工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

寫說(shuō)明

近年來(lái)，隨著以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)與老式產(chǎn)業(yè)

的加速融合，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正蓬勃興起，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模

式不斷涌機(jī)［業(yè)”聯(lián)m應(yīng)區(qū)M生.國(guó)內(nèi)外的探索也令曲版開(kāi),正推動(dòng)個(gè)球I：業(yè)體忝的料雀化心也

匚業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)廿和各個(gè)主體.正形成分柒和全新休件

態(tài)系統(tǒng)。對(duì)工業(yè)匯聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識(shí)和理解的差蚌.〃可能導(dǎo)致技術(shù)選擇、標(biāo)準(zhǔn)路線上的分化?影響”.操作性國(guó)

布署成本。為此，在工業(yè)和信息化部指導(dǎo)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（如下簡(jiǎn)稱AU）啟動(dòng)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系

架構(gòu)研究，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外發(fā)展實(shí)踐的基礎(chǔ)上，撰寫了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)匯報(bào)（1.0版），提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的

內(nèi)涵、目標(biāo)、體系架構(gòu)、關(guān)鍵要素和發(fā)展方向匯報(bào)意在推動(dòng)業(yè)界對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)廣泛共識(shí)，以體系架構(gòu)為

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵用千界定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)H勺范圍和特性，明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體目標(biāo)，是研究工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，我們認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位

深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。其本質(zhì)是以機(jī)器、

原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度

感知、實(shí)時(shí)傳播互換、迅速il?算處理和高級(jí)建模分析，實(shí)現(xiàn)智能控制、運(yùn)行優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式

變革。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以重點(diǎn)從“網(wǎng)絡(luò)”、“數(shù)據(jù)”和“安全”三個(gè)方面來(lái)理解。其中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，

即通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)日勺互聯(lián)互通，增進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的充分流動(dòng)和無(wú)健集成；

數(shù)據(jù)是關(guān)鍵，即通過(guò)工業(yè)數(shù)據(jù)全周期的感知、采集和集成應(yīng)用，形成基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性智能，實(shí)

現(xiàn)機(jī)器彈性生產(chǎn)、運(yùn)行管理優(yōu)化、生產(chǎn)協(xié)同組織與商業(yè)模式創(chuàng)新，推動(dòng)工業(yè)智能化發(fā)展；安全是

保障，即通過(guò)構(gòu)建涵蓋工業(yè)全系統(tǒng)II勺安全防護(hù)體系，保障工業(yè)智能化的實(shí)現(xiàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

體現(xiàn)了多種產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的融合，是構(gòu)建工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化發(fā)展的J必由之路。

_L業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的J融合將帶來(lái)四方面口勺智能化提高。一是智能化生產(chǎn)，即實(shí)現(xiàn)從單個(gè)機(jī)

器到產(chǎn)線、車間乃至整個(gè)工廠的智能決策和動(dòng)態(tài)優(yōu)化，明顯提高全流程生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量、降低

成本。二是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，即形成眾包眾創(chuàng)、協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、垂直電商等一系列新模式，大

幅降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制導(dǎo)致本、縮短產(chǎn)品上市周期。三是個(gè)性化定制，即莖千互聯(lián)網(wǎng)獲取顧客個(gè)性化

需求，通過(guò)靈活柔性組織設(shè)計(jì)、制造資源和生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模定制。四是服務(wù)化轉(zhuǎn)型，

即通過(guò)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行H勺實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提供遠(yuǎn)程維護(hù)、故障預(yù)測(cè)、性能優(yōu)化等一系列服務(wù)，并反饋優(yōu)化產(chǎn)

品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的制造業(yè)變革將是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，構(gòu)建新的工業(yè)生產(chǎn)模式、資源組織方式也

并非一跋而就，將由局部到整體、由淺入深，最終實(shí)現(xiàn)信息通信技術(shù)在工業(yè)全要素、全領(lǐng)域、全

產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈H勺深度融合與集成應(yīng)用。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造『、J關(guān)系

作為目前新一輪產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)和戰(zhàn)略焦點(diǎn)，智能制造是基T-物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、

云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，貫穿千設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度

自感知、智慧優(yōu)化自決策、精確控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式n勺總稱。具有以智

能工廠為載體、以生產(chǎn)關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為關(guān)鍵，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)、以全而深度互

聯(lián)為支撐四大特性。

智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著緊密的聯(lián)絡(luò)，智能制造的實(shí)現(xiàn)重要依托兩方面基礎(chǔ)能力，一是工

業(yè)制造技術(shù)，包括先進(jìn)裝備、先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝等，是決定制造邊界與制造能力的根本；二是

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括智能傳感控制軟硬件、新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)等綜合信息技術(shù)要素，是

充分發(fā)揮工業(yè)裝備、工藝和材料潛能，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置效率、發(fā)明差異化產(chǎn)品和實(shí)

現(xiàn)服務(wù)增值的關(guān)鍵。因此我們認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)，為其變革提供了必須的

共性基礎(chǔ)設(shè)施和能力，同步也可以用「支撐其他產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展。

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求可從工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)視角分析，如圖1所示。

從工、業(yè)視角看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重要體現(xiàn)為從生產(chǎn)系統(tǒng)到商業(yè)系統(tǒng)的智能化，由內(nèi)及外，生產(chǎn)系

統(tǒng)自身通過(guò)采用信息通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間、機(jī)器與系統(tǒng)、企業(yè)上下游之間實(shí)時(shí)連接與智能交

