文 小米集团 陈长林 李泽霖
打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。推进以智能制造为核心的智能工厂建设是实现这一目标的重点方向，是我国迈进世界强国大门的关键一环。而信息安全是保障智能工厂系统能够顺利运转的根基。
小米作为一家互联网 科技 制造公司，一直走在创新的前列。在小米十周年的演讲中，创始人雷军对小米的过去十年进行了总结和复盘，也对未来十年提出了三个发展策略：重新创业、互联网 + 制造、行稳致远。在“互联网 + 制造”这条路线上，小米经过过去三年的努力，已经建成了百万台级的全自动化智能工厂（即“黑灯”工厂），致力于超高端手机的自动化生产。对于这条自动化水平极高的生产线，信息安全是其重要根基，是保证整个工厂安全、高效、稳定运转的关键一环。小米把信息安全体系建设作为智能工厂稳健运营的基石，在信息安全管理体系建设与实践上也下足了功夫。
小米智能工厂的信息安全管理体系包括三道防线：
第一道防线——安全技术体系，包括设备层、网络层、系统层和应用层。
第二道防线——安全管理体系，包括安全制度与全员安全意识培训。
第三道防线——安全审计，以攻击方蓝军视角对系统进行渗透测试。
第一道防线——安全技术体系
小米智能工厂安全防护体系主要通过应用层、系统层、网络层、设备层 4 个层面组成，通过纵深防御体系，最大程度保障小米智能工厂的安全。
一、设备层防护
智能工厂中，不仅有机器人、工业摄像头、AGV 等工业智能设备，同时还会配备监控摄像头、门禁系统、智能储物柜等常规的 IoT 设备。这些设备在生产之初更多考虑的是设备功能的实现以及设备性能的稳定性，而在安全性的设计考量上往往较为匮乏。
近几年来，行业内智能设备被攻击的案例层出不穷。据各大安全厂商的不完全统计，在所受到的DDoS 攻击中，黑客 *** 纵僵尸网络从而发起的攻击占总数量的一半以上。而互联网中海量缺乏安全性设计的物联网设备就成为这些攻击的“重灾区”。2017 年，由 Mirai 僵尸程序组成的僵尸网络发起的大规模 DDoS 攻击，导致美国、中国、巴西等国家大面积的网络瘫痪。而感染的主要设备有监控摄像头、数字视频录像机及路由器等大量物联网设备。
小米拥有全球最大的消费级物联网，对物联网的安全尤为重视，也为此在 2018 年正式成立了 AIoT安全实验室，实验室的组成成员均在 IoT 安全、网络安全等方面有着丰富的经验和实践。利用这一优势，小米针对智能工厂中的智能设备进行了全面地安全审计，挖掘设备本身存在的潜在安全隐患，并在第一时间联系相应的厂商进行分析、修复和整改。这一举措将从源头上尽可能地消除设备的安全隐患，缩减可能遭受攻击时的攻击面，在设备层面上做到安全性的提升。
二、网络层防护
智能工厂主要由生产网、集成系统网、办公网三大网络组成。
生产网中的设备主要有数控机台、机器人、传感器等；集成系统网中的设备主要有 MES、SAP、MOM 等；办公网中的设备主要为工厂员工办公使用的 PC。这三大网络分别具有不同的特征属性。
生产网是实际生产线所在的网络环境，该网络需要具备极高的稳定性和可靠性，一般会划分为多个产线，不同产线承担不同的生产需求。而由于生产网的极高可靠性要求，一些安全变更（如 *** 作系统补丁、安全策略变更、防护变更等）需要一定周期，不能收到更新时立即进行。所以，对生产网的网络层防护就变得格外重要。有效的网络层防护能够阻挡外部黑客、病毒的攻击，为生产网建立完备的安全屏障。小米在生产网的防护中，采用了单向隔离的安全策略，并对生产网的单向访问策略也做了严格的限制，从网络层面上阻断了可能的攻击路径。同时，在生产网内部，也对高危端口（如 TCP135/139/445/1433/3306/5985/5986 等）进行了禁用，避免病毒利用这些高风险端口在生产网中扩散。
集成系统网中拥有大量工业控制应用系统，这些系统与传统的应用系统类似，通常会开放 Web、远程桌面、SSH 等服务。小米搭建了全套零信任防护体系，对集成系统网中所有服务都实施了访问控制，仅允许授权用户访问，将非法攻击者拒之门外。对所有集成系统中的服务器，小米通过部署自研的HIDS（主机型入侵检测系统），实时监控服务器的安全状况，并对外部攻击进行阻断和拦截。对于系统本身，小米安全团队会对其产品全流程进行安全把控，在研发、测试、上线阶段进行安全评估，及早地发现问题，提升系统整体安全性。
