編寫說明

當(dāng)前，以新一代信息技術(shù)為驅(qū)動的數(shù)字浪潮正深刻重塑經(jīng)濟(jì)

社會的各個領(lǐng)域，移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智

能等技術(shù)與各個產(chǎn)業(yè)深度融合，推動著生產(chǎn)方式、產(chǎn)品形態(tài)、商

業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)組織和國際格局的深刻變革，并加快了第四次工業(yè)

革命的孕育與發(fā)展。而越來越清晰的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)這一

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵路徑，構(gòu)筑了第四次工業(yè)革命的發(fā)展基石。

2016年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

體系架構(gòu)（版本1.0）》，推動產(chǎn)業(yè)各界認(rèn)識層面達(dá)成共識，為開

展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐提供了參考依據(jù)。通過幾年來的理論和實(shí)踐探

索，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已從概念形成普及進(jìn)入到應(yīng)用實(shí)踐推廣的新階段，

業(yè)界對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向已有高度的共識。在這一過程中，

國內(nèi)外均形成了大量的探索實(shí)踐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幾乎涵蓋了工業(yè)的

各個行業(yè)、大中小各類企業(yè)乃至實(shí)體經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，新一代信

息技術(shù)與制造、能源、交通、醫(yī)療、服務(wù)等技術(shù)的融合集成初步

顯現(xiàn)了其巨大的生命力和創(chuàng)造力，為進(jìn)一步創(chuàng)造新的生產(chǎn)力和發(fā)

展動能奠定了基礎(chǔ)。

也因如此，豐富和多樣化的企業(yè)實(shí)踐和各類新技術(shù)的應(yīng)用也

對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)提出了新的需求：如何定義一個更加通

用化的架構(gòu)體系以指引各個領(lǐng)域的系統(tǒng)性布局，如何打通數(shù)字化

轉(zhuǎn)型、業(yè)務(wù)體系、商業(yè)變革和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的關(guān)系以更好

—I—

指導(dǎo)企業(yè)的發(fā)展實(shí)踐，如何充分考慮技術(shù)發(fā)展演進(jìn)和落地實(shí)施部

署需求以更好定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的層次架構(gòu)、功能劃分和接口關(guān)系，

從而為產(chǎn)業(yè)界提供科學(xué)、清晰和可操作的指南?；诖?，工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在工業(yè)和信息化部的指導(dǎo)下，凝聚產(chǎn)業(yè)界共識，研

究制定了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本2.0）》，在繼承版本1.0核

心理念、要素和功能體系的基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)、功能、實(shí)施等三個

視圖重新定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考體系架構(gòu)，并逐一進(jìn)行了展開，

希望作為當(dāng)前階段的一個認(rèn)識，為政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、投資

者等利益相關(guān)方提供引導(dǎo)和參考，共同推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)

展。

本報告主要分為八個部分。第一部分介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)

涵與意義。第二部分回顧了體系架構(gòu)1.0版本，并介紹2.0版本

的定位與作用。第三部分明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0的設(shè)計(jì)方

法論，剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0的整體視圖。第四部分深入

分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0的業(yè)務(wù)視圖，并給出產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、

工廠等不同層面業(yè)務(wù)目標(biāo)與應(yīng)用方向。第五部分剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

體系架構(gòu)2.0的功能架構(gòu)，探究網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大體系的功

能視圖、現(xiàn)狀分析、存在的問題，并指出未來的發(fā)展趨勢。第六

部分著重分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0的實(shí)施框架，描述網(wǎng)絡(luò)、

標(biāo)識、平臺、安全部分實(shí)施部署方式和關(guān)鍵要素。第七部分對工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系進(jìn)行梳理。第八部分分析企業(yè)結(jié)合體系架構(gòu)

2.0在垂直行業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐。

—II—

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本2.0）》編寫過程中也獲得了

眾多專家的指導(dǎo)與幫助。特別感謝工業(yè)和信息化部信息通信管理

局、信息技術(shù)發(fā)展司、網(wǎng)絡(luò)安全管理局等對報告的全面指導(dǎo)。報

告編制中，編寫組就體系架構(gòu)2.0設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題先后征詢了鄔賀

銓、方濱興、孫凝暉、于海斌、屈賢明、安筱鵬、呂衛(wèi)鋒、王飛

躍、韓秀成、趙敏、張俊等院士及專家意見，并結(jié)合意見對體系

架構(gòu)2.0進(jìn)行了多次修改和完善。上海優(yōu)也信息科技有限公司首

席技術(shù)戰(zhàn)略官林詩萬、上海寶信軟件股份有限公司首席技術(shù)官叢

力群、華為集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)部首席產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專家史揚(yáng)等專家為報

告提出了詳細(xì)的建設(shè)性指導(dǎo)意見，為體系架構(gòu)2.0研究和本報告

撰寫提供了重要參考。此外，白皮書編寫過程中也得到了聯(lián)盟成

員及國內(nèi)外眾多企業(yè)的大力支持，結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提供大量素

材，對白皮書中觀點(diǎn)的形成和完善提出了重要建議。

在此一并感謝所有參與本報告編寫，以及為報告提供指導(dǎo)和

建議的專家、企業(yè)和機(jī)構(gòu)。

—III—

指導(dǎo)單位：工業(yè)和信息化部

組織單位：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

牽頭編寫單位：中國信息通信研究院

參與編寫單位（排名不分先后）：華為技術(shù)有限公司、中國

航天科工集團(tuán)有限公司、中國電信集團(tuán)公司、海爾集團(tuán)公司、中

國移動通信集團(tuán)有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司、中

國大唐集團(tuán)公司、中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、清華大學(xué)、北京航空

航天大學(xué)、華東理工大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、上海

優(yōu)也信息科技有限公司、上海寶信軟件股份有限公司、三一集團(tuán)

有限公司、北京東方國信科技股份有限公司、北京建誼投資發(fā)展

(集團(tuán))公司、上海威派格智慧水務(wù)股份有限公司、浪潮集團(tuán)有限

公司、阿里巴巴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司、深圳市騰訊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限

公司、富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司、中興通訊股份有限公司、

奇安信科技集團(tuán)股份有限公司、用友網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司、金

蝶國際軟件集團(tuán)有限公司、太極計(jì)算機(jī)股份有限公司、萬向集團(tuán)

公司、北京工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心有限公司、中船工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限

公司、江蘇徐工信息技術(shù)有限公司、石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任

公司、北京索為系統(tǒng)技術(shù)股份有限公司、埃森哲（中國）有限公

司、參數(shù)技術(shù)（上海）軟件有限公司、ANSYS（中國）有限公司、

施耐德電氣（中國）有限公司

編寫組主要成員：

—IV—

中國信息通信研究院：余曉暉、劉默、蔣昕昊、楊希、劉棣

斐、曹薊光、張恒升、黃穎、李?；?、劉陽、池程、田慧蓉、劉

曉曼、李藝、李錚、田洪川、譚小野、袁林、李亞寧、尹楊鵬、

陳綺瑤、肖榮美、王峰、王欣怡、羅松、杜加懂、魏凱

華為技術(shù)有限公司：張順茂、史揚(yáng)