互，并帶動(dòng)商業(yè)活動(dòng)優(yōu)化。其業(yè)務(wù)需求包括面向工業(yè)體系各個(gè)層級(jí)的優(yōu)化，如泛在感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、

精確控制、數(shù)據(jù)集成、運(yùn)行優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)同、需求匹配、服務(wù)增值等業(yè)務(wù)需求。

從互聯(lián)網(wǎng)視角看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重要體現(xiàn)為商業(yè)系統(tǒng)變革牽引生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化，由外及內(nèi)，

從營(yíng)銷、服務(wù)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的互聯(lián)網(wǎng)新模式新業(yè)態(tài)帶動(dòng)生產(chǎn)組織和制造模式的智能化變革。其業(yè)務(wù)需

求包括基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的精確營(yíng)銷、個(gè)性定制、智能服務(wù)、眾包眾創(chuàng)、協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、柔

性制造等。

生產(chǎn)都統(tǒng)

圖I工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)視圖

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是基于全面互聯(lián)而形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能，網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全是工業(yè)和互聯(lián)

網(wǎng)兩個(gè)視角的共性基礎(chǔ)和支撐。

其中，“網(wǎng)絡(luò)”是工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和工業(yè)數(shù)據(jù)傳播互換的支撐基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系、標(biāo)識(shí)

解析體系和應(yīng)用支撐體系，體現(xiàn)為通過(guò)泛在互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、健全合用的標(biāo)識(shí)解析體系、集中

通用的應(yīng)用支撐體系，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)在生產(chǎn)系統(tǒng)各單元之間、生產(chǎn)系統(tǒng)與商業(yè)系統(tǒng)各主體之間的無(wú)

縫傳遞，從而構(gòu)建新型廿勺機(jī)器通信、設(shè)備有線與無(wú)線連接方式，支撐形成實(shí)時(shí)感知、協(xié)同交互的

生產(chǎn)模式。

“數(shù)據(jù)”是工業(yè)智能化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)，包括數(shù)據(jù)采集互換、集成處理、建模分析—、決策優(yōu)化和

反饋控制等功能模塊，體現(xiàn)為通過(guò)海量數(shù)據(jù)叫采集互換、異構(gòu)數(shù)據(jù)啊集成處理、機(jī)器數(shù)據(jù)的邊緣

計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虷勺固化迭代、基千云的大數(shù)據(jù)計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況、協(xié)作企業(yè)信息、

市場(chǎng)顧客需求口勺精確計(jì)算和復(fù)雜分析，從而形成企業(yè)運(yùn)行n勺管理決策以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的控制指令，

驅(qū)動(dòng)從機(jī)器設(shè)備、運(yùn)行管理到商業(yè)活動(dòng)的智能和優(yōu)化。

“安全'是網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)在工業(yè)中應(yīng)用的安全保障，包括設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、數(shù)

據(jù)安全、應(yīng)用安全和綜合安全管理，體現(xiàn)為通過(guò)涵蓋整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)的安全管理體系，防止網(wǎng)絡(luò)設(shè)

用戶（消費(fèi)者/企業(yè)用戶）

施和系統(tǒng)軟件受到內(nèi)部和外部襲擊，降低企業(yè)數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)訪問(wèn)的風(fēng)險(xiǎn)，保證數(shù)據(jù)傳播與存儲(chǔ)

H勺安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的全方位保護(hù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)如圈2所示。

圖2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

基千工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與安全，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建面向工業(yè)智能化發(fā)展的三大優(yōu)化閉

環(huán)。一是面向機(jī)器設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化的閉環(huán)，關(guān)鍵是基干對(duì)機(jī)潛操作數(shù)據(jù)?、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)"勺實(shí)時(shí)感知

和邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，構(gòu)建智能機(jī)器和柔性產(chǎn)線；二是面向生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化

日勺閉環(huán)，關(guān)鍵是基于信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成處理和大數(shù)據(jù)建模

分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行管理的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整，形成多種場(chǎng)景卜內(nèi)智能生產(chǎn)模式；三是面向企叱協(xié)同、

顧客交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的閉環(huán)，關(guān)鍵是基于供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、顧客需求數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)II勺綜合

集成與分析，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源組織和商業(yè)活動(dòng)的創(chuàng)新，形成網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸

等新模式。

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系框架

伴隨智能制造H勺發(fā)展，工廠內(nèi)部數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及其與外部數(shù)據(jù)互換需求逐漸漕加,

max”州

[**^Z*Hg4aMf]竺上短IjiMiaiaJ

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)展現(xiàn)以三類企業(yè)主體、七類互聯(lián)主體、八種互聯(lián)類型為特點(diǎn)H勺互聯(lián)體系，如圖3所示。

圖3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意

三類企業(yè)主體包括工業(yè)制造企業(yè)、工業(yè)服務(wù)企業(yè)（圍繞設(shè)計(jì)、制造、供應(yīng)、服務(wù)等環(huán)節(jié)提供

服務(wù)的各類企'也）和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，這三類企業(yè)的角色在不停滲透、相互轉(zhuǎn)換。七類互聯(lián)主體包括

在制品、智能機(jī)器、工廠控制系統(tǒng)、工廠云平臺(tái)（及管理軟件）、智能產(chǎn)品、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)主體從機(jī)老式的自動(dòng)化控制進(jìn)一步擴(kuò)展為產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)。八種互

