中国工程院院士邬贺铨：用于未来的工业网络应该往IPV6去走

3月28日，“第六届中国制造强国论坛”在保定举办。会议在全球产业链、供应链、价值链加速调整，智能制造已成为现代制造业核心竟争力的背景下，以“稳制造、强实体、开新局”为主题，进行一场思想火花碰撞。

此次会议由中国制造强国论坛组委会、保定市人民政府、北京市发改委、北京市经信局、天津市发改委、天津市工信局、河北省发改委、河北省工信厅”联合主办。由保定国家高新区管委会、保定市发改委、保定市工信局、中国信通院保定科技创新研究院、中机生产力促进中心等协办。中国工程院院士，国家制造强国建设战略咨询委员会委员，中国工程院原副院长邬贺铨参会并做题为《智能制造从底层做起》的主旨演讲。

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邬贺铨强调说，“工业互联网哪一个层次都可以连网，但我今天想强调的是底层式机器联网，如果不把及其联网解决了，我们是不能获得产业生产线上数据的，只做工业大佬，只是仅仅是一些供应管理、客户管理的数据，企业现场有些什么设备呢？我们说有PLC、有DCS、有FCS，他们负责了把生产线上的装备全部接在一起，基本上是以一种总线的方式接上去。”

他表示，"用于未来的工业网络应该往IPV6去走，IPV6有很多地址，地址多不仅仅是为了支撑我们通信的需求，而且这个地址还可以干什么用呢？传统的IP地址只要原地址目的地地址，它可以判断它的路由，但是并不知道这个IP包承载什么样的业务。现在我们利用这个地址来指示业务地形，对带宽、延时、抖动、丢包率有什么要求，那么网络就可以根据你的要求选择你的通道。"

全文实录如下：

《智能制造从底层做起》

邬贺铨（（中国工程院院士，国家制造强国建设战略咨询委员会委员，中国工程院原副院长）：尊敬的李毅中部长、苏波副部长、吴艳华副部长、刘世锦部主任、丁绣峰副省长，党晓龙书记等，各位领导、各位专家、各位企业家，大家早上好！我的报告题目是《智能制造从底层做起》。

这是工业互联网的框架，这是国际电信联盟给出的一个框架，我们工业互联网有工厂的内网、外网，还有数据通信层，实际上是把工厂里底层所有设备监控通过数据分析，人工智能的决策，使得我们更好地实现智能制造。在这里都运用了边缘计算的技术，大数据技术，人工智能技术。

作为工业互联网，我们首先是要收集数据，然后送到工业互联网的平台，我们用企业操作系统，通过大数据建立的数学模型来分析这些数据，然后去做各种各样的应用创新。

现在我们往往对很多企业，只要你有供应链的一些数据，我们说做企业联网，甚至有些利用企业大佬做联网，这还是比较容易做的，但是往下更为重要的是工厂联网，这是用到很多工业元件、以及边缘计算，再进一步应该下沉到机器联网，我们要把生产线上的设备都连起来。比如用数控设备上网，传感器、物联网、工业模组、公共网关。

再往下发展还有产品联网，包括我们的供应链售后服务等，这里可以用到物联网、区块链的技术。在企业里联网分好几类，比如有各种各样的联网的生产装备，他们通过可编程逻辑控制器、DCS分布控制系统，FCS线长总线控制系统等，接入到工业以太网。

也有传感器，包括物料小车，通过5G等无线技术连接边缘计算，再连到现场级的控制系统。

现场级我们叫OT网络，OT做产业技术、行业技术，上到车间，我们可能有边缘计算，还有通过工业以太网在车间这一级有原机街口、服务器、工程师站、机器人站，还有数据采集监控系统。

在车间级再把这些数据上到工厂一级，支持工厂的一些工业管理软件进行分析决策，最后通过防火墙连到外网。

工业互联网哪一个层次都可以连网，但我今天想强调的是底层式机器联网，如果不把及其联网解决了，我们是不能获得产业生产线上数据的，只做工业大佬，只是仅仅是一些供应管理、客户管理的数据，企业现场有些什么设备呢？我们说有PLC、有DCS、有FCS，他们负责了把生产线上的装备全部接在一起，基本上是以一种总线的方式接上去。