中國航天科工集團(tuán)有限公司：柴旭東、紀(jì)豐偉

中國電信集團(tuán)公司：張東

海爾集團(tuán)公司：陳錄城、王曉鳳、趙榕、田浩、黃梓洋

三一集團(tuán)有限公司：賀東東

清華大學(xué)：王建民、王晨

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所：于海斌

阿里研究院：安筱鵬

上海寶信軟件股份有限公司：叢力群、王奕、楊海榮

上海優(yōu)也信息科技有限公司：林詩萬

北京東方國信科技股份有限公司：鄧堯剛、金風(fēng)明、李陽

北京建誼投資發(fā)展(集團(tuán))公司：張鳴、孫永升、王宇

上海威派格智慧水務(wù)股份有限公司：楊峰、丁凱、李美玲

參數(shù)技術(shù)（上海）軟件有限公司：劉強(qiáng)、郎燕

ANSYS（中國）有限公司：孫志偉

施耐德電氣（中國）有限公司：龐邢健

—V—

目錄

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與意義..............................................................1

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0：定位與作用.........................................2

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0的進(jìn)展與成效....................................4

（二）從1.0到2.0：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的演進(jìn)..............................5

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0：總體框架............................................7

（一）體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方法論..................................................................7

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0............................................................9

四、業(yè)務(wù)視圖.......................................................................................11

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的總體業(yè)務(wù)視圖....................................................11

（二）業(yè)務(wù)視圖-產(chǎn)業(yè)層......................................................................12

（三）業(yè)務(wù)視圖-商業(yè)層......................................................................14

（四）業(yè)務(wù)視圖-應(yīng)用層......................................................................15

（五）業(yè)務(wù)視圖-能力層......................................................................17

五、功能架構(gòu).......................................................................................20

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心功能原理........................................................20

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能視圖........................................................24

1.功能視圖............................................................................................24

2.現(xiàn)狀與問題........................................................................................28

—I—

3.發(fā)展趨勢............................................................................................31

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能視圖........................................................34

1.功能視圖............................................................................................34

2.現(xiàn)狀與問題........................................................................................37

3.發(fā)展趨勢............................................................................................39

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全功能視圖........................................................41

1.功能視圖............................................................................................41

2.現(xiàn)狀與問題........................................................................................44

3.發(fā)展趨勢............................................................................................45

六、實(shí)施框架.......................................................................................47

（一）實(shí)施框架總圖............................................................................47

（二）網(wǎng)絡(luò)實(shí)施框架............................................................................49

1.生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)建設(shè)...........................................................................49

2.企業(yè)與園區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè).......................................................................51

3.國家骨干網(wǎng)絡(luò)部署...........................................................................52

4.信息互通互操作體系部署.................................................................53

（三）標(biāo)識實(shí)施框架............................................................................54

1、設(shè)備層系統(tǒng)部署.............................................................................54

2、邊緣層系統(tǒng)部署.............................................................................55

3、企業(yè)層系統(tǒng)部署.............................................................................56

4、產(chǎn)業(yè)層系統(tǒng)建設(shè).............................................................................57

（四）平臺實(shí)施框架............................................................................58

—II—

1.設(shè)備層系統(tǒng)部署................................................................................59

2.邊緣層系統(tǒng)部署................................................................................60

3.企業(yè)層系統(tǒng)實(shí)施................................................................................61

4.產(chǎn)業(yè)層系統(tǒng)實(shí)施................................................................................62

（五）安全實(shí)施框架............................................................................64

1.邊緣安全防護(hù)系統(tǒng)實(shí)施.....................................................................65

2.企業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)實(shí)施.....................................................................68

3.企業(yè)安全綜合管理平臺實(shí)施.............................................................71

4.省/行業(yè)級安全平臺實(shí)施....................................................................72

5.國家級安全平臺實(shí)施.........................................................................73

七、技術(shù)體系.......................................................................................74

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系總圖........................................................74

（二）重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展概述....................................................................77

1.5G技術(shù)..............................................................................................77

2.工業(yè)人工智能技術(shù).............................................................................78

3.邊緣計(jì)算技術(shù)....................................................................................79

4.區(qū)塊鏈技術(shù)........................................................................................80

5.數(shù)字孿生技術(shù)....................................................................................81

八、體系架構(gòu)2.0在垂直行業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐..........................................81

（一）垂直行業(yè)體系架構(gòu)2.0應(yīng)用方法.............................................81

（二）船舶行業(yè)：產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化應(yīng)用場景.....................................83

1.背景與目標(biāo)........................................................................................83

—III—

2.功能架構(gòu)............................................................................................86

3.實(shí)施部署............................................................................................89

（三）石化行業(yè)：智能工廠建設(shè)........................................................93

1.背景與目標(biāo)........................................................................................93

2.功能架構(gòu)............................................................................................96

3.實(shí)施部署............................................................................................99

—IV—

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與意義

當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展正面臨全新挑戰(zhàn)與機(jī)遇，一方面，

上一輪科技革命的傳統(tǒng)動能規(guī)律性減弱趨勢明顯，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)

增長的內(nèi)生動力不足。另一方面，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工

智能為代表的新一代信息技術(shù)發(fā)展日新月異，加速向?qū)嶓w經(jīng)

濟(jì)領(lǐng)域滲透融合，深刻改變各行業(yè)的發(fā)展理念、生產(chǎn)工具與

生產(chǎn)方式，帶來生產(chǎn)力的又一次飛躍。在新一代信息技術(shù)與

制造技術(shù)深度融合的背景下，在工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能

化轉(zhuǎn)型需求的帶動下，以泛在互聯(lián)、全面感知、智能優(yōu)化、

安全穩(wěn)固為特征的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為全

新工業(yè)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式，通過人、機(jī)、

物的全面互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連

接，正在全球范圍內(nèi)不斷顛覆傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式

和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級、新興產(chǎn)業(yè)加速發(fā)

展壯大。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐。工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)通過與工業(yè)、能源、交通、農(nóng)業(yè)等實(shí)體經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的融

合，為實(shí)體經(jīng)濟(jì)提供了網(wǎng)絡(luò)連接和計(jì)算處理平臺等新型通用

基礎(chǔ)設(shè)施支撐；促進(jìn)了各類資源要素優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，幫

助各實(shí)體行業(yè)創(chuàng)新研發(fā)模式、優(yōu)化生產(chǎn)流程；正推動傳動工

業(yè)制造體系和服務(wù)體系再造，帶動共享經(jīng)濟(jì)、平臺經(jīng)濟(jì)、大

—1—

數(shù)據(jù)分析等以更快速度、在更大范圍、更深層次拓展，加速

實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命的重要基石。工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)為第四次工業(yè)革命提供了具體實(shí)現(xiàn)方式和推進(jìn)抓手，通

過人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的

全面連接，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、分析并形成智能反

饋，正在推動形成全新的生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，優(yōu)化資源要

素配置效率，充分發(fā)揮制造裝備、工藝和材料的潛能，提高

企業(yè)生產(chǎn)效率，創(chuàng)造差異化的產(chǎn)品并提供增值服務(wù)，加速推

進(jìn)第四次工業(yè)革命。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。一是化解綜

合成本上升、產(chǎn)業(yè)向外轉(zhuǎn)移風(fēng)險。通過部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，能

夠幫助企業(yè)減少用工量，促進(jìn)制造資源配置和使用效率提升，

降低企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。二是推動產(chǎn)業(yè)

高端化發(fā)展。加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣，有助于推動工業(yè)生

產(chǎn)制造服務(wù)體系的智能化升級、產(chǎn)業(yè)鏈延伸和價值鏈拓展，

進(jìn)而帶動產(chǎn)業(yè)向高端邁進(jìn)。三是推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

的蓬勃發(fā)展，催生出網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、規(guī)?；ㄖ?、服務(wù)化延伸