聯(lián)類型包括了七類互聯(lián)主體之間復(fù)雜多樣的互聯(lián)關(guān)系，成為連接設(shè)計(jì)能力、生產(chǎn)能力、商業(yè)能力

以及顧客服務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

以上互聯(lián)需求日勺發(fā)展，促使工廠網(wǎng)絡(luò)發(fā)生新日勺變革，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖4

所示。

與既有互聯(lián)網(wǎng)包括互聯(lián)體系、DNS體系、應(yīng)用服務(wù)體系三個(gè)體系相類似，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也包括

三個(gè)重要體系。一是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系，即以工廠網(wǎng)絡(luò)IP化改造為基礎(chǔ)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系。包括工廠內(nèi)

部網(wǎng)絡(luò)和工廠外部網(wǎng)絡(luò)“兩大網(wǎng)絡(luò)”。工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用千連接在制品、智能機(jī)器、工業(yè)控制系

統(tǒng)、人等主體，包括工廠IT網(wǎng)絡(luò)和工廠0T（工業(yè)生產(chǎn)與控制）網(wǎng)絡(luò)。工廠外部網(wǎng)絡(luò)用于連接企業(yè)

上下游、企業(yè)與智能產(chǎn)品、企業(yè)與顧客等主體。二是地址與標(biāo)識(shí)體系，即由網(wǎng)絡(luò)地址資源、標(biāo)

識(shí)、解析系統(tǒng)構(gòu)成的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)，類似干互聯(lián)網(wǎng)域名，用千識(shí)別產(chǎn)品、設(shè)

備、原材料等物體。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，用千實(shí)現(xiàn)對(duì)上述物體時(shí)解析，即通過(guò)將工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)標(biāo)識(shí)翻譯為該物體的地址或其對(duì)應(yīng)信息服務(wù)器的地址，從而找到該物體或其有關(guān)信息。三是應(yīng)

用支撐體系，即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用交互和支撐能力，包括工業(yè)云平臺(tái)和工廠云平臺(tái)，及其提供

的多種資源向服務(wù)化表述、應(yīng)用協(xié)議。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系

1、工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)

（1）現(xiàn)實(shí)狀況分析

工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是在工廠內(nèi)部用千生產(chǎn)要素以及IT系統(tǒng)之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)?？傮w來(lái)看，工廠內(nèi)部

網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)“兩層三級(jí)”的構(gòu)造，如圖5所示?！皟蓪印笔侵浮肮OT網(wǎng)絡(luò)”和“工廠IT網(wǎng)絡(luò)""三

級(jí)”是根據(jù)目前工廠管理層級(jí)的劃分，網(wǎng)絡(luò)也被分為“現(xiàn)場(chǎng)級(jí)”、“車間級(jí)”、“工廠級(jí)/企業(yè)

級(jí)”三個(gè)層次，每層之間H勺網(wǎng)絡(luò)配置和管理方略相互獨(dú)立。

圖5工廠網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)實(shí)狀況

其中，工廠0T網(wǎng)絡(luò)重要用千連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制器（如PLC、DCS、FCS）、傳感器、伺服器、

監(jiān)控設(shè)備等部件。工廠0T網(wǎng)絡(luò)的J重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)分為現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩大類。工廠IT網(wǎng)絡(luò)重

要由IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)和工廠0T網(wǎng)絡(luò)口勺互聯(lián)和安全隔離。

（2）存在的問(wèn)題

目前工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)“兩層三級(jí)”這種技術(shù)體系和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造相互隔離口勺狀況使IT系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

之間的通信存在較多障礙。一是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工廠信息網(wǎng)絡(luò)H勺技術(shù)原則各異，難以融合互通。二

是工業(yè)生產(chǎn)全流程存在大量”信息死角”，亟需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。三是工廠網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)配置、剛性

組織H勺方式難以滿足未來(lái)顧客定制、柔性生產(chǎn)H勺需要。

（3）發(fā)展趨勢(shì)

為適應(yīng)智能制造發(fā)展，工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)扁平化、IP化、無(wú)線化及靈活組網(wǎng)時(shí)發(fā)展趨勢(shì)。工

廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)扁平化。一是隨著智能機(jī)器發(fā)展和智能分析的集中，工廠0T系統(tǒng)將逐漸打破車

間級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分層次組網(wǎng)模式，智能機(jī)器之間將逐漸實(shí)現(xiàn)直接H勺橫向互聯(lián)。二是整個(gè)工廠管理控

制系統(tǒng)扁平化，包括IT系統(tǒng)和0T系統(tǒng)部分功能融合（如HMI）,或通過(guò)工業(yè)云平臺(tái)方式實(shí)現(xiàn)，

實(shí)時(shí)控制功能下沉到智能機(jī)器，促使IT與0T網(wǎng)絡(luò)逐漸融合為同一張全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)/IP化趨勢(shì)。伴隨工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)H勺發(fā)展演進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)總線正在逐漸被工業(yè)以太

網(wǎng)替代。未來(lái)，工業(yè)內(nèi)有線連接將被具有以太網(wǎng)物理接口的網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)，同步基干通用原則的工業(yè)

以太網(wǎng)逐漸取代多種私有的工業(yè)以太網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)同口傳播。伴隨以太網(wǎng)向廣

泛使用，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向IP化趨勢(shì)將更為凸顯，IP技術(shù)將由IP網(wǎng)絡(luò)向0T網(wǎng)絡(luò)延伸，實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)的