办公网主要是工厂员工日常办公所使用的网络。由于办公网中环境复杂，为了避免对其对核心生产网造成不良影响，办公网与核心生产网完全隔离。而为了保障办公网的安全性，小米在每一名员工的办公 PC 都强制安装了杀毒软件和安全合规检测软件，以保障 PC 的安全性和合规性。为了能够及时发现办公网中的安全隐患和潜在的安全风险，小米在网络出口侧部署了威胁检测系统，实时发现存在隐患和威胁的 PC，并采取相应的安全策略进行紧急处理和防护。
三、系统层防护
生产网中有大量的工控上位机，这些工控机来自多家供应商，存在 *** 作系统不统一、安全防护水平参差不齐的问题。而在工控行业，经常会出现一机中毒、全厂遭殃的情况，给整个生产造成严重的影响。
为了解决这些问题所带来的安全风险，小米针对生产网制作了标准的 *** 作系统镜像，在 *** 作系统镜像中加入了 IP 安全策略、系统补丁、杀毒软件等安全模块，拉齐系统安全基线。工控电脑终端统一加入工厂专用域，便于管理人员进行集中地安全管理和 *** 作审计。
四、应用层防护
在工业网络中，文件传输是常见的一个应用场景。但是，不恰当的文件传输方式极易造成病毒的传播与扩散，对正常生产造成影响。
文件传输的需求主要分为产线内传输、产线间传输和外部交换等。为了满足这一正常业务需求，我们构建了专用文件摆渡服务。
在文件摆渡服务的设计上，主要分为几个部分：文件服务器上部署实施病毒监控服务，保证文件服务器上所有文件的安全性。文件服务器上开启审计策略，对文件交换行为进行记录和审计。向生产网开放 SMB 文件共享接口，并与产线专用域账号打通，用于产线内和产线间的文件传输需求。向办公网开放 Web 文件共享接口，并接入零信任防护系统，用于产线与办公网的文件摆渡。通过统一的文件传输管控，不仅仅解决了业务的使用需求，同时也增强了文件的安全性。
第二道防线——安全管理体系
人员安全意识是安全防护中重要的一环，往往也是安全防护体系中的薄弱环节。近几年，针对企业员工的安全攻击手段层出不穷，从传统的钓鱼邮件、人员渗透到新型的 BadUSB、钓鱼 Wi-Fi 等，都对智能工厂的安全产生巨大的威胁。
小米在员工信息安全意识方面，定期进行钓鱼邮件演练，提升员工对钓鱼邮件的识别能力。定期举办安全意识培训，介绍业内常见的安全攻击和渗透手段，从而提升员工安全意识，降低类似攻击发生的概率。
第三道防线——安全审计
仅从技术层面和人员意识方面进行防护仍然不够，小米蓝军通过模拟真实黑客攻击，对整个安全防护体系进行检验，发现其中的薄弱之处，然后加以修复和整改。
实践是检验真理的唯一标准，在安全防护领域也是如此，一个优秀的安全防护体系必须能够经得起攻击的检验。小米蓝军是一支拥有丰富经验的企业网络攻击团队，通过模拟真实黑客的攻击手法，对整个安全防护体系进行攻击模拟，以评判其在应对攻击时的安全表现。
小米蓝军的渗透测试不仅仅需要对安全方案中提到的四大层面进行安全评估，同时也会结合最新的安全攻击技术，对安全方案未覆盖到的风险点进行挖掘，推动整体安全建设。
除了定期的渗透测试外，小米蓝军还拥有实时漏洞监控与扫描平台，7 24 小时不间断对工厂网络进行安全扫描，及时发现安全问题，规避安全风险。
展 望
李克强总理在考察制造业企业时指出“中国制造 2025 的核心就是实现制造业智能升级”。未来，小米将会紧跟国家《中国制造 2025》的发展方向，将企业的发展与中国制造业的未来绑在一起。当前，我们已经进入了“5G+AIoT”的时代，消费端产品能力的实现对企业的技术创新能力和保障信息安全的能力提出了更为严苛的要求。所以，如果没有安全这一“夯实基础”，就无法搭建起一直追求高精尖的中国制造业这一“上层建筑”。
在小米十周年演讲中，创始人雷军对“互联网 +制造”方向也提出了更高的要求和目标。在智能工厂的第二阶段，希望建成千万台级别的超高端智能手机生产线，该工厂将实现极高的自动化，同时也会具备更为严苛的安全标准以保障生产线的高效运转。未来，小米将会继续深耕智能制造业，努力推动中国制造走在更为安全、先进、稳健的前进道路上，为实现“中国制造 2025”这一伟大的十年计划做出应有的贡献。
（本文刊登于《中国信息安全》杂志2021年第1期）
智能制造已经成为全球制造业的重要趋势。随着人口红利的逐步消失，工厂企业需要找到一种全新的生产模式，以缓解昂贵的劳动力成本和应对快速更新的产品需求。而工业40模式的出现，为制造业提供了新的思路。通过物联网连接产品生命周期的所有阶段，从原料采购到生产再到交付和进入客户家中，整个过程都能可视化管理。