等新模式新業(yè)態(tài)，推動先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合，

促進(jìn)一二三產(chǎn)業(yè)、大中小企業(yè)開放融通發(fā)展，在提升我國制

造企業(yè)全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)能力的同時，打造新的增長點(diǎn)。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0：定位與作用

—2—

面向第四次工業(yè)革命與新一輪數(shù)字化浪潮，全球領(lǐng)先國

家無不將制造業(yè)數(shù)字化作為強(qiáng)化本國未來產(chǎn)業(yè)競爭力的戰(zhàn)

略方向。主要國家在推進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化的過程中，不約而同

把參考架構(gòu)設(shè)計(jì)作為重要抓手，如德國推出工業(yè)4.0參考架

構(gòu)RAMI4.0、美國推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA、日本推出

工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)IVRA，其核心目的是以參考架構(gòu)來凝

聚產(chǎn)業(yè)共識與各方力量，指導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品解決方案研發(fā)，

引導(dǎo)制造企業(yè)開展應(yīng)用探索與實(shí)踐，并組織標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與

標(biāo)準(zhǔn)制定，從而推動一個創(chuàng)新型領(lǐng)域從概念走向落地。

我國為推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，由中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)

盟于2016年8月發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本1.0）》

（以下簡稱“體系架構(gòu)1.0”）。體系架構(gòu)1.0提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全三大體系，其中“網(wǎng)絡(luò)”是工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸

交換和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的支撐基礎(chǔ)，“數(shù)據(jù)”是工業(yè)智能化的

核心驅(qū)動，“安全”是網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)在工業(yè)中應(yīng)用的重要保障。

基于三大體系，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)構(gòu)建三大優(yōu)化閉環(huán)，即面向

機(jī)器設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化的閉環(huán)，面向生產(chǎn)運(yùn)營決策優(yōu)化的閉環(huán)，

以及面向企業(yè)協(xié)同、用戶交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈、

全價值鏈的閉環(huán)，并進(jìn)一步形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、

個性化定制、服務(wù)化延伸等四大應(yīng)用模式。

—3—

圖1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0的進(jìn)展與成效

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0自發(fā)布以來，在凝聚我國政產(chǎn)

學(xué)研用各界共識，指導(dǎo)技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、實(shí)踐應(yīng)用、產(chǎn)

業(yè)發(fā)展、生態(tài)打造、國際合作等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

一是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)基礎(chǔ)研究?；隗w系架構(gòu)1.0，工業(yè)

互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織編寫了56份研究報告，涵蓋網(wǎng)絡(luò)、數(shù)

據(jù)、平臺、安全、應(yīng)用等各領(lǐng)域，基本形成了對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

的體系化認(rèn)識。二是促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品開發(fā)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織設(shè)立了55個測試床，重點(diǎn)開展了

5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等技術(shù)在制造場

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景的測試驗(yàn)證，并結(jié)合體系架構(gòu)1.0提出的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安

全等方向，輸出了數(shù)百項(xiàng)產(chǎn)品和解決方案。三是指導(dǎo)工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。體系架構(gòu)1.0為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作

提供理論框架與方向指引，推動《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體

系建設(shè)指南》的出臺，助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟陸續(xù)建立起

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系1.0和2.0版本，并已成功立項(xiàng)平臺通

用要求、安全總體要求8項(xiàng)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，形成對新興領(lǐng)域關(guān)鍵

技術(shù)、核心架構(gòu)、測試評估、成果轉(zhuǎn)化等方面的規(guī)范和指引。

四是引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用探索與實(shí)踐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

遴選出163個優(yōu)秀示范案例，在鋼鐵、石化、汽車、家電、

信息電子、高端裝備等十余個行業(yè)和典型制造場景開展了網(wǎng)

絡(luò)、平臺、安全等方面的應(yīng)用試點(diǎn)，以標(biāo)桿試點(diǎn)強(qiáng)化應(yīng)用推

廣，推進(jìn)體系化應(yīng)用探索與落地。五是推進(jìn)國際對接與開放

合作。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與美國IIC基于頂層架構(gòu)的共性

開展了IIRA與體系架構(gòu)1.0的對接和映射，也在積極與德國

對接開展體系架構(gòu)互認(rèn)并聯(lián)合發(fā)布實(shí)踐報告等成果，組建工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專家工作組等多個執(zhí)行對接組，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、

產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)等層面的國際合作與共識達(dá)成奠定基礎(chǔ)。

（二）從1.0到2.0：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的演進(jìn)

體系架構(gòu)1.0發(fā)布三年多以來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念與內(nèi)

涵已獲得各界廣泛認(rèn)同，其發(fā)展也正由理念與技術(shù)驗(yàn)證走向

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規(guī)模化應(yīng)用推廣。這一背景下，有必要對體系架構(gòu)1.0進(jìn)行

升級，特別是強(qiáng)化其在技術(shù)解決方案開發(fā)與行業(yè)應(yīng)用推廣的

實(shí)操指導(dǎo)性，以更好支撐我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下一階段的發(fā)展。

具體來說，一是提供一套可供企業(yè)開展實(shí)踐的方法論。

重點(diǎn)是構(gòu)建一套由“業(yè)務(wù)需求—功能定義—實(shí)施部署”構(gòu)成

的方法論，使企業(yè)能夠結(jié)合自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，明確所需要的工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心功能，并進(jìn)而指導(dǎo)相應(yīng)軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開

發(fā)與部署。二是從戰(zhàn)略層面為企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐指明

方向。重點(diǎn)是明確企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核

心方向與路徑，結(jié)合企業(yè)基礎(chǔ)確立商業(yè)戰(zhàn)略與細(xì)分目標(biāo)，充

分發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐價值，構(gòu)建企業(yè)轉(zhuǎn)型升級優(yōu)勢。三是

結(jié)合規(guī)?；瘧?yīng)用需求對功能架構(gòu)進(jìn)行升級和完善。重點(diǎn)是從

企業(yè)工程化應(yīng)用視角，參考領(lǐng)先企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與最新技術(shù)發(fā)

展，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能原理進(jìn)行明確與完善，形成一套實(shí)操

性更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全功能體系。四是提出更易于企業(yè)

應(yīng)用部署的實(shí)施框架。重點(diǎn)是強(qiáng)化與現(xiàn)有制造系統(tǒng)的結(jié)合，

明確各層級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署策略、以及所對應(yīng)的具體功能、

系統(tǒng)和部署方式，以便對企業(yè)實(shí)踐提供更強(qiáng)參考作用?；?/p>

上述四方面考慮，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織研究提出了工業(yè)

互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0，旨在構(gòu)建一套更全面、更系統(tǒng)、更具體

的總體指導(dǎo)性框架。

在發(fā)展和演進(jìn)的同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0也充分

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繼承了體系架構(gòu)1.0的核心思想。一是體系架構(gòu)2.0仍突出

數(shù)據(jù)作為核心要素。業(yè)務(wù)視圖的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向、路徑與能

力實(shí)質(zhì)由數(shù)據(jù)所驅(qū)動，功能架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全服務(wù)于

數(shù)據(jù)的采集、傳輸、集成、管理與分析，實(shí)施框架則核心回

答了如何通過部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，提升現(xiàn)有制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)利

用能力；二是體系架構(gòu)2.0仍強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)智能化閉環(huán)的核心驅(qū)

動及其在生產(chǎn)管理優(yōu)化與組織模式變革方面的變革作用?；?/p>

于體系架構(gòu)1.0提出的三大智能化閉環(huán)，體系架構(gòu)2.0將其

歸納為共性的數(shù)據(jù)優(yōu)化閉環(huán)，體現(xiàn)其在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中無