IP究竟，從而使得IT與0T節(jié)點(diǎn)（機(jī)器）直接可達(dá)。而為處理大量支持IPH勺裝備接入問(wèn)題,

IPv6技術(shù)將在工廠內(nèi)廣泛應(yīng)用。

工廠內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為有線網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充。無(wú)線技術(shù)逐漸向工業(yè)領(lǐng)域滲透，展現(xiàn)從信息采集

到生產(chǎn)控制，從局部方案到全網(wǎng)方案口勺發(fā)展趨勢(shì)。目前無(wú)線技術(shù)重要用千信息的采集、非實(shí)時(shí)控

制和工廠內(nèi)部信息化等，Wi-Fi.Zigbee、2G/3G/LTE,而向工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WIA-

PA、WirelessHART及ISAI00.11a等技術(shù)已在工廠內(nèi)獲得部分使用。對(duì)千低功耗、廣覆蓋、大連接

等工業(yè)信息采集和控制場(chǎng)景，NB-loT將會(huì)成為很好的技術(shù)選擇。同步無(wú)線技術(shù)正逐漸向工業(yè)實(shí)時(shí)控

制領(lǐng)域滲透，成為既有工業(yè)有線控制網(wǎng)絡(luò)有力的補(bǔ)充或替代，如5G已明確將工業(yè)控制作為其低時(shí)

延、高可靠的重要應(yīng)用場(chǎng)景，3Gpp也已開(kāi)展有關(guān)的研究工作,對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景、需求、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)

行全面日勺梳理，此外IEC正在制定工廠自動(dòng)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WIA-FA技術(shù)原則。

工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)靈活化組網(wǎng)。未來(lái)基千智能機(jī)器柔性生產(chǎn)將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)域根據(jù)需求進(jìn)行靈活重構(gòu)，

智能機(jī)器可在不一樣生產(chǎn)域間遷移和轉(zhuǎn)換，并在生產(chǎn)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)即插即用。這需要工廠網(wǎng)絡(luò)的靈活

組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層資源可編排能力，軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDXI)是其中實(shí)現(xiàn)方式之一。

(4)目標(biāo)架構(gòu)

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圖6工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)

工北互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)方案將包括五個(gè)垂耍環(huán)節(jié)，如圖6所示，一是工廠IT網(wǎng)絡(luò)。為

適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，同步也為了工廠內(nèi)龐大數(shù)量日勺生產(chǎn)、監(jiān)控終端接入，IT網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該基干

IPv6或支持1Pv4/lPv6雙棧。二是工JOT網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)將逐漸替代現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)七網(wǎng)究竟,，,同

步在以太網(wǎng)向下延伸基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器、傳感器、執(zhí)行器等的IP化或IPv6化。三是直達(dá)智能

機(jī)器和在制品的連接。智能機(jī)器、傳感器、在制品等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)女備、物品將實(shí)現(xiàn)到IT網(wǎng)絡(luò)的直

達(dá)連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的煲時(shí)數(shù)據(jù)采集等功能。四是泛在的無(wú)線連接。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能機(jī)器、

在制品、傳感器、運(yùn)送設(shè)備等將通過(guò)各類無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接，根據(jù)設(shè)備能耗、傳送距離等可采用

Zigbee等短距離通信技術(shù)或Wi-Fi、LTE增強(qiáng)、NB-loT、5G等無(wú)線技術(shù)。五是基于SON啊IT/OT

組網(wǎng)方案。IT網(wǎng)絡(luò)和0T網(wǎng)絡(luò)采用SON技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離，通過(guò)SON控制器與

制造控制系統(tǒng)(如MES等)辦同進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，支撐柔性制造和生產(chǎn)自組織。

2、工廠外部網(wǎng)絡(luò)

(1)現(xiàn)實(shí)狀況分析

工廠外部網(wǎng)絡(luò)重要是指以支撐工'也全生命周期各項(xiàng)活動(dòng)為目的，用干連接企業(yè)上下游之間、

企業(yè)與智能產(chǎn)品、企業(yè)與顧客之間H勺網(wǎng)絡(luò)。目前，大量工業(yè)企業(yè)已經(jīng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，

但互聯(lián)網(wǎng)為工'業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)日勺價(jià)值仍比較有限。從互聯(lián)形式上來(lái)看，工廠日勺生產(chǎn)流程和企'也管理流程

仍封閉在工廠內(nèi)部，從公眾互聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，工廠內(nèi)部仍是一個(gè)“黑盒”。從應(yīng)用形式上看，工

廠與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合重要是在產(chǎn)品銷轉(zhuǎn)和供應(yīng)鏈管理等環(huán)節(jié)，互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)全生命周期中H勺資源

優(yōu)化配置作用仍未充分體現(xiàn)。

(2)存在的問(wèn)題

目前以IPv4公眾互聯(lián)網(wǎng)為主體H勺工廠外部網(wǎng)絡(luò)承載未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在四個(gè)方面重要問(wèn)

題，一是網(wǎng)絡(luò)性能難以滿足。公眾互聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有服務(wù)質(zhì)量的保證，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)融合

后對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出的低時(shí)延、高可靠、服務(wù)質(zhì)量保證的需求。二是網(wǎng)絡(luò)承載能力難以滿足。目前時(shí)公

