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展的技術體系開始實現緊密融合，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4.0，美國工業互聯網及我國兩化融合為代表的智能互聯工廠也駛入了發展的快車道。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展的技術體系開始實現緊密融合，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也將把以工業自動化為基礎的智能互聯工廠作為最重要的垂直行業應用之一。CT最初源自電信業（Telecommunication），早期聚焦于為電報及電話類業務提供技術支持，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、中國聯通、中國電信及中國廣電。通信業制造從全球范圍來看，基本被幾家實力強大的企業壟斷，包括華為、中興、諾基亞及愛立信。

IT指互聯網技術（Internet Technology），互聯網發展所采用的技術主要來自該領域。隨著互聯網業務領域的不斷拓展，IT技術涉及的范圍也越來越大，遠遠超出了互聯網發展之初涉及到的技術內容。特別是在以AI及大數據為代表的新一代互聯網業務發展的推動下，IT技術的發展也到了前所未有的深度及廣度，現階段的IT技術也被稱為信息技術（Information Technology）。IT領域包含的企業數量眾多，以各個互聯網巨頭（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境的軟硬件系統，具有很強的工業屬性。它控制著工廠內的基礎設施，為其中的自動化控制系統操作提供支持，確保生產的正常進行。隨著工廠自動化程度的提高以及工業機器之間的相互連接不斷豐富增強，OT的重要性日益顯現。該領域的廠商主要提供面向工業數字化應用的軟硬件一體化系統，多為專業從事工業自動化方向的廠家，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自動化企業。

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技術成為核心聯網技術，是ICT開始大融合的標志事件。IT軟硬件公司開始大規模向CT領域進軍，同時CT公司也開始積極研發IT技術。目前IT與CT的邊界愈發模糊，逐漸形成了一個新的行業 -- ICT業，（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無線接入網絡）及軟件化5G核心網為代表的新型5G網絡基礎設施受到了廣泛關注。這類基礎設施依托商用現貨(COTS)硬件，例如，標準X86 CPU和以太網網絡接口卡(NICs)，并配套相應的核心網及邊緣云軟件系統，可以在客戶環境下支持5G網絡及相關邊緣云業務的快速部署。目前O-RAN聯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范。

?IT與OT融合

IT行業憑借其在云計算、大數據及AI方面的大量積累，向OT領域展開滲透。OT行業則基于在制造控制、數據采集、工業算法及工程建設等方面的經驗沉淀，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有的工業軟件產品，并通過軟硬件平臺產品推動工業用戶的數字化轉型。此外，一些工業企業開始搭建公有云及私有云平臺，從單純售賣OT產品轉向出售OT服務，其中，部分工廠嘗試將傳統的SCADA/MES/ERP系統進行云化部署，從而降低系統維護成本。

?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領域的工業通訊與總線技術，例如PROFINET及EtherNet/IP等工業總線技術均基于以太網技術衍生而來。5G 網絡的大帶寬、低時延、海量連接特性能夠支撐工業場景中的高速數據采集、遠程控制、高可靠數據傳輸及業務連續性等需求，并能在很大程度上取代現有有線形態的工業現場總線。從綜合性價比考慮，工業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

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

?OT與IT的融合難點

（1）數據開放與互通：將IT技術用于OT，首先要求OT端數據向IT系統開放，這在不同OT系統之間實現難度較大。對不少工廠而言，其內部工業設備之間的互聯互通剛起步，目前仍以“手工”方式進行數據“導表”工作及復雜配置，真正實現OT數據的自動化連接尚需時日。此外，OT數據目前缺少統一的標準與格式定義，這也給AI及大數據等IT技術在工業場景中的規模化落地實施帶來困難。

（2）軟硬件系統協作：IT行業經過多年發展，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及大數據等應用主要基于來自IT領域的工具鏈進行開發部署。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品能力，但是其數據處理能力主要基于傳統控制工程理論構建，對于新興的AI及大數據業務沒有過多涉及，從而導致這些新興技術還無法在嚴苛的工業場景中得到充分的規模化應用。

?OT與CT的融合難點

（1）應用場景差異：為了應對不同工業Know-how的需求，OT產品往往呈現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產品追求短小精悍與穩定。CT的通信業務往往考慮如何實現千萬級乃至億級用戶的覆蓋，工業場景下的業務體量則相對小得多。這種強烈的反差，導致傳統CT產品在面對工業場景時，有殺雞用牛刀的感覺。同樣的，工業用戶在將CT技術能力與現有OT技術結合時，也會感覺到傳統CT產品對他們而言顯得有些重，也有些貴。