處不在的特征。這一數(shù)據(jù)優(yōu)化閉環(huán)既可以作用于企業(yè)現(xiàn)有生

產(chǎn)和管理，使之更加精準(zhǔn)智能，也可以作用于資源配置優(yōu)化

與生產(chǎn)方式重構(gòu)，引發(fā)商業(yè)模式創(chuàng)新；三是體系架構(gòu)2.0繼

承了三大功能體系?？紤]到體系架構(gòu)1.0中網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安

全在數(shù)據(jù)功能上存在一定重疊，如網(wǎng)絡(luò)體系包含數(shù)據(jù)傳輸與

互通功能，安全體系中包含數(shù)據(jù)安全功能，因此在體系架構(gòu)

2.0中以平臺替代數(shù)據(jù)，重點(diǎn)體現(xiàn)1.0中數(shù)據(jù)的集成、管理與

建模分析功能，形成網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大體系，但功能內(nèi)

涵與1.0基本一致。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0：總體框架

（一）體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方法論

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是借助新一代信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字

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化轉(zhuǎn)型的復(fù)雜系統(tǒng)工程，融合了工業(yè)、通信、計(jì)算機(jī)軟件、

數(shù)據(jù)科學(xué)等諸多領(lǐng)域的最新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，因此在體系架

構(gòu)2.0的研究設(shè)計(jì)中，一方面充分參考了主流的架構(gòu)設(shè)計(jì)方

法論，包括以ISO/IEC/IEEE42010為代表的系統(tǒng)與軟件工程

架構(gòu)方法論，和以開放組體系結(jié)構(gòu)框架（TOGAF）、美國國

防部體系架構(gòu)框架（DODAF）為代表的企業(yè)架構(gòu)方法論，以

提升架構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和體系性；另一方面借鑒現(xiàn)有相關(guān)參

考架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念與關(guān)鍵要素，包括以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)

（IIRA）為代表的軟件架構(gòu)，以工業(yè)4.0架構(gòu)（RAMI4.0）

和工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)（IVRA）為代表的工業(yè)架構(gòu)，和以物

聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（ISO/IEC30141）為代表的通信架構(gòu)。

在架構(gòu)設(shè)計(jì)方法論層面，體系架構(gòu)2.0以ISO/IEC/IEEE

42010系統(tǒng)與軟件工程標(biāo)準(zhǔn)為主要方法，重點(diǎn)參考該方法在

架構(gòu)設(shè)計(jì)中，對視圖、需求、系統(tǒng)、環(huán)境、模型等各類架構(gòu)

要素及相互關(guān)系的闡述，以此明確體系架構(gòu)2.0研究設(shè)計(jì)的

基本框架、描述方式與關(guān)鍵要素。考慮到體系架構(gòu)2.0將對

企業(yè)應(yīng)用實(shí)踐發(fā)揮重要指導(dǎo)作用，因此在設(shè)計(jì)中也參考了

TOGAF、DODAF等企業(yè)架構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在業(yè)務(wù)視圖中突出

了企業(yè)商業(yè)愿景與業(yè)務(wù)需求，并借鑒從通用架構(gòu)到行業(yè)架構(gòu)、

企業(yè)架構(gòu)過程中的應(yīng)用推廣方法。

在架構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要素方面，體系架構(gòu)2.0充分參考了

工業(yè)、軟件和通信等領(lǐng)域具有代表性的架構(gòu)?？紤]到體系架

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構(gòu)2.0將重點(diǎn)服務(wù)于工業(yè)領(lǐng)域，因此在架構(gòu)設(shè)計(jì)中參考了

RAMI4.0等典型架構(gòu)對于工業(yè)體系的理解，包括基于ISA-

95的由現(xiàn)場設(shè)備到經(jīng)營管理系統(tǒng)的層級劃分，以及IEC

62890標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)的從虛擬原型到實(shí)物制造的產(chǎn)品/資產(chǎn)全生命

周期理念。此外，考慮到數(shù)據(jù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的核心驅(qū)動要

素作用，體系架構(gòu)2.0也參考了IIRA以數(shù)據(jù)為牽引，定義控

制、運(yùn)營、信息、應(yīng)用等功能域，描述信息流和決策流的功

能架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，以及ISO/IEC30141等通信典型架構(gòu)對于

不同設(shè)備、系統(tǒng)之間互聯(lián)互通的設(shè)計(jì)理念。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0包括業(yè)務(wù)視圖、功能架構(gòu)、實(shí)

施框架三大板塊，形成以商業(yè)目標(biāo)和業(yè)務(wù)需求為牽引，進(jìn)而

明確系統(tǒng)功能定義與實(shí)施部署方式的設(shè)計(jì)思路，自上向下層

層細(xì)化和深入。

圖2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0

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業(yè)務(wù)視圖明確了企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

的目標(biāo)、方向、業(yè)務(wù)場景及相應(yīng)的數(shù)字化能力。業(yè)務(wù)視圖首

先提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的總體目標(biāo)和

方向，以及這一趨勢下企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建數(shù)字化競爭

力的愿景、路徑和舉措。這在企業(yè)內(nèi)部將會進(jìn)一步細(xì)化為若

干具體業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略，以及企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所

需的一系列關(guān)鍵能力。業(yè)務(wù)視圖主要用于指導(dǎo)企業(yè)在商業(yè)層

面明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定位和作用，提出的業(yè)務(wù)需求和數(shù)字化

能力需求對于后續(xù)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)是重要指引。

功能架構(gòu)明確企業(yè)支撐業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)所需的核心功能、基本

原理和關(guān)鍵要素。功能架構(gòu)首先提出了以數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)功能原理總體視圖，形成物理實(shí)體與數(shù)字空間的全面聯(lián)

接、精準(zhǔn)映射與協(xié)同優(yōu)化，并明確這一機(jī)理作用于從設(shè)備到

產(chǎn)業(yè)等各層級，覆蓋制造、醫(yī)療等多行業(yè)領(lǐng)域的智能分析與

決策優(yōu)化。進(jìn)而細(xì)化分解為網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大體系的子

功能視圖，描述構(gòu)建三大體系所需的功能要素與關(guān)系。功能

架構(gòu)主要用于指導(dǎo)企業(yè)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐能力與核心

功能，并為后續(xù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施框架的制定提供參考。

實(shí)施框架描述各項(xiàng)功能在企業(yè)落地實(shí)施的層級結(jié)構(gòu)、軟

硬件系統(tǒng)和部署方式。實(shí)施框架結(jié)合當(dāng)前制造系統(tǒng)與未來發(fā)

展趨勢，提出了由設(shè)備層、邊緣層、企業(yè)層、產(chǎn)業(yè)層四層組

成的實(shí)施框架層級劃分，明確了各層級的網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識、平臺、

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安全的系統(tǒng)架構(gòu)、部署方式以及不同系統(tǒng)之間關(guān)系。實(shí)施框

架主要為企業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具體落地的統(tǒng)籌規(guī)劃與建設(shè)

方案，進(jìn)一步可用于指導(dǎo)企業(yè)技術(shù)選型與系統(tǒng)搭建。

四、業(yè)務(wù)視圖

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的總體業(yè)務(wù)視圖

業(yè)務(wù)視圖包括產(chǎn)業(yè)層、商業(yè)層、應(yīng)用層、能力層四個層

次，其中產(chǎn)業(yè)層主要定位于產(chǎn)業(yè)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型的宏觀視角，