眾互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)承載和隔離能力較弱，在VPN專網(wǎng)上可以承載的JVPN數(shù)量也有限，難以滿足大量工

業(yè)企業(yè)專線互連的規(guī)定。三是網(wǎng)絡(luò)安全威脅。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的規(guī)定進(jìn)一步提高，目前互

聯(lián)網(wǎng)H勺安全能力有待提高。四是網(wǎng)絡(luò)地址空間有限。目前以IPv4為基礎(chǔ)的公眾互聯(lián)網(wǎng)自身

面臨地址枯竭H勺局面，難以承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)以百億終端接入的規(guī)定。

（3）發(fā)展趨勢(shì)

伴隨網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)、服務(wù)模式的發(fā)展，原來(lái)局限在工廠內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程逐漸擴(kuò)展到外部

網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)正在走向深度協(xié)同與融合，包括IT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、0T系統(tǒng)

與互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同、企業(yè)專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、產(chǎn)品服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合。

企業(yè)IT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)融合從網(wǎng)絡(luò)層面來(lái)看是工廠內(nèi)部IT網(wǎng)絡(luò)向外網(wǎng)的延伸。企業(yè)將其IT系統(tǒng)

（如ERP、CRM等）托管在互聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)平臺(tái)中，或運(yùn)用Saas服務(wù)商提供的企業(yè)IT軟件服務(wù)。

0T系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同從網(wǎng)絡(luò)層面看是部分0T系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向外網(wǎng)的延伸。在某些人力較難到達(dá)，

且又需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程調(diào)整和維護(hù)H勺場(chǎng)景下，需要通過(guò)可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程H勺0T系統(tǒng)控

制。目前互聯(lián)網(wǎng)的J質(zhì)量對(duì)干時(shí)延、抖動(dòng)、可靠性有極高規(guī)定的實(shí)時(shí)控制還無(wú)法承載。

企業(yè)專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合是將在公眾網(wǎng)絡(luò)中為企業(yè)生成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平面，并可對(duì)帶寬、服務(wù)質(zhì)

量等進(jìn)行靈活迅速定制。此類業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要提供獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源控制能力，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)可編程能力，

以及定制化的網(wǎng)絡(luò)資源（如帶寬、服務(wù)質(zhì)量等）。目前的互聯(lián)網(wǎng)尚不支持此類業(yè)務(wù)場(chǎng)景，需要網(wǎng)絡(luò)

虛擬化及軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與布署。

產(chǎn)品服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)融合將通過(guò)智能工業(yè)產(chǎn)品I內(nèi)信息采集和聯(lián)網(wǎng)能力為工業(yè)企業(yè)提供新的產(chǎn)品

服務(wù)模式。工業(yè)企業(yè)基千這些平臺(tái)可認(rèn)為顧客提供產(chǎn)品監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)等延伸服務(wù)，從而延長(zhǎng)了

工業(yè)生產(chǎn)H勺價(jià)值鏈。此類業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)是對(duì)海量產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)，需要通過(guò)無(wú)線等技術(shù)實(shí)現(xiàn)工

業(yè)產(chǎn)品W、J泛在接入。

工廠與公眾網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)需求不停增強(qiáng)和擴(kuò)展，新型互聯(lián)的出現(xiàn)對(duì)既有公眾網(wǎng)絡(luò)不停提出新的

需求，一是支持百億終端接入，聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)裝備及產(chǎn)品數(shù)量將到達(dá)百億級(jí)水平。二是支持百級(jí)業(yè)

務(wù)平面，考慮工.業(yè)現(xiàn)場(chǎng)OT、IT各類應(yīng)用以及未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展，不一樣質(zhì)量規(guī)定啊業(yè)務(wù)平面應(yīng)到達(dá)數(shù)百

級(jí)別。三是支持百萬(wàn)顧客隔離，全國(guó)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)量在50到60萬(wàn)家左右，每個(gè)企業(yè)按照

3到5個(gè)VPN需求計(jì)，網(wǎng)絡(luò)的承載能力需到達(dá)百萬(wàn)級(jí)VPN水平。四是提供全程服務(wù)質(zhì)量保證，

滿足不一樣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用端到端的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可靠性規(guī)定。五是提供網(wǎng)絡(luò)編排能力，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過(guò)開(kāi)

放接口支持工業(yè)和其他行業(yè)顧客對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能和協(xié)議進(jìn)行自定義。六是提供內(nèi)嵌安全能力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)生

安全與網(wǎng)絡(luò)可溯源以便保障關(guān)鍵應(yīng)用安全。

工業(yè)與外部網(wǎng)絡(luò)I均進(jìn)一步融合，將推動(dòng)個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能產(chǎn)品服務(wù)等全新的制造

和服務(wù)模式。為此，工廠外部網(wǎng)絡(luò)需要具有更高速率、更高質(zhì)量、更低時(shí)延、安全可靠、靈活組

網(wǎng)等能力，這些需求在目前日勺互聯(lián)網(wǎng)上還無(wú)法滿足，需采用5G、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、網(wǎng)絡(luò)功能

虛擬化(NFV)等一系列新時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和布署來(lái)支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

(4)目標(biāo)架構(gòu)

圖7工廠外部網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下工廠外部網(wǎng)絡(luò)方案將包括四個(gè)重要環(huán)節(jié)，如圖7所示，-是基千IPv6【向

公眾互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的終端數(shù)量將到達(dá)數(shù)百億量級(jí)，IPv6在公眾互聯(lián)網(wǎng)中H勺布署勢(shì)在必行，

