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我为“十四五”建言丨北航计算机学院教授牛建伟:工业互联网基础创新研究和关键技术亟待突破

工业互联网是新一代信息技术与工业产业链生态深度融合的产物。2017年11月,国务院印发《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》提出工业互联网“323”行动计划,树立了“到2025年,重点工业行业实现网络化制造,工业互联网平台体系基本完善,形成3~5个具有国际竞争力的工业互联网平台,培育百万工业APP,实现百万家企业上云,形成建平台和用平台双向迭代、互促共进的制造业新生态。

截至目前,工业互联网建设改造成效显著,工业互联网平台体系壮大,具有行业、区域影响力的平台超70个,十大双跨平台平均连接设备数量达到80万套,每个平台工业APP平均数量超过3500个。2020年6月30日,中央全面深化改革委员会第十四次会议审议通过《关于深化新一代信息技术与制造业融合发展的指导意见》,会议强调要加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式、经营模式和企业形态根本性变革,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。

工业互联网建设的重要意义

工业互联网由云计算、边缘计算、大数据、人工智能和5G通信等新一代信息技术赋能,通过实现人、机、物的全面互联,构建全生产链、全产业链、全价值链全面链接的新型工业生产制造和服务体系,优化资源配置效率,发掘装备工艺潜能,打造工业生产新范式。现阶段,发展工业互联网,对于加速促进制造业转型升级和向数字化、网络化、智能化发展,对于推动互联网价值向实体经济延伸和与制造业深度融合发展,都具有十分重要的意义。一是发展工业互联网可以有效提升制造产业的高端化水平,包括生产装备的高端化、生产过程的智能化和生产产品的精益化;二是发展工业互联网可以有效推动实体经济的数字化转型,可以提高基础设施建设水平、催发生产制造新动力、构建新型产业体系和生态;三是发展工业互联网可以有效激发创新创业新活力,可以跨时空、跨地域实现创新资源的汇聚共享,催生柔性生产、互联制造、个性定制和预测性维护等工业生产新模式。

工业互联网现状的观察与思考

我国工业互联网平台建设和应用已从基础能力建设逐步走向行业落地阶段,形成了一批面向特定行业、特定区域的工业互联网平台,推动了智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新智造模式的快速发展,但在工业数据采集、大数据建模分析、行业机理模型沉淀、工业APP培育等各个环节仍存在瓶颈,亟须尽快取得突破。

工业互联网技术的核心是对机器设备和业务系统产生的数据进行建模分析,将数据转化为指导设备和业务进行优化的应用服务,促进工业知识的沉淀、传播、复用与价值创造。工业互联网平台是一套综合技术体系,需结合不同行业应用加强核心技术突破,实现设计、生产、运维、管理等全流程数字化和模型化,汇聚共享设计能力、生产能力、软件资源、知识模型等“智造”资源。同时大力培养通晓行业领域知识的工业互联网复合型人才,推动工业互联网平台加强5G、大数据、人工智能、区块链等新技术支撑核心能力,深化工业互联网在国民经济重点行业的融合创新。

加快工业互联网发展的三点建议

在“十四五”规划开启的关键时期,推动工业互联网深化发展,谨从高等教育和新型研发机构践行者视角,对工业互联网核心技术攻关、智造顶层设计、标准化工作、人才培养机制方面提出如下思考和建议。

加强工业互联网基础创新研究和核心关键技术突破。基础研究是工业互联网创新发展的源泉,核心技术是工业互联网生根落地的关键,需要多学科交叉融合协同开展工业互联网的基础理论创新和核心技术攻关。一方面,要加强生产要素全面互联条件下的工业互联网体系架构组织机理、流程行业柔性化生产制造网络构造理论方法,以及生产链、产业链和价值链三链融合的生产优化和调控理论等工业互联网基础创新研究。另一方面,要加强窄带宽、低功耗约束条件下的云边端协同计算技术,复杂工况和动态任务场景下数据和知识混合驱动的智能控制技术,以及面向生产制造领域的数字孪生、VR/AR/MR、人机交互等工业互联网核心关键技术的突破,为更宽领域、更广行业和更深层次的工业互联网建设和应用打下坚实基础。

加强智造资源融合顶层设计和标准规范化建设。通过产学研用资源深度融合构建工业互联网技术生态体系,以高校科研院所及新型研发机构等为基础,与产业平台紧密结合形成创新链,推动工业云操作系统、新型工业软件、大数据建模分析、微服务组件等核心技术的产业化;构建产学研用跨平台服务体系,推进基础共性技术和通用平台商业化应用,同时强化工业互联网在航空航天、重大装备等高精尖领域的牵引作用,推动高端制造行业从生产自动化向智能化升级。建立工业互联网基础共性技术和应用服务的标准体系,积极推动研发机构突破关键技术并参与国内、国际标准制定,同时构建工业互联网安全保障体系,强化设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力。

加快工业互联网人才培养及评价体系建设。工业互联网在推动产业转型升级,经济增长模式转变的同时,人才培养滞后问题凸显。高校精细化学科专业设置难以适应当下人才培养需求,技能导向型职业教育学校存在知识系统性不足问题,亟待有适应新时期创新发展需求的人才培养体系。首先,建设国家级工业互联网人才数据平台,汇聚各区域的工业互联网投入、企业招聘信息、人力资源等数据,支持精准人才需求分析决策。其次,组织专家委员会,建立工业互联网人才培养、引进、选拔和评价体系,拟定工业互联网知识大纲,指导人才培养改革。最后,组织教育单位从师资、技术、管理侧的高中低人才做好自身定位,开展工业互联网教材编写与课程开发工作,逐渐形成理论知识与实训课程联动的工业互联网人才培养机制。

责任编辑:马利亚


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