商業(yè)層、應(yīng)用層和能力層則定位于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的微觀視

角。四個層次自上而下來看，實(shí)質(zhì)是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大趨勢

下，企業(yè)如何把握發(fā)展機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)自身業(yè)務(wù)的數(shù)字化發(fā)展并

構(gòu)建起關(guān)鍵數(shù)字化能力；自下而上來看，實(shí)際也反映了企業(yè)

不斷構(gòu)建和強(qiáng)化的數(shù)字化能力將持續(xù)驅(qū)動其業(yè)務(wù)乃至整個

企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，并最終帶來整個產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。工業(yè)

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖如圖3所示。

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圖3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖

（二）業(yè)務(wù)視圖-產(chǎn)業(yè)層

“產(chǎn)業(yè)層”主要闡釋了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面

的主要目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)路徑與支撐基礎(chǔ)。

從發(fā)展目標(biāo)看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過將自身的創(chuàng)新活力深刻

融入各行業(yè)、各領(lǐng)域，最終將有力推進(jìn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與經(jīng)

濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全

面連接的新基礎(chǔ)是關(guān)鍵，這也是工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能

化發(fā)展的核心。全面連接顯著提升了數(shù)據(jù)采集、集成管理與

建模分析的水平，使各類生產(chǎn)經(jīng)營決策更加精準(zhǔn)和智能，同

時也使各類商業(yè)和生產(chǎn)活動的網(wǎng)絡(luò)化組織成為可能，大幅提

高資源配置效率。

—12—

基于這一新基礎(chǔ)，一是一批以數(shù)據(jù)為核心，提供數(shù)據(jù)采

集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)管理、建模分析、應(yīng)用開發(fā)與安全保障

等相關(guān)產(chǎn)品和解決方案的企業(yè)快速成長興起，形成一個工業(yè)

數(shù)字技術(shù)的“新產(chǎn)業(yè)”，并成為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支

撐；二是各行業(yè)紛紛探索運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提升現(xiàn)有業(yè)務(wù)，形

成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制、服務(wù)化延伸等一

系列數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“新模式”，這之中既有數(shù)據(jù)智能對現(xiàn)有業(yè)

務(wù)的優(yōu)化提升，也有基于網(wǎng)絡(luò)化組織帶來的模式創(chuàng)新與重構(gòu)；

三是伴隨產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，將在諸如網(wǎng)絡(luò)眾包眾創(chuàng)、

制造能力交易、產(chǎn)融結(jié)合等領(lǐng)域涌現(xiàn)一批服務(wù)企業(yè)，形成數(shù)

字化創(chuàng)新的“新業(yè)態(tài)”。

新產(chǎn)業(yè)、新模式、新業(yè)態(tài)共同構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的

新動能，同時也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值創(chuàng)造的關(guān)鍵路徑。工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖產(chǎn)業(yè)層架構(gòu)如圖4所示。

圖4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖產(chǎn)業(yè)層架構(gòu)

—13—

（三）業(yè)務(wù)視圖-商業(yè)層

“商業(yè)層”主要明確了企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建數(shù)字化

轉(zhuǎn)型競爭力的愿景理念、戰(zhàn)略方向和具體目標(biāo)。商業(yè)層主要

面向CEO等企業(yè)高層決策者，用以明確在企業(yè)戰(zhàn)略層面，如

何通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)保持和強(qiáng)化企業(yè)的長期競爭優(yōu)勢。

從目標(biāo)愿景來看，在數(shù)字化發(fā)展趨勢下，企業(yè)應(yīng)加快依

托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型的競爭優(yōu)勢，形成以數(shù)據(jù)為

核心驅(qū)動的新型生產(chǎn)運(yùn)營方式、資源組織方式與商業(yè)模式，

以支撐企業(yè)不斷成長壯大。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)愿景，企業(yè)可通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從提升

價值、創(chuàng)新模式和降低成本三大戰(zhàn)略方向進(jìn)行努力。例如，

在提升價值方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以幫助企業(yè)更好對接客戶，

通過產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)更高附加價值；在創(chuàng)新模式方面，工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)可以推動企業(yè)由賣產(chǎn)品走向賣服務(wù)，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)模式

和收入來源，甚至進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、服務(wù)與信貸、保險、物

流等其他領(lǐng)域的創(chuàng)新融合，進(jìn)一步釋放數(shù)據(jù)價值紅利；在降

低成本方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能，可以幫助企

業(yè)在提高生產(chǎn)效率、減少停機(jī)與不良品、減少庫存等一系列

關(guān)鍵環(huán)節(jié)和場景發(fā)揮作用。

上述三大戰(zhàn)略方向可進(jìn)一步分解和細(xì)化為若干戰(zhàn)術(shù)目

標(biāo)，如商業(yè)模式、市場需求、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、運(yùn)營管

理、資源調(diào)配和交付速度等，這是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于企業(yè)的

—14—

具體途徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)各層級要素全面互聯(lián)，對各

類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、分析并形成智能反饋，助力企業(yè)生

產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)營管理提升，加快市場需求響應(yīng)與交

付速度，優(yōu)化資源要素配置，強(qiáng)化商業(yè)模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)各類

生產(chǎn)經(jīng)營活動目標(biāo)的提升優(yōu)化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖商業(yè)層

架構(gòu)如圖5所示。

圖5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖商業(yè)層架構(gòu)

（四）業(yè)務(wù)視圖-應(yīng)用層

“應(yīng)用層”主要明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型

的重點(diǎn)領(lǐng)域和具體場景。應(yīng)用層主要面向企業(yè)CIO、CTO、CDO

等信息化主管與核心業(yè)務(wù)管理人員，幫助其在企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)

經(jīng)營業(yè)務(wù)中確定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用與應(yīng)用模式。

產(chǎn)品鏈、價值鏈、資產(chǎn)鏈?zhǔn)枪I(yè)企業(yè)最為關(guān)注的三個核

心業(yè)務(wù)鏈條（包括這三者所交匯的生產(chǎn)環(huán)節(jié)），工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

賦能于三大鏈條的創(chuàng)新優(yōu)化變革，推動企業(yè)業(yè)務(wù)層面數(shù)字化

發(fā)展。一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對產(chǎn)品全生命周期的連接與貫通，

—15—

強(qiáng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流程規(guī)劃到生產(chǎn)工程的數(shù)據(jù)集成與智能分析，

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品鏈的整體優(yōu)化與深度協(xié)同。如通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目人員異地遠(yuǎn)程在線協(xié)同，以及模型、機(jī)理等各

類數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程共享，企業(yè)可以低成本高效率得完成產(chǎn)品、工藝

的協(xié)同研發(fā)和優(yōu)化。二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面向企業(yè)業(yè)務(wù)活動，一

方面支撐計(jì)劃、供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等全流程全業(yè)務(wù)的

互聯(lián)互通，另一方面面向單環(huán)節(jié)重點(diǎn)場景開展深度數(shù)據(jù)分析

優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)全價值鏈的效率提升與重點(diǎn)業(yè)務(wù)的價值挖掘，

例如，企業(yè)可通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實(shí)時采集與

連通，疊加機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升、能耗降低，提升生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)價值。三

是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將孤立的設(shè)備資產(chǎn)單元轉(zhuǎn)化為整合互聯(lián)的資

產(chǎn)體系，支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造、投產(chǎn)、運(yùn)維、退役到報廢與

回收等設(shè)備全生命周期多個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)集成串聯(lián)，這為設(shè)備管