同步還需要考慮IPv4到IPv6的過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)方案。二是基干SON的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)或VPM對(duì)某

些網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量規(guī)定較高，或比較關(guān)鍵日勺業(yè)務(wù)，需要用專網(wǎng)或VPN的方式來(lái)承載。專網(wǎng)中需要運(yùn)用

SON、NFV等技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、流量口勺隔離，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放可編程。三是泛在無(wú)線接入。運(yùn)用

NB-loT、LTE增強(qiáng)、5G等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類為滿足各類海量的智能產(chǎn)品的無(wú)線接入。四是支持工

業(yè)云平臺(tái)H勺接入和數(shù)據(jù)采集。工廠外部網(wǎng)絡(luò)支持企業(yè)信息化系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以及各類智能產(chǎn)

品向工業(yè)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳送和服務(wù)質(zhì)量保證。

(三)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)地址與標(biāo)識(shí)解析體系

1、標(biāo)識(shí)及標(biāo)識(shí)解析體系

(1)現(xiàn)實(shí)狀況分析

如同域名系統(tǒng)(DNS)在互聯(lián)網(wǎng)中的作用一樣，標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)日勺關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)識(shí)，就類似于互聯(lián)網(wǎng)中叫域名，是識(shí)別和管理物品、信息、機(jī)器的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源。工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)中疇識(shí)解析系統(tǒng)，就類似互聯(lián)網(wǎng)中的域名解析系統(tǒng)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

目前國(guó)內(nèi)外存在多種標(biāo)設(shè)編碼及標(biāo)識(shí)解析方案。標(biāo)識(shí)編碼方面尚未統(tǒng)一，中小型企業(yè)內(nèi)部

大量使用自定義H勺私有標(biāo)識(shí)，而波及流通環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品溯源等應(yīng)用模式正在逐漸嘗試

跨企業(yè)的公有標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)解析方面總體可提成兩大發(fā)展途徑。以與否基干DNS辨別，標(biāo)識(shí)解析體

系發(fā)展存在兩條途徑（改良途徑和變革途徑）。改良途徑仍基T?互聯(lián)網(wǎng)DNS系統(tǒng)，對(duì)既有互聯(lián)網(wǎng)

DNS系統(tǒng)進(jìn)行合適改善來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)解析，其中以美國(guó)GS1/EPCglobal組織針對(duì)EPC編碼

提出的ONS解析系統(tǒng)相對(duì)成熟。國(guó)際上重要的標(biāo)識(shí)解析體系在中國(guó)都授權(quán)設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，如電

子原則化院組建口勺01D注冊(cè)中心，物品編碼中心負(fù)責(zé)國(guó)內(nèi)的EPC編碼分派。同步我國(guó)相關(guān)單位也

在基于DNS系統(tǒng)積極探索其它改良方案，如中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心H勺物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)標(biāo)識(shí)解析

NIOT方案，中國(guó)信息通信研究院CID編碼體系。國(guó)內(nèi)單位通過(guò)在我國(guó)家頂級(jí)域.CN下注

冊(cè)一級(jí)域名，形成境內(nèi)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，同步為變化域名解析系統(tǒng)長(zhǎng)期受制于美國(guó)的局面，國(guó)內(nèi)互

聯(lián)網(wǎng)企業(yè)(天地互連企業(yè))開(kāi)展了根節(jié)點(diǎn)拓展試驗(yàn)“雪人計(jì)劃”。變革途徑采用區(qū)別于DNS的標(biāo)

識(shí)解析技術(shù)，目前重要是數(shù)字對(duì)象名稱管理機(jī)構(gòu)(DONA基金會(huì))提出的HandIe方案，未來(lái)還

可能出現(xiàn)新日勺技術(shù)方案。Handle方案采用平行根技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各國(guó)共同管理和維護(hù)根區(qū)文件，現(xiàn)已

在ITU、美、德及我國(guó)設(shè)置了4個(gè)根服務(wù)器，既可以獨(dú)立于DNS又可以與既有DNS兼容。電子一

所負(fù)責(zé)運(yùn)行中國(guó)根。

目前各方案在國(guó)內(nèi)均已啟動(dòng)并形成一定規(guī)模布局，且不一樣方案之間己具有互通能刀，可以

互相兼容、互通和共存。

(2)存在H勺問(wèn)題

為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，標(biāo)識(shí)解析體系面臨某些新H勺需求和挑戰(zhàn)，既有標(biāo)識(shí)解析體系尚難以

完全滿足這些需求。一是功能方面，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的主體對(duì)象來(lái)源復(fù)雜、標(biāo)識(shí)形式多樣、難

以統(tǒng)一，需要支持異構(gòu)兼容性和有效擴(kuò)展性。二是性能方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)將大大超過(guò)

既有的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)具有高效性和可靠性，針對(duì)工廠內(nèi)柔性制

造等特定場(chǎng)景還需要保障較低H勺解析時(shí)延。三是安全方面，由千工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)中存儲(chǔ)

了更多波及到國(guó)計(jì)民生敏感數(shù)據(jù)，因此需要提供隱私保護(hù)、真實(shí)認(rèn)證、抗襲擊能力，襲擊溯源能力。

四是管控方面，標(biāo)識(shí)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重要時(shí)基礎(chǔ)資源，可以反應(yīng)和記錄分析工業(yè)運(yùn)行狀態(tài)，需要愈

