡系統(tǒng)供應商必須具備對于5G網(wǎng)絡的基礎底層認知能力。換言之，在工業(yè)場景中，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)供應商必須在保證5G網(wǎng)絡設備互聯(lián)互通且穩(wěn)定運行的條件下，盡可能通過修改調(diào)整5G網(wǎng)絡內(nèi)部的運行機理來適應多樣化的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，從而實現(xiàn)客戶價值的最大化。柔性化生態(tài)合作的關鍵在于產(chǎn)業(yè)各方能夠堅持“利益均衡”的原則推進合作。特別是對于具備OICT全棧技術能力的廠商，應在合作中敢于對自身的產(chǎn)品能力減法，使得其他合作廠商可以在系統(tǒng)中發(fā)揮各自最擅長的能力。例如，OT廠商對于工業(yè)場景的認識最為深刻，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。在實際項目過程中，即使OT廠商的體量相較于ICT廠商而言很小，從客戶價值而言，也應考慮ICT產(chǎn)品更多地去適配OT產(chǎn)品。在云計算，AI及大數(shù)據(jù)領域，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。在無線通信領域，CT產(chǎn)品的優(yōu)勢最為明顯，對于OT產(chǎn)品而言，則更多需要考慮如何有效利用這些能力。

原文標題：初探5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制勝之道：OICT跨界融合

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責任編輯：haq