理難度大的企業(yè)，尤其是為重資產(chǎn)企業(yè)，提供輕便化、靈活

化、智能化的設(shè)備管理方式和產(chǎn)品后服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)鏈的全

面運(yùn)維保障與高質(zhì)量服務(wù)。例如，企業(yè)可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

構(gòu)建面向邊緣設(shè)備的全面互聯(lián)和感知能力，優(yōu)化設(shè)備維護(hù)周

期，預(yù)測關(guān)鍵設(shè)備的故障，并進(jìn)行遠(yuǎn)程的在線維護(hù)，從而提

高資產(chǎn)資源的可靠性和資產(chǎn)管理的經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)

務(wù)視圖應(yīng)用層架構(gòu)如圖6所示。

—16—

圖6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖應(yīng)用層架構(gòu)

（五）業(yè)務(wù)視圖-能力層

“能力層”描述了企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)發(fā)展目

標(biāo)所需構(gòu)建的核心數(shù)字化能力。能力層主要面向工程師等具

體技術(shù)人員，幫助其定義企業(yè)所需的關(guān)鍵能力并開展實(shí)踐。

按照上述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展愿景、推進(jìn)方向與業(yè)務(wù)需求，

企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中需構(gòu)建泛在感知、智能決策、敏捷

響應(yīng)、全局協(xié)同、動態(tài)優(yōu)化五類工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心能力，以支

撐企業(yè)在不同場景下的具體應(yīng)用實(shí)踐。具體來說：

一是通過廣泛部署感知終端與數(shù)據(jù)采集設(shè)施，實(shí)現(xiàn)全要

素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈狀態(tài)信息的全面深度實(shí)時監(jiān)測，打

造企業(yè)泛在感知能力；二是基于泛在感知形成的海量工業(yè)數(shù)

據(jù)，通過工業(yè)模型與數(shù)據(jù)科學(xué)的融合開展分析優(yōu)化，并作用

于設(shè)備、產(chǎn)線、企業(yè)等各領(lǐng)域，形成企業(yè)智能決策能力；三

是基于實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的充分與高效集成，打通企業(yè)內(nèi)、企業(yè)

—17—

間以及企業(yè)與客戶，提升企業(yè)對市場變化和需求的響應(yīng)速度

和交付速度，形成企業(yè)敏捷響應(yīng)的能力；四是基于泛在感知、

全面連接與深度集成，在企業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、管理等不

同業(yè)務(wù)的協(xié)同，探索企業(yè)運(yùn)行效率最優(yōu)，在企業(yè)外實(shí)現(xiàn)各類

生產(chǎn)資源和社會資源的協(xié)同，探索產(chǎn)業(yè)配置效率最優(yōu)，最終

建立全局協(xié)同的能力；五是通過對物理系統(tǒng)的精準(zhǔn)描述與虛

實(shí)聯(lián)動，建立數(shù)字孿生，在監(jiān)控物理系統(tǒng)同時，能夠在線實(shí)

時對物理系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析優(yōu)化，使企業(yè)始終在最優(yōu)狀態(tài)

運(yùn)行，形成動態(tài)優(yōu)化的能力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖能力層架

構(gòu)如圖7所示。

圖7工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖能力層架構(gòu)

通過以上整體論述可以看出，傳統(tǒng)的自動化和信息化是

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，同時工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)又是對傳統(tǒng)自動化和信

息化的升級拓展與變革創(chuàng)新。自動化和信息化本質(zhì)是把生產(chǎn)

操作和管理流程通過軟硬件系統(tǒng)的方式予以固化，從而建立

了垂直制造體系，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程抽象和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，保證

—18—

企業(yè)在結(jié)構(gòu)化的框架下準(zhǔn)確高效運(yùn)行，這些奠定了工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)作用的基礎(chǔ)環(huán)境。

同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從兩個層面對傳統(tǒng)自動化和信息化進(jìn)

行拓展創(chuàng)新：一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將管理知識、工藝機(jī)理等各種

隱性的經(jīng)驗(yàn)顯性化，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能。無論是設(shè)備資產(chǎn)、

生產(chǎn)過程、管理運(yùn)營還是商業(yè)活動，都存在大量未被挖掘利

用、靠經(jīng)驗(yàn)積累的知識、工藝、技術(shù)等，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將其轉(zhuǎn)

化為更精確的機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型，并通過平臺等載體沉淀

封裝形成可復(fù)用、可移植的微服務(wù)組件、工業(yè)APP等，結(jié)合

海量數(shù)據(jù)計(jì)算分析和決策優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)理模型結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)

的智能化，這個過程突破了原有知識邊界和封閉知識體系，

帶來新的知識。二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動形成商業(yè)模式和生產(chǎn)

組織方式的變革甚至重構(gòu)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打通企業(yè)生產(chǎn)、銷售、

運(yùn)營、供應(yīng)、管理等各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和流程，通過全產(chǎn)業(yè)鏈、

全價值鏈的資源要素連接，推動了跨領(lǐng)域資源靈活配置與內(nèi)

外部協(xié)同能力提升，并基于此形成了產(chǎn)融結(jié)合、平臺經(jīng)濟(jì)、

制造能力交易等商業(yè)模式的創(chuàng)新和生產(chǎn)組織方式的重構(gòu)，驅(qū)

動制造體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)向扁平化、開放化演進(jìn)，這是傳統(tǒng)自

動化和信息化所無法達(dá)到的，也正是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要

意義所在。

—19—

五、功能架構(gòu)

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心功能原理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心功能原理是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的物理系

統(tǒng)與數(shù)字空間全面互聯(lián)與深度協(xié)同，以及在此過程中的智能

分析與決策優(yōu)化。通過網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系構(gòu)建，

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面打通設(shè)備資產(chǎn)、生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和供應(yīng)

鏈條，基于數(shù)據(jù)整合與分析實(shí)現(xiàn)IT與OT的融合和三大體系

的貫通。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)據(jù)為核心，數(shù)據(jù)功能體系主要包含

感知控制、數(shù)字模型、決策優(yōu)化三個基本層次，以及一個由

自下而上的信息流和自上而下的決策流構(gòu)成的工業(yè)數(shù)字化

應(yīng)用優(yōu)化閉環(huán)。如圖8所示。

核心功能平臺

應(yīng)用層

PaaS層產(chǎn)

標(biāo)業(yè)

邊緣層識企

解

可業(yè)

數(shù)析系

用決策優(yōu)化據(jù)

完性決策流統(tǒng)

整描述診斷預(yù)測指導(dǎo)互

通設(shè)

保性

密數(shù)字模型備

性

工業(yè)模型數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)流感知控制

信息采集指令執(zhí)行

物理資產(chǎn)

圖8工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能原理

—20—

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)功能實(shí)現(xiàn)中，數(shù)字孿生已經(jīng)成為關(guān)

鍵支撐，通過資產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集、集成、分析和優(yōu)化來滿足業(yè)

務(wù)需求，形成物理世界資產(chǎn)對象與數(shù)字空間業(yè)務(wù)應(yīng)用的虛實(shí)

映射，最終支撐各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的

詳細(xì)數(shù)據(jù)功能原理如圖9所示：

圖9工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)功能原理

在數(shù)據(jù)功能原理中，感知控制層構(gòu)建工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用的

底層“輸入-輸出”接口，包含感知、識別和控制、執(zhí)行四類功

能。感知是利用各類軟硬件方法采集蘊(yùn)含了資產(chǎn)屬性、狀態(tài)