加公正平等的治理體系。目前重要標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)與否可以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在功能、性能、安全、

管控等方面的需求還需要檢驗(yàn)。

(3)發(fā)展趨勢(shì)

閉環(huán)口勺私有標(biāo)識(shí)及解析系統(tǒng)正在逐漸向開(kāi)環(huán)的公共標(biāo)識(shí)及解析系統(tǒng)演進(jìn)。目前標(biāo)識(shí)技術(shù)在資

產(chǎn)管理、物流管理等部分環(huán)節(jié)得到應(yīng)用和推廣，并正在向生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透，如產(chǎn)線可以通過(guò)自動(dòng)讀

取在制品標(biāo)簽標(biāo)識(shí)來(lái)匹配對(duì)應(yīng)日勺處理。伴隨面向產(chǎn)品全生命周期管理及跨企業(yè)產(chǎn)品信息交互需求

的增加，將推動(dòng)企業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)與公共標(biāo)識(shí)解析的對(duì)接。標(biāo)識(shí)對(duì)象也將伴隨自動(dòng)化標(biāo)識(shí)技術(shù)的應(yīng)用

逐漸擴(kuò)展，初期可能側(cè)重產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，逐漸覆蓋原材料、軟件系統(tǒng)等多種管理對(duì)象和要素。

多種標(biāo)識(shí)解析體系在一定時(shí)期內(nèi)共存?；Ц牧纪緩降姆桨负突勺兏锿緩降姆桨冈趪?guó)內(nèi)外

均已啟動(dòng)并形成一定規(guī)模布局。從目前看，已經(jīng)有H勺標(biāo)識(shí)類應(yīng)用現(xiàn)實(shí)狀況難以打破，短期內(nèi)難以

實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)解析體系的統(tǒng)一。且目前多種方案已具有互通能力，可以相互兼容、互通和共存。

公平對(duì)等是標(biāo)識(shí)解析的重要發(fā)展方向。老式互聯(lián)網(wǎng)的茫理格局長(zhǎng)期不變，DNS域名系統(tǒng)的最高

管理權(quán)掌握在少數(shù)國(guó)家手中，這種集中化的單邊管理機(jī)制既輕易受到黑客襲擊，又存在控制

權(quán)爭(zhēng)議問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出并開(kāi)始布局多種新型標(biāo)識(shí)解析體系方案，如ONS在2.0版本

已經(jīng)支持并連根，Handle采用平行根設(shè)計(jì)，其共同特性是傾向千分布式的多邊管理機(jī)制，愈加強(qiáng)調(diào)

公平、對(duì)等。

2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)地址

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要大量的IP地址.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要支撐海量智能機(jī)器，智能產(chǎn)品的接入，

而目前已趨千枯竭的IPv4地址難以滿足未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的海量地址空間需求。因此IPv6是

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)必然選擇。IPv6在處理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)地址需求日勺同步，也能為工廠內(nèi)網(wǎng)各設(shè)

備提供全球唯一地址，為更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和信息整合提供了條件。

IPv6在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用叼技術(shù)和管理將成為研究熱點(diǎn)。IPv6雖然已經(jīng)研究了數(shù)年，但工業(yè)應(yīng)

用有其特殊性，尤其是工廠內(nèi)網(wǎng)在安全性、可靠性、網(wǎng)絡(luò)性能等方面均有較高的規(guī)定，因此IP\6與工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的技術(shù)需要進(jìn)一步深入研究。同步，工業(yè)生產(chǎn)關(guān)系國(guó)計(jì)民生，是打開(kāi)展

IPv6地址在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中分派和管理的研究,將有利千提高主管部門的互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管水平。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系

（1）現(xiàn)實(shí)狀況分析

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系包括三個(gè)層面，一是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、系統(tǒng)與設(shè)備之間數(shù)據(jù)

集成的應(yīng)用使能技術(shù)，二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，三是服務(wù)化封裝與集成。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、系統(tǒng)與設(shè)備集成的應(yīng)用使能技術(shù)是支撐工業(yè)企業(yè)內(nèi)部或工業(yè)企業(yè)與互聯(lián)

網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和互操作的基礎(chǔ)協(xié)議。與互聯(lián)網(wǎng)中的HTML等協(xié)議類似，工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)中口勺應(yīng)用使能技術(shù)的重要作用是在異構(gòu)系統(tǒng)（不一樣的操作系統(tǒng)、不一樣的硬件架構(gòu)等）之間

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層面日勺相互“理解”，實(shí)現(xiàn)信息集成與互操作。OPC是目前應(yīng)用較廣泛的工廠內(nèi)應(yīng)用使

能技術(shù)，其定義了一套通用的頹據(jù)描述和語(yǔ)法體現(xiàn)措施（信息模型），每個(gè)系統(tǒng)可以將各自的數(shù)據(jù)信息

以O(shè)PC的格式進(jìn)行組織，從而可以被其他系統(tǒng)所獲取和集成。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)目前重要體現(xiàn)為可集成布署各類工業(yè)云服務(wù)能力和資源口勺平臺(tái)，以

實(shí)目前.線設(shè)計(jì)研發(fā)、協(xié)同開(kāi)發(fā)等工業(yè)云計(jì)算服務(wù)。此類服務(wù)重.要面向中小工業(yè)企業(yè)。一是通過(guò)在