这也是第四次工业革命的场景，物联网为整个制造过程搭建了桥梁，创造了一个具有凝聚力的制造环境。原料供应商知道何时应该发货，制造商知道如何保证产品质量，每个客户反馈的信息让厂商获得对产品和市场新的认识，物联网解决了供应商、制造商和客户之间信息隔断的问题，智能工厂将制造业服务能力提升到一个全新的水平。
未来，物联网将给制造业带来巨大的价值，潜在价值可能会达数十万亿美元。据估计，在未来五年内以每年6％的速度增长，市场到2020年将接近700亿美元。巨大的应用场景包括 汽车 和运输、采矿、电子、化工、制药、石油和天然气等行业。那么，在新的制造场景将会怎样变化，工厂企业又将如何迎接趋势？
制造业供应链的变革
消费市场的需求变化如此之快，对于传统的制造业无疑是一大难题。客户实时期望不断上升，供应链越来越复杂，通过人力分析或者落后的工具去管理控制制造过程，已经难以满足当前市场需求。而智能工厂通过智能传感器和物联网采集的大量实时数据，再基于云端高算力服务器的分析，以及创造更灵活的生产流程来跟上客户需求的步伐。
智能制造的模式与传统制造完全不同，依托于先进的数字化制造技术，工厂可以进行按需生产，从世界各地供应商采购原料，避免了大量库存的风险，并通过社交媒体管理客户反馈，实现个性化的制造，达到更快、更灵活、更高效的产品交付水平。
得益于物联网和数字化技术的发展，智能制造为工厂带来了新的能力，虽然升级智能工厂并不是必要的，但却是非常有价值的事。利用优化的供应链，不仅可以减少交货时间和成本，同时基于市场信息的掌握，还可以减少生产过程缺陷产品数量。
产品质量保持一致性
过去的制造业，当工厂收到车间信息或者从客户调查到数据的时候，产品已经进入了客户群体，也就是损害已经产生了，给用户留下了低质量的印象。而新的制造模式，借助于物联网技术，允许工厂企业实时收集到传输数据，可以及时洞察到问题所在，并在产品造成严重问题之前进行更改。
未来的产品将放置智能传感器，这些感知零件将能够确保每件产品一致性的质量水平，无论是电子消费品、家用电器还是工业类设备，传感器能够将产品的异常数据汇报给厂家，然后工厂提供更准时的售后服务。还有，工厂可以从数据中分析产品的不足，在下一件产品上进行优化，最终能够更好的保证产品的质量。
这种方式避免了客户投诉和公司品牌的损害，同时可能为公司节省巨大的成本。过去， 汽车 产品重大问题发生后，大量召回的事件屡见不鲜，不仅导致公司品牌影响力的下跌，还要负出沉重的金钱代价。
物联网连接制造过程的好处在于，一旦发现问题或者缺陷，可以在错误产生严重后果之前及时进行自我修复。尤其在人工智能突破的今天，可以快速分析出存在的隐患，以近乎实时的速度完成生产质量的管控，并带来更好的产品和更少的损失。
预测性维护的重要价值
工厂生产线意外停机事件和计划外的维护将会给企业带来巨大损失，每一台设备和机器都不可能保持不出问题，但停机在计划之外发生，不仅让公司蒙受生产损失的打击，同时也拖低了生产效率。在成本越来越贵的今天，这种意外停机可能需要较长时间去检查维修，并要支付巨额金钱，对于中小企业更是无法承受的。
在工业40的模式里，有一种预测性维护的方法，通过在智能工厂中生产设备上放置各种传感器，从而能够实时自动监测机器磨损的情况。再借用于机器学习算法，可以准确跟踪零件和机器的更换时间。
预测性维护有助于在错误发生之前安排更换设备部件，而且可以安排合理的更换时间，例如在机器闲置的时段，就不会占用生产时间。这样不仅可以保证生产线的效率，同时提高了工厂整体敏捷性。
如何构建智能工厂？
智能工厂是未来制造业发展的必然趋势，目前已经有一些优秀的案例，例如全球大型制造商包括通用电气、西门子、霍尼韦尔、三菱电机、罗克韦尔自动化、施耐德电气、通用动力等都在尝试新的制造模式。不过，升级智能工厂要结合自身的需要和环境特点，不同的企业应该采用不同的方式，这样才能达到其想要的效果。
通常企业转型有几个目标方向，例如缓解决劳动力成本，降低工厂的整体成本；提升生产线的效率，将产品的交付时间缩短；增加工厂的灵活性，以便于能够快速响应市场的需求等等。企业可以根据自身的需求，制造完善的升级方案。
首先要构建物联网将传感器、电机、开关和其他各种小工具联网，工业40时代的智能工厂包括生产线、机器人、物联网、远程自动化等内容。此外，还涉及到生产网络和定制生产系统、产品的虚拟规划以及生产和远程维护等。
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