总线实际上相当于有一个类似互联网这样的数据包，但现在这种总线标准全球有十多种，每一种都不一样，所以标准是碎片化的，兼容性很差，这是从我们工控机往传感器去接的。

工控机往车间去接，我们还有工业以太网标准，也是碎片化的，右边是一个案例（看图），但其它工业以太网标准也都有些差异，在现场级工控级的联网不论是往下面连，还是上边连，我们都叫OT的模式，它希望是每个时间都是控制好的，基本上是以轮训的方式，就是说这个时间接这个设备，那个时间接那个设备，实施性很严，但它是一种轮训的，相当于过去用继电器控制的模式。

另外一种模式是“工业模组”，我们工厂里的物料小车，机器人、无人机，一些工人手上可穿戴的一些传感器，生产线上的、自动化线上的工件是在动的，这需要用无线联网，而过去用wifi可扩展性、抗干扰性不好，利用率很低（只有4%），现在5G比较适合于高带宽，低时延，（看图）这几个场景都是5G可以支持的。

现在5G的工业模组已经做了，当然主要是5G的模块，实际上里面还有继存储器、各种各样的接口，可以接入有线终端和无线终端，现在5G的工业模组不仅仅是一个网关，实际上还是个边缘计算，它可以复杂车间一级各种各样的数据处理任务。

我们把它叫做IT模式，实际上是我们传统的物料小车，通过wifi连到交换机，连到局域网，再上去又通过上位机，再到执行系统。

现在物料小车可能有视频了，带宽比较宽，原来的传统模式处理能力不够，现在5G来了，改变了这个模式，这些直接上到边缘计算，很快就接入到制造执行系统，它实际上简化了这个过程，适用于低时延、大带宽，尤其是现在的5G，已经专门为工业应用开发了新的5G空口标准，即“轻型的新空口标准”。

通过一些技术来简化，它可以做到比较高带宽的物联网，而且是低成本、低功耗，企业可以自建一个5G的专网，也可以通过运营商使用网络切片的方式，使用虚拟专网，这种模式叫“IT模式”，它是支持IPv6的，不是固定的分配时间，而是以统计服用的方式来做，谁有需要谁有传。

而且引入了时延敏感网络的技术，它可以在保证高敏感时延要求的数据和一般的数据同时传输，保证一些有高质量要求的数据低时延，过去传统的联网方式，只适合于物到物，而现在通过5G进入工业模组，可以做到物到物，人到物，物到人，还可以做到云网边端的协同。

车间一级，实际上用的是基于以太网技术的时延敏感网络，它在以太网的第二层扎入了一个值，时延敏感队列的数据包，这里有一个标识，进来的这些数据优先传怎么样？（看图）右上图可以看到，在企业现场也好，车间也好，送进来的数据并不都等同重要，有些比如说定期测量温度、湿度的，对时延就不敏感，它有时间标签，就能标明它的时间了。有一些运行告警的数据，那是高优先权的。

实际上根据优先权的判断，当没有高优先权进来的时候，那就是一般优先权的，比如说红色的。但是当有高优先权来的时候，就打断它，抢占它的时间。只有高优先权的传完了，再传低优先权。也就是说区分等级，来确保实现低优先权。

而且应用层呢，我们可以看到OPCUA，它是一种过程控制用的对上连接。实际上把现场和我们操作系统之间架起一个桥梁，以前也有这个标准可以架起桥梁，但是那些标准是跟厂家有关的。而现在OPCUA是统一的标准，那它有两种模式。

模式一，客户服务器模式，可以跟传统的系统兼容。

模式二，发布订阅模式，这是跟边缘计算和云计算，可以在语意的层面把IT模式和OT模式组合在一起。

当然我们说尽管有敏感网络做到低时延，那是接入阶段。如果说所有的数据都要传到后台，经历长距离到多个路由器，到中心云处理，这个时间还是大的。所以，现在要引入边缘计算，把计算能力下沉到车间，下沉到工厂，这样可以就近的处理实验敏感的数据，那么我们在车间里面进行边缘计算。那么边缘计算可以看成是云计算的派出机构，可以说是云计算的代理，它跟云计算协同，很好的完成了计算的任务。那么我们可以看到工厂的斜边通过边缘计算，再连到物联网的平台，然后再支撑各种各样的应用。IDC公司预测未来超过50%的数据都会放到边缘层来处理。

