补齐关键核心技术短板 八部委推行物联网行动计划

来源: 科技 日报

补齐关键核心技术短板 八部委推行物联网行动计划

物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段，实现人、机、物的泛在连接，提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施。物联网是新基建的重要组成部分，“十四五”规划将其纳入了七大数字经济重点产业。

但与此同时，我国物联网产业发展还存在一些需要解决的问题，如关键核心技术存在短板、产业生态不够健全、规模化应用不足、支撑体系难以满足产业发展需要等。

近日，工信部联合国家网信办、 科技 部等八部委印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021—2023年)》(以下简称《行动计划》)，提出到2023年底，在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施， 社会 现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的基础更加稳固，具体包括四大行动目标：创新能力有所突破、产业生态不断完善、应用规模持续扩大、支撑体系更加健全。

《行动计划》也提出了到2023年底的一系列具体量化目标：推动10家物联网企业成长为产值过百亿、能带动中小企业融通发展的龙头企业；物联网连接数突破20亿；完善物联网标准体系，完成40项以上的国家标准或行业标准制修订等。

《行动计划》从突破关键核心技术、推动技术融合创新、构建协同创新机制3个方面对提升物联网产业创新能力进行了部署安排，提出突破关键核心技术，实施“揭榜挂帅”，鼓励和支持骨干企业加大对高端传感器、物联网芯片、新型短距离通信、高精度定位等关键核心技术的攻关力度，补齐高端传感器、物联网芯片等产业短板；力争到2023年底，突破一批制约物联网发展的关键共性技术，高端传感器、物联网芯片、物联网 *** 作系统、新型短距离通信等关键技术水平和市场竞争力显著提升。

行业应用是物联网发展的主要驱动力之一。综合考虑各领域对物联网需求的紧迫性、发展基础和经济效益等重要因素，《行动计划》按照“分业施策、有序推进”的原则，提出在 社会 治理、行业应用、民生消费三大领域内，重点推进12个行业的物联网部署：以 社会 治理现代化需求为导向，积极拓展市政、乡村、交通、能源、公共卫生等应用场景，提升 社会 治理与公共服务水平；以产业转型需求为导向，推进物联网与农业、制造业、建造业、生态环保、文旅等产业深度融合，促进产业提质增效；以消费升级需求为导向，推动家居、 健康 等领域智能产品的研发与应用，丰富数字生活体验。

《行动计划》还提出，鼓励地方联合龙头企业、科研院所、高校建立一批物联网技术孵化创新中心，调动物联网产业技术联盟、基金会、开源社区等机构协同创新形成合力。

此外，标准是物联网发展的基础。《行动计划》提出从标准体系建设与关键标准制定方面推动物联网标准化工作，依托全国信标委及相关标准化技术组织，进一步完善物联网标准体系，计划3年内组织国内产学研力量加快制修订40项以上国家标准或行业标准；同时，深度参与国际标准化工作，提升我国在国际标准化活动中的贡献度。

文档获取方式见文末

智慧城市发展历程

新型智慧城市是以 为民服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融共享、经济发展绿色开源、网络空间安全清朗 为主要目标，通过体系规划、信息主导、改革创新，推进新一代信息技术与城市现代化深度融合、迭代演进，实现国家与城市协调发展的新生态。

疫情防控考验下，暴露出城市治理能力短板

智慧城市新机遇 — 新基建赋能智慧城市高质量发展

新型基础设施包括 5G 、人工智能、大数据中心、工业互联网、城际高速铁路和城际轨道交通 、特高压、新能源 汽车 充电桩 7 大领域。 5G 网络独具满足智慧城市多场景对网络差异化需求的能力，将促进基于 5G的智慧应用、人工智能、云计算的市场需求大量爆发，前瞻 布局 新型基础 设施 ，持续推动交 通 、能源 、水利、市政等传统基础设施数字化升级 ，构 建 “泛在 连接 、高效协 同 、 全域感知、智能融合、安全可信” 数字基础设施体系，将为智能化 社会 服务应用提供有力支撑，推动智慧城市高质量发展。

建设目标

建设目标： 在坚持以人民为中心的发展理念的基础上，以提升群众获得感、幸福感为出发点与落脚点，构建以“云、网、端”为基础，数据智能为核心，支撑 N 多应用的新型智慧城市，即以 5G+ 大数据 +AI+AIOT+ 云计算 等技术强化智慧 城市基础 建设，以数据智能 “三融无跨”“开放共享” 为核心构建 城市数据智脑 ，创新 探索 新的 智慧城市应用 ，全面建成管理精细、措施精准、服务普惠的新型智慧城市。

设计理念

互联网化思维 + 5G/ 大数据 /AI/Iot/ 云新技术驱动产品全面升级。

总体规划 —技术架构（ 1/2 ）

总体规划 —逻辑架构（ 2/2 ）

夯实三大基础设施，包括新一代“云 + 边”及其协同设施、基础通信网络和智慧化物联网终

端构成的 “云、网、端” ，支撑智慧城市高效有序地建设运行。通过集约化建设，合理灵活

地分配基础设施资源，加强智慧城市底层基础构建。

夯实三大基础设施，包括新一代“云 + 边”及其协同设施、基础通信网络和智慧化物联网终

端构成的 “云、网、端” ，支撑智慧城市高效有序地建设运行。通过集约化建设，合理灵活

地分配基础设施资源，加强智慧城市底层基础构建。

创新四类智慧应用，面向 党建引领、政府管理、产业融合 和 民生服务 四大板块，从城市的业务发展战略及定位出发，梳理各部门的业务需求，融合各部门业务数据、互联网数据，依托政府大数据共享平台，深度数据治理、流程再造，整合各种渠道，为 市民、企业、管理服务者、管理决策者 四类服务对象提供统一的访问和交互入口，全面推动新型智慧城市建设。

