2.3 工业知识和工业技术构成新工业的生产力

2.3.1 工业知件的发展

“知件”是由中科院陆汝钤院士提出的将知识模块化的一个全新概念。如图2-9所示，所谓知件，就是从软件中分离出来的领域知识的商品化形式。许多年来，人们一直对软件开发和其中所含的知识开发不加区分，对软件开发队伍和知识开发队伍不加区分，对软件产业和知识产业不加区分；人们只把硬件作为软件的运行基础平台，而软件才是实现用户需求的工具。这种混沌状态不仅拖慢了软件产业的发展，也使知识产业不能获得腾飞的机会。

知件将知识用一个有形的“件”来描述，突出了知识软、硬两方面的意义。知识是一种信息描述，这是“软”的一面，但是这个软的知识可以和现实中的实体对应，即知识可以转化为生产力，这就是“硬”的一面了。

工业知件指工业领域的知识组件，是工业基因的另一种描述。

借用知识硬化的思想，按照系统复杂性看，知件未来将发展为知器（将知识转化为物质运动的设备）、知统（将知识转化为物质运动的系统）。

2.3.2 承载工业知识的新技术

机器人、CPS、VR/AR等都是承载工业知识的新技术。其中机器人虽然较早出现，但是具有人类智慧、能像人一样活动的机器人，和一般只会完成重复动作的机器人相比完全处于不同的层次。

CPS本质就是构建一套信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。状态感知就是通过各种各样的传感器感知物质世界的运行状态，实时分析就是通过工业软件实现数据、信息、知识的转化，科学决策就是通过大数据平台实现异构系统数据的流动与知识的分享，精准执行就是通过控制器、执行器等机械硬件实现对决策的反馈响应。该体系要点有四——“一硬”（感知和自动控制）、“一软”（工业软件）、“一网”（工业网络）、“一平台”（工业云和智能服务平台），与中国制造2025提出的“四基”（核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础）共同构筑制造强国之建设系统。

CPS讲的也是物理和信息结合的问题，对应工业的嵌入式操作系统。CPS的信息、物质和系统3个要素放在一起就构成了一个新的产品层次，这个层次强调主动感知的决策能力，其中CPS的主动性、自主性，正是和人一样的特征。

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，囊括计算机、电子信息、仿真技术。其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境，从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益增长，VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。

增强现实（Augmented Reality，AR）技术是一种将真实世界与虚拟信息巧妙融合在一起的较新的技术。它将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息进行模拟仿真处理，并叠加将虚拟信息内容，然后在真实世界中加以有效应用。而且这一过程能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

VR/AR的实质是制造数据虚拟体，从而在数字领域研究物质的运动，这是所有数字化的基础。VR/AR提供了事物信息化的方法，但是事物之上人的知识是需要额外补充的，AR/VR的知识是外界赋予的，在客户使用中产生。

2.3.3 工业互联网必然是一个生态系统

由于新工业时代的机器能够像人一样工作，因此可以称为机器人。当多个这样的机器人组合在一起共同完成一个目标时，这个机器人系统就是一个生态系统。

全部由机器组成的系统和全部由机器人组成的系统是有本质区别的。由再多的机器组织起来的系统也只是一个线性系统，而由机器人组织起来的系统却是复杂系统。复杂系统的能力会极大地超越构成其的个体的能力，在用途和使用价值上实现“1+1>2”的效果。例如，在邮寄包裹中嵌入一个小小的RFID芯片，使得包裹具有了传递位置和其他信息的功能，每一个包裹变成了智能物联网的一个机器人节点。物流公司的物联网就是一个由包裹机器人和智能识别机器人组成的复杂系统。它能帮助物流公司对货物进行实时追踪，防止遗失；对物流资产实时监控，洞察资产使用率；实时跟踪存货量，减小浪费。它还能帮助物流公司预测需求，发现瓶颈，制定计划，提高效率，平衡负载，优化人员配置。工业互联网是一个由人和智能机器人组成的、能够实现人机自由交互、能实现与环境自适应的工业生态“大系统”。

工业互联网作为智能机器与人及智能机器之间互联互通的生态系统，诞生之初就具有与时俱进的能力。在互联的智能机器世界里，每一个机器都具有交流能力，知道该与谁（其余机器和人）互通有无。比如未来的火力发电厂，锅炉可以主动寻求和蒸汽轮机打交道，蒸汽轮机会自动地联系发电机，发电机则会默契地和变压器沟通交流，而变压器又会寻找电网中的其余输配电设备，最终将电力提供给用户。这些智能电力设备和人（运营商、用户等）相互融合，组成了智能电网，这就是一个典型的工业互联网系统。

工业互联网涵盖了智慧园区、智能工厂、智能电网、智慧能源、智慧农业等各类工业社区或生态系统，它将具有“使命感”和“自我意识”的智能机器融合在一起。

能够预见的是，一旦通过工业互联网将目前全世界500多亿台机器连接在一起，各个工业行业都会发生翻天覆地的变化。智能机器具备思维能力，知道如何减小零部件的磨损来延长寿命，同时尽可能提高产出。它是智能的，有目标导向的，而且具有“协助社会持续发展”的“自我”意识。一个自适应的工业互联网系统会最大限度地减小人的干预，并且经过机器之间有针对性的交流来实现服务全局的目标。将分析和思考能力“植入”传感器、执行器、组件、子系统、系统和边缘设备等工业互联网的节点中，它们就能够相互交换信息并采取相应行动来优化工业生态系统。