及行為等特征的數(shù)據(jù)，例如用溫度傳感器采集電機(jī)運(yùn)行中的

溫度變化數(shù)據(jù)。識別是在數(shù)據(jù)與資產(chǎn)之間建立對應(yīng)關(guān)系，明

確數(shù)據(jù)所代表的對象，例如需要明確定義哪一個傳感器所采

集的數(shù)據(jù)代表了特定電機(jī)的溫度信息?？刂剖菍㈩A(yù)期目標(biāo)轉(zhuǎn)

化為具體控制信號和指令，例如將工業(yè)機(jī)器人末端運(yùn)動轉(zhuǎn)化

—21—

各個關(guān)節(jié)處電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度指令信號。執(zhí)行則是按照控制信

號和指令來改變物理世界中的資產(chǎn)狀態(tài)，既包括工業(yè)設(shè)備機(jī)

械、電氣狀態(tài)的改變，也包括人員、供應(yīng)鏈等操作流程和組

織形式的改變。

數(shù)字模型層強(qiáng)化數(shù)據(jù)、知識、資產(chǎn)等的虛擬映射與管理

組織，提供支撐工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用的基礎(chǔ)資源與關(guān)鍵工具，包

含數(shù)據(jù)集成與管理、數(shù)據(jù)模型和工業(yè)模型構(gòu)建、信息交互三

類功能。數(shù)據(jù)集成與管理將原來分散、雜亂的海量多源異構(gòu)

數(shù)據(jù)整合成統(tǒng)一、有序的新數(shù)據(jù)源，為后續(xù)分析優(yōu)化提供高

質(zhì)量數(shù)據(jù)資源，涉及到數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)湖、數(shù)據(jù)清洗、元數(shù)據(jù)

等技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用。數(shù)據(jù)模型和工業(yè)模型構(gòu)建是綜合利用大數(shù)

據(jù)、人工智能等數(shù)據(jù)方法和物理、化學(xué)、材料等各類工業(yè)經(jīng)

驗(yàn)知識，對資產(chǎn)行為特征和因果關(guān)系進(jìn)行抽象化描述，形成

各類模型庫和算法庫。信息交互是通過不同資產(chǎn)之間數(shù)據(jù)的

互聯(lián)互通和模型的交互協(xié)同，構(gòu)建出覆蓋范圍更廣、智能化

程度更高的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”。

決策優(yōu)化層聚焦數(shù)據(jù)挖掘分析與價值轉(zhuǎn)化，形成工業(yè)數(shù)

字化應(yīng)用核心功能，主要包括分析、描述、診斷、預(yù)測、指

導(dǎo)及應(yīng)用開發(fā)。分析功能借助各類模型和算法的支持將數(shù)據(jù)

背后隱藏的規(guī)律顯性化，為診斷、預(yù)測和優(yōu)化功能的實(shí)現(xiàn)提

供支撐，常用的數(shù)據(jù)分析方法包括統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、大數(shù)據(jù)、人工

智能等。描述功能通過數(shù)據(jù)分析和對比形成對當(dāng)前現(xiàn)狀、存

—22—

在問題等狀態(tài)的基本展示，例如在數(shù)據(jù)異常的情況下向現(xiàn)場

工作人員傳遞信息，幫助工作人員迅速了解問題類型和內(nèi)容。

診斷功能主要是基于數(shù)據(jù)的分析對資產(chǎn)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評估，

及時發(fā)現(xiàn)問題并提供解決建議，例如能夠在數(shù)控機(jī)床發(fā)生故

障的第一時間就進(jìn)行報警，并提示運(yùn)維人員進(jìn)行維修。預(yù)測

功能是在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上預(yù)測資產(chǎn)未來的狀態(tài)，在問題還

未發(fā)生的時候就提前介入，例如預(yù)測風(fēng)機(jī)核心零部件壽命，

避免因?yàn)榱悴考匣瘜?dǎo)致的停機(jī)故障。指導(dǎo)功能則是利用數(shù)

據(jù)分析來發(fā)現(xiàn)并幫助改進(jìn)資產(chǎn)運(yùn)行中存在的不合理、低效率

問題，例如分析高功耗設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，合理設(shè)置啟停時間，

降低能源消耗。同時，應(yīng)用開發(fā)功能將基于數(shù)據(jù)分析的決策

優(yōu)化能力和企業(yè)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行結(jié)合，支撐構(gòu)建工業(yè)軟件、工

業(yè)APP等形式的各類智能化應(yīng)用服務(wù)。

自下而上的信息流和自上而下的決策流形成了工業(yè)數(shù)

字化應(yīng)用的優(yōu)化閉環(huán)。其中，信息流是從數(shù)據(jù)感知出發(fā)，通

過數(shù)據(jù)的集成和建模分析，將物理空間中的資產(chǎn)信息和狀態(tài)

向上傳遞到虛擬空間，為決策優(yōu)化提供依據(jù)。決策流則是將

虛擬空間中決策優(yōu)化后所形成的指令信息向下反饋到控制

與執(zhí)行環(huán)節(jié)，用于改進(jìn)和提升物理空間中資產(chǎn)的功能和性能。

優(yōu)化閉環(huán)就是在信息流與決策流的雙向作用下，連接底層資

產(chǎn)與上層業(yè)務(wù)，以數(shù)據(jù)分析決策為核心，形成面向不同工業(yè)

—23—

場景的智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制和服務(wù)化延伸

等智能應(yīng)用解決方案。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能體系是以ISA-95為代表的傳統(tǒng)制造系

統(tǒng)功能體系的升級和變革，其更加關(guān)注數(shù)據(jù)與模型在業(yè)務(wù)功

能實(shí)現(xiàn)的分層演進(jìn)。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為主線

簡化制造層次結(jié)構(gòu)，對功能層級進(jìn)行了重新劃分，垂直化的

制造層級在數(shù)據(jù)作用下逐步走向扁平化，并以數(shù)據(jù)閉環(huán)貫穿

始終；另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)數(shù)字模型在制造體系中的

作用，相比傳統(tǒng)制造體系，通過工業(yè)模型、數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)

管理、服務(wù)管理的融合作用，對下支撐更廣泛的感知控制，

對上支撐更靈活深度的決策優(yōu)化。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能視圖

1.功能視圖

網(wǎng)絡(luò)體系由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和標(biāo)識解析三部分組成。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)要素之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)互通實(shí)現(xiàn)要素之間

傳輸信息的相互理解，標(biāo)識解析實(shí)現(xiàn)要素的標(biāo)記、管理和定

位。

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圖9工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能視圖網(wǎng)絡(luò)體系框架

（1）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，即通過有線、無線方式，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系

相關(guān)的人機(jī)物料法環(huán)以及企業(yè)上下游、智能產(chǎn)品、用戶等全

要素連接，支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的多要求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)

據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)根據(jù)協(xié)議層次有底向上可以分為多方式接

入、網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸層傳送。多方式接入包括有線接入和

無線接入，通過現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)PON、TSN等

有線方式，以及5G/4G、WiFi/WiFi6、WIA、WirelessHART、

ISA100.11a等無線方式，將工廠內(nèi)的各種要素接入工廠內(nèi)網(wǎng)，

包括人員（如生產(chǎn)人員、設(shè)計(jì)人員、外部人員）、機(jī)器（如

—25—

裝備、辦公設(shè)備）、材料（如原材料、在制品、制成品）、

環(huán)境（如儀表、監(jiān)測設(shè)備）等；將工廠外的各要素接入工廠

外網(wǎng)，包括用戶、協(xié)作企業(yè)、智能產(chǎn)品、智能工廠以及公共

基礎(chǔ)支撐的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、安全系統(tǒng)、標(biāo)識系統(tǒng)等。