构建新型智慧城市 标准评估 和 信息安全 两大保障体系，支撑智慧城市高效有序地建设运行。

工业物联网是指在工业中应用物联网技术，实现工业特有的价值增值的技术模式。

所有物联网都是为了实现万物互联，特别是物与物的互联，但是工业物联网又有其专有属性，原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高，而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。

思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程，工业物联网也不能例外，我认为对工业物联网进行深度思考，需要从以下五个维度进行分析，否则将会要么带来一叶障目，要么带来好高骛远。

首先需要我们思考的问题是，工业物联网的价值、意义和目的是什么；第二个是工业物联网需要连什么的问题，这是一个范围的概念；第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题，也就是深度的问题；第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析；第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接，或者说实现了人与人的连接，这个连接带来了人的交互的便利，在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式，例如，电子商务、即时通讯，社交媒体等等；而物联网将实现人与物、物与物的连接，同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式，甚至更进一步，期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。

作为物联网主战场的工业物联网，人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革，为传统工业注入新的活力，提供新的势能，驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升，特别是大数据、人工智能的发展，任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征，第一是高效性；第二是准确性；第三是实时性；第四是经济型；在当前技术能力下，能够同时满足这四个特征的就是工业物联网，首先，芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下，RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级，使得工业物联网有了物质基础，同时满足了经济性要求；近三十年的通讯技术的发展，从模拟到数字，从简单调制到复杂调制技术的商用化，使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围，满足了数据获取的密集部署要求，同时由于工业物联网的永久在线的特征，使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求；微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展，不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破，满足了数据获取的准确性。

总而言之，工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势：

1、快速变化的市场需要数据支撑，产生了市场对数据获取的急切要求；

2、MCU的发展使得计算能力快速提升；

3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础；

4、传感技术，特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证；

工业物联网不是规划出来的，是各种技术与需求发展进化的产物，是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的，是在需求的驱动下，众多行业创新带了的自然产物。

通过工业物联网，可以把传统经济中不可数字化之物数字化，可以把传统不可数字化之行为数字化，可以把传统不可能变为可能，甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续，如果不考虑经济性，那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物，但是，当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性，那么工业物联网连什么呢？我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题，我们通过上面对价值、意义和目的分析可知，我们应该从目的反推，一切从目的出发，时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节，例如，如果对量化OEE有需求，那么我们就要连接设备状态；如果要减少在制品，那么我们就要对在制品进行追踪；如果能源消耗对企业是重中之重，那么我们就要把能效物联化，等等。世界上不存在同样的两片树叶，同样地，世界上也不存在同样的两个企业，我们只能对企业本身进行深入分析，紧紧聚焦于企业价值，在保证经济性的基础上，确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性，也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度，决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后，我们得到了连入物的内容，接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性，这里遇到工业物联网特有的一个障碍，需要连入工业物联网的物的可连通性问题， 特别是在设备互联时，可连通性表现的特别突出，例如，有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口，有的设备不开放协议等等，那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验，我们的经验是有四种方案可供选择：

1、使用设备开放的协议；

2、使用设备自带的传感器；

3、添加新的传感器；

4、改变观察侧面及维度，使用全新的采集模式；

其中第四条，改变观察的侧面和维度，使用全新的连接方式是使用第一性原理，避开设备不开放协议或接口的阻碍，避开被设备供应商牵着鼻子走的方向，从本质上获取数据。例如：通过能效检测获得设备的使用状态，通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等，只要通过第一性原理从你需要的信息入手，而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标，观察除了直接连接设备外，我们还能够如何获得需要的信息，因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如，我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器，从传感器获得的数据中，我们即得到了设备是否开机，又得到了是否启动工作，同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理，而是硬要跟设备互联，那至少要采集三个数据，并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例，边缘计算的计算规则一定要具有定制能力，可以说边缘计算一定是一个知识容器，可以方便地把客户、厂家，甚至是第三方的知识融入的容器，我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能，我们需要在这个方面继续加大支持力度。

所以，通过分析企业价值和物的可连通性，我们就可以明确定义需要连入物层级，也就明确了连入物的连接深度；

在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度，对于制造业来说，连入物的管理粒度大概分为如下几个层级：

1、传感级；

2、设备级；

3、产线级；

4、车间级；

5、企业级；

也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲，细粒度一定比粗粒度更好，更有价值，但是当加入成本分析后，可能并不一定粒度越细越好，需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票，通过前三项分析，我们仅剩下最后一个问题没有解决，这也是关乎价值成本的关键：管理粒度问题，我们到底需要在多细的粒度下进行管理？这带来了一个哲学问题：世界是不是需要黑盒子。什么意思呢？当我们确定一个管理粒度后，比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中，这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点，从而明确黑盒子的大小，并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观，其他一起都是方法论。首先，我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩，又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩，设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标，而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小，也就是选择合适的管理粒度，从而保证投入收益的平衡，甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些，用以验证工业物联网的可行性，最大可能地降低工业物联网实施的风险。

总之，我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则：

1、期望获得什么结果？

2、期望用什么方式获得想要的结果？

3、需要信息基础提供什么？

4、工业物联网是否能够获得这些信息？

5、工业物联网如何获得这些信息？

6、获得这些信息的性价比如何？

7、回归分析，评估预期结果是否符合经济利益？

8、落地实施。

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