另外刚才说我们用于未来的工业网络应该往IPV6去走，IPV6有很多地址，地址多不仅仅是为了支撑我们通信的需求，而且这个地址还可以干什么用呢？传统的IP地址只要原地址目的地地址，它可以判断它的路由，但是并不知道这个IP包承载什么样的业务。现在我们利用这个地址来指示业务地形，对带宽、延时、抖动、丢包率有什么要求，那么网络就可以根据你的要求选择你的通道。

过去只要停下来，还利用单独的通道来测量性能。单独的通道跟我们实际的通道不一样，这个性能是不能真实反映情况的。现在利用IPV6，我们在里面指定，可以判断误码率。可以根据时间标签，可以判断哪一段有时延，这样实时掌握了性能。

而且我们还可以选择智能选录，比如说我用把选录决定的路由器放到第一个路由器，102意味着下一个到N2，205到N5，509到N9。这样端到端的路由就组织了，中央的路由器不要思考，不要计算，可以快速实现路由。如果路由发生故障，重新下达，重新可以组织一条新的路由。

并且你没有什么要求，我可能从A到G给你选择这条路。如果你要求低时延，可以选择另一条路。如果要求高带宽，我可以选择另一条路。也就是说可以很智能化的根据你的需求，来完全针对你的服务质量要求给你选择适应的路由。那么也可以利用多个路由勇于传输，来保证高可靠。5G可以做到可靠性多少呢？只要你有需要，可以做到99.9999%，当然现在更多是要上云，我们现在都提倡云原生，用轻量级的虚拟化的技术，还要把各种应用分解成小小的应用包，微服务可以充分利用云的技术做到敏捷开发。

另外一个企业不仅连一个云，除了自己的私有云，可能还会有公有云。那么我们要实现多云的协同，云网的融合，过去在IPV4的时候是比较难的，IPV4的地址比较简单，协议的数量很多。现在IPV6的地址功能很强，所以协议，无论控制协议、封装协议、业务协议都大大简化。我们可以利用刚才说的，IPV6支持的云端选入，来贯穿云网边端的协同。那么企业网络发展的趋势，首先是要扁平化，要解决终端连接的问题。

比如说右下图，左边有各种各样的中线协议，自己在自己的协同里面是连接的，可是跨界不同的中线协议是很难的。现在我们希望一条产线集成多种协议，通过云的办法，刚才的IPV6，IT化使得我们可以兼容。其实是无线化能便于产线的调整，更好适应生产装备的介入。特别是5G工业模组的出现，为无线化提供了场景支撑。

第三，IP化。

OT跟IT的转换效率很低，虽然说用OPCUA可以在语意层面沟通，但是底层还是不能直接沟通的，所以我们还是要把OT化转到IT化，采用IPV6是必然选择。

最后开发新型的中空设备要从底层高性能来支撑智能制造，我们国家机械行业80%的设备采用传统的继电器和接收器，真正用POC的20%，用了POC基本上都是国外的。大宗性的POC95%是国外，小型75%，高端70%都是国外的。安全漏洞，而且我们往往在市场占有既得利益的公司缺乏对产品主动升级的积极性。不少公共系统表面上都叫DDS，但是连不起来，你要改动，一般厂家还是很难把它改动。而且现在很多中空产品已经用了十多年，甚至更长。

一个典型工厂的控制点，在九十年代末只有5万个，到2030年增加到55万个，翻10倍以上。每个点可能有50种数据输入，原来的中控产品是没有办法支持的，原来的中控产品都是十几二十年前设计的，那时候没有边缘计算，没有5G，没有智能网，没有区块链，没有IPV6，而现在这些都来了。这些原有的中控产品跟先进技术没有用上去，所以我们认为需要根据现有的新技术来开发新型的中控产品。工厂的内网要逐步实现IT跟OT的无缝融化，要朝着扁平化、无线化、IP化的发展，要推动机器联网，全面掌控生产线的数据，促进工业互联网发展和价值体现。

谢谢大家。

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责任编辑：张玫