（2）研發體系差異：工業場景通常具有高度碎片化的特點，且OT領域不同工藝環節之間的縱向壁壘十分明顯，因此OT研發體系往往遵循“先有產品，后有標準”的模式推進產品研發。具體來說，OT產品通常由不同的系統設備廠商針對特定的工業場景需求開發。隨著產品的不斷豐富，廠商會綜合不同場景中具備共性特點的產品功能推進標準化，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研發體系則遵循“先有標準，再有產品”的模式開展產品研發。由于CT行業十分注重在大規模網絡中實現不同廠商設備之間的互聯互通，其產品往往具備強烈的通用性。因此在啟動CT產品研發前，業界廠商必須首先制定統一的標準，再根據標準研發產品。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。上述研發體系上的差異性往往導致CT產品無法在經濟性上滿足OT產品的諸多定制化需求。

?生態的融合

除了上述技術難點，OICT融合在跨行業生態融合上也面臨難點。IT，CT及OT擁有不同的開發生態、銷售生態及服務生態。例如，來自IT領域的AI需要面對不同的業務需求進行算法優化，而CT領域的5G系統也需要考慮針對不同場景需求進行終端適配。在OICT生態融合過程中，如何實現系統內各個玩家之間的“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領域。由于這些巨大認知差異的存在，OICT在生態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玩家之間的融合步伐。

?“白盒化”5G網絡

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

能力開放化有以下兩層含義。首先，5G網絡能力可以面向特定的產線需求有針對性地進行能力開放，切實解決產線運行中的實際問題，并且能夠隨著產線的變化做出調整。其次，5G網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網絡的運行原理，不需要對產線設備做復雜的調整，只需通過低代碼或者零代碼的方式就可以快速調用網絡能力。

為了支持5G網絡能力以“白盒化”的方式向OT系統開放，可考慮基于邊緣云構建云原生5G核心網。在云原生5G核心網中，5G核心網網元基于云環境構建，可充分利用和發揮云平臺的彈性+分布式優勢，其中包括一系列云計算技術和開發管理方法合集。例如，DevOps、持續交付、微服務(MicroServices)及敏捷基礎設施(Agile Infrastructure)等。利用這些“云”特性，5G網絡可針對特定工業場景需求，完成可擴展遠端彈性部署，并支持按需使用服務、高可用、遠程監控計費審計及標準化交付等。

?組合式系統架構

組合式系統架構指的是在5G工業互聯網平臺中引入模塊化設計。在面對實際業務場景時，可根據產線需求及合作廠商能力，通過搭積木的方式，實現不同廠商不同功能模塊間的靈活組合。不同于傳統“全家桶”式的5G工業互聯網方案，組合式系統架構有助于發揮不同領域廠商的優勢，并能很好地保護工業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，可以加快系統建設進度。另一方面，也能夠減少新建系統對于工業客戶的改造施工工作量。

5G工業互聯網平臺大致可分為如下部分：（1）5G網絡系統，（2）邊緣云/私有云系統，（3）工業軟件系統，（4）工業硬件系統。其中5G網絡系統來自CT廠商，邊緣云/私有云系統來自IT廠商，工業軟件系統來自OT廠商或者IT廠商，其中IT廠商主要提供AI及大數據類應用，工業硬件系統則主要由OT廠商提供。由于5G網絡定義了嚴格的設備接入及業務數據處理流程，因此在組合式系統架構中，5G網絡系統與其他系統的組合對接是最為復雜的。如果設計不當，可能引發對于其他系統的架構性變動，尤其是OT廠商提供的系統。這是因為OT系統通常是基于廠商定義的私有架構運行，并且可能已經在產線上穩定運行了一段時間，5G網絡系統自身也基于一套嚴格標準體系構建，這就導致兩套系統在組合對接時，可能存在大量的不兼容不適配問題。從保護工業客戶利益的角度考慮，5G網絡系統相對而言需要對OT系統進行更多的適配工作，而這通常要求5G網絡系統供應商必須具備對于5G網絡的基礎底層認知能力。換言之，在工業場景中，5G網絡系統供應商必須在保證5G網絡設備互聯互通且穩定運行的條件下，盡可能通過修改調整5G網絡內部的運行機理來適應多樣化的OT系統適配需求。

?柔性化生態合作

柔性化生態合作指的是一種靈活可變的產業協作形態，它可以根據客戶的個性化需求及產業合作伙伴的多樣化能力，靈活調整不同合作方之間的能力界面，從而實現客戶價值的最大化。柔性化生態合作的關鍵在于產業各方能夠堅持“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品能力減法，使得其他合作廠商可以在系統中發揮各自最擅長的能力。例如，OT廠商對于工業場景的認識最為深刻，因此其在傳統工業控制產品上的能力表現得最強。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產品更多地去適配OT產品。在云計算，AI及大數據領域，由于IT產品更為成熟，OT產品就需要調整自身產品形態，才能充分發揮上述IT形式的優勢。在無線通信領域，CT產品的優勢最為明顯，對于OT產品而言，則更多需要考慮如何有效利用這些能力。

原文標題：初探5G工業互聯網的制勝之道：OICT跨界融合

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責任編輯：haq