網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)工業(yè)非實(shí)時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、工業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

發(fā)、網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)管理等功能。工業(yè)非實(shí)時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能

主要完成無時延同步要求的采集信息數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的傳

輸。工業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能主要傳輸生產(chǎn)控制過程中有實(shí)時

性要求的控制信息和需要實(shí)時處理的采集信息。網(wǎng)絡(luò)控制主

要完成路由表/流表生成、路徑選擇、路由協(xié)議互通、ACL配

置、QoS配置等功能。網(wǎng)絡(luò)管理功能包括層次化的QoS、拓

撲管理、接入管理、資源管理等功能。

傳輸層的端到端數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)現(xiàn)基于TCP、UDP等實(shí)

現(xiàn)設(shè)備到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。管理功能實(shí)現(xiàn)傳輸層的端口管理、

端到端連接管理、安全管理等。

（2）數(shù)據(jù)互通

數(shù)據(jù)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息在各要素間、各系統(tǒng)間的無

縫傳遞，使得異構(gòu)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面能相互“理解”，從而實(shí)

現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。數(shù)據(jù)互通使得異構(gòu)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層

面能相互“理解”，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。數(shù)據(jù)

互通包括應(yīng)用層通信、信息模型和語義互操作等功能。應(yīng)用

層通信通過OPCUA、MQTT、HTTP等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息

—26—

傳輸安全通道的建立、維持、關(guān)閉，以及對支持工業(yè)數(shù)據(jù)資

源模型的裝備、傳感器、遠(yuǎn)程終端單元、服務(wù)器等設(shè)備節(jié)點(diǎn)

進(jìn)行管理。信息模型是通過OPCUA、MTConnect、YANG等

協(xié)議，提供完備、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對象表達(dá)、描述和操作模型。

語義互操作通過OPCUA、PLCopen、AutoML等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)

工業(yè)數(shù)據(jù)信息的發(fā)現(xiàn)、采集、查詢、存儲、交互等功能，以

及對工業(yè)數(shù)據(jù)信息的請求、相應(yīng)、發(fā)布、訂閱等功能。

（3）標(biāo)識解析

圖10工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能視圖網(wǎng)絡(luò)體系框架

標(biāo)識解析提供標(biāo)識數(shù)據(jù)采集、標(biāo)簽管理、標(biāo)識注冊、標(biāo)

識解析、數(shù)據(jù)處理和標(biāo)識數(shù)據(jù)建模功能。標(biāo)識數(shù)據(jù)采集，主

—27—

要定義了標(biāo)識數(shù)據(jù)的采集和處理手段，包含標(biāo)識讀寫和數(shù)據(jù)

傳輸兩個功能，負(fù)責(zé)標(biāo)識的識讀和數(shù)據(jù)預(yù)處理。標(biāo)簽管理主

要定義了標(biāo)識的載體形式和標(biāo)識編碼的存儲形式，負(fù)責(zé)完成

載體數(shù)據(jù)信息的存儲、管理和控制，針對不同行業(yè)、企業(yè)需

要，提供符合要求的標(biāo)識編碼形式。標(biāo)識注冊是在信息系統(tǒng)

中創(chuàng)建對象的標(biāo)識注冊數(shù)據(jù)，包括標(biāo)識責(zé)任主體信息、解析

服務(wù)尋址信息、對象應(yīng)用數(shù)據(jù)信息等，并存儲、管理、維護(hù)

該注冊數(shù)據(jù)。標(biāo)識解析能夠根據(jù)標(biāo)識編碼查詢目標(biāo)對象網(wǎng)絡(luò)

位置或者相關(guān)信息的系統(tǒng)裝置，對機(jī)器和物品進(jìn)行唯一性的

定位和信息查詢，是實(shí)現(xiàn)全球供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的

精準(zhǔn)對接、產(chǎn)品全生命周期管理和智能化服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。

標(biāo)識數(shù)據(jù)處理定義了對采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、存儲、檢索、

加工、變換和傳輸?shù)倪^程，根據(jù)不同業(yè)務(wù)場景，依托數(shù)據(jù)模

型來實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)處理過程。標(biāo)識數(shù)據(jù)建模構(gòu)建特定領(lǐng)域

應(yīng)用的標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)模型，建立標(biāo)識應(yīng)用數(shù)據(jù)字典、知識圖

譜等，基于統(tǒng)一標(biāo)識建立對象在不同信息系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)

系，提供對象信息服務(wù)。

2.現(xiàn)狀與問題

（1）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

從功能現(xiàn)狀來看，傳統(tǒng)工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在接入方式上主要以

有線網(wǎng)絡(luò)接入為主，只有少量的無線技術(shù)被用于儀表數(shù)據(jù)的

采集；在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方面，主要采用帶寬較小的總線或

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10/100Mbps的以太網(wǎng)，通過單獨(dú)布線或?qū)Ｓ眯诺纴肀Ｕ细呖?/p>

靠控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，大量的網(wǎng)絡(luò)配置、管理、控制都靠人工完

成，網(wǎng)絡(luò)一旦建成，調(diào)整、重組、改造的難度和成本都較高。

其中，用于連接現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器、控制器及監(jiān)控系統(tǒng)的

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)主要使用各種工業(yè)總線、工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，

涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)眾多，彼此互聯(lián)性和兼容性差，限制大規(guī)模

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。連接各辦公、管理、運(yùn)營和應(yīng)用系統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)主要

采用高速以太網(wǎng)和TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，但目前還難以滿

足一些應(yīng)用系統(tǒng)對現(xiàn)場級數(shù)據(jù)的高實(shí)時、高可靠的直接采集。

工廠外網(wǎng)絡(luò)目前仍基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為主，有著多種接入

方式，但網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)仍以“盡力而為”的方式為主，無法向大

量客戶提供低時延、高可靠、高靈活的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。同時，由

于工業(yè)不同行業(yè)和領(lǐng)域信息化發(fā)展水平不一，工業(yè)企業(yè)對工

廠外網(wǎng)絡(luò)的利用和業(yè)務(wù)開發(fā)程度也不盡相同，部分工業(yè)企業(yè)

僅申請了普通的互聯(lián)網(wǎng)接入，部分工業(yè)企業(yè)的不同區(qū)域之間

仍存在信息孤島的現(xiàn)象。

當(dāng)前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是圍繞工業(yè)控制通信需求，隨著自動化、

信息化、數(shù)字化發(fā)展逐漸構(gòu)成的。由于在設(shè)計(jì)建設(shè)之初并未

考慮到整個體系的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通，因此各層級網(wǎng)絡(luò)的

功能割裂難互通，網(wǎng)絡(luò)能力單一難兼容，無法滿足工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。主要體現(xiàn)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)能力不強(qiáng)，無

法支撐工業(yè)智能化發(fā)展所需的海量數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)環(huán)境無

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死角覆蓋，大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)沉淀或消失在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中；

企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)難以延伸到生產(chǎn)系統(tǒng)，限制了信息系統(tǒng)能力發(fā)

揮；互聯(lián)網(wǎng)未能充分發(fā)揮作用，僅用于基本商業(yè)信息交互，

難以支持高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)互通

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國際上現(xiàn)存的現(xiàn)場總線通信協(xié)議數(shù)

量高達(dá)40余種，還存在一些自動化控制企業(yè)，直接