線的I集成設(shè)計(jì)云服務(wù)可認(rèn)為工業(yè)企業(yè)提供設(shè)計(jì)資源和工具服務(wù)。二是開(kāi)展基干云平臺(tái)的多方協(xié)

作、設(shè)計(jì)眾包等新型開(kāi)發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)制造資源高效整合。目前也逐漸出現(xiàn)一些工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)，

通過(guò)運(yùn)用應(yīng)用使能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的有效采集與分析，并將成果應(yīng)用千企業(yè)管理與決

策。

目前工業(yè)企業(yè)服務(wù)化集成重要集中在工廠運(yùn)行層信息系統(tǒng)中，大型企業(yè)通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線

(ESB)將ERP、CRM、MES等信息系統(tǒng)通過(guò)SOA化的形式進(jìn)行資源組織，為企業(yè)運(yùn)行提供基礎(chǔ)

管理支撐。在此基礎(chǔ)上，向工廠/車間下沉的MES或者SCADA系統(tǒng)基本停留在業(yè)務(wù)邏輯預(yù)

置開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的交互模式，而底層設(shè)備、物料等生產(chǎn)資源仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)SOA化的J服務(wù)資

源調(diào)度。

(2)存在的問(wèn)題

目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系仍在發(fā)展的初期，存在三個(gè)重要問(wèn)題：一是工業(yè)云平臺(tái)啊原則

化和規(guī)范化問(wèn)題。目前面向工業(yè)云平臺(tái)缺乏原則與規(guī)范，企業(yè)可能會(huì)針對(duì)'工服務(wù)商業(yè)務(wù)綁定、數(shù)

據(jù)遷移、數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題有所顧慮。二是應(yīng)用使能技術(shù)通用性問(wèn)題。目前OPC在工廠內(nèi)部獲得了

較廣泛的應(yīng)用，在一定程度上處理了設(shè)備與系統(tǒng)信息交互與集成問(wèn)題，不過(guò)OPC僅規(guī)范了讀寫格

式，對(duì)于設(shè)備與系統(tǒng)缺乏構(gòu)造化、模型化向規(guī)范化表達(dá)，因此對(duì)上層應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)仍然是獨(dú)立的10

變量或功能，系統(tǒng)集成和業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜。三是服務(wù)化有待發(fā)展與探索。目前企業(yè)級(jí)各個(gè)

信息系統(tǒng)已口］以實(shí)現(xiàn)基干SOA的集成，但生產(chǎn)控制層面重要還是基干定制協(xié)議和定制邏輯，難以

迅速進(jìn)行服務(wù)組合與設(shè)計(jì)。此外怎樣實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)【肉互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)化，還需探索。

(3)發(fā)展趨勢(shì)

云計(jì)算逐漸引入到工廠內(nèi)部和工廠外部。一是以laaS模式為基礎(chǔ)開(kāi)展工廠私有云和公共云建

設(shè)。云計(jì)算為工業(yè)企業(yè)IT建設(shè)提供了愈加高效率、低成本、可擴(kuò)展的方式，通過(guò)laaS可以在不

對(duì)既有企業(yè)IT架構(gòu)進(jìn)行較大變化的狀況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)到云端的平滑遷移。一些大企業(yè)可以自建私有

云平臺(tái)，或采用混合云模式充分運(yùn)用公共云的能力，而中小企業(yè)則更多運(yùn)用公共云服務(wù)，提升其

IT建設(shè)能力。二是以PaaS平臺(tái)構(gòu)建工業(yè)應(yīng)用新模式。PaaS平臺(tái)既有后端強(qiáng)大計(jì)算、存儲(chǔ)能力日勺

支撐,同步前端乂可以以簡(jiǎn)樸易用的REST接口實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的迅速構(gòu)建，可以滿足工業(yè)企業(yè)對(duì)預(yù)測(cè)維

護(hù)等創(chuàng)新應(yīng)用的迅速開(kāi)發(fā)、布署需求。對(duì)千老式PaaS平臺(tái)來(lái)說(shuō)，面對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，需要

實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、供應(yīng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集能力，并在云端構(gòu)建面向工業(yè)各領(lǐng)域I向特有分析

模型和通用應(yīng)用支撐能力。三是以Saas平臺(tái)向企業(yè)直接提供IT應(yīng)用服務(wù)。目前已經(jīng)有廠商針對(duì)企

業(yè)管理、協(xié)同研發(fā)等領(lǐng)域提供Saas服務(wù)，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，面向工業(yè)領(lǐng)域的

Saas服務(wù)將逐漸豐富，形成覆蓋研發(fā)設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、企業(yè)管理、產(chǎn)品服務(wù)等全流程的應(yīng)用產(chǎn)

品。中小企業(yè)運(yùn)用Saas服務(wù)可以迅速構(gòu)建覆蓋全生命周期的多樣化應(yīng)用。

應(yīng)用使能技術(shù)工廠內(nèi)外展現(xiàn)不一樣趨勢(shì)。一是工廠內(nèi)不一樣系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成協(xié)議。工廠內(nèi)部以

OPC-UA為代表的數(shù)據(jù)集成協(xié)議將得到愈加廣泛的應(yīng)用，成為連接生產(chǎn)設(shè)備和IT系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)總

線'，以處理由千制造控制系統(tǒng)、IT系統(tǒng)類型眾多、廠商各異，數(shù)據(jù)格式、模型不一樣，無(wú)法被

其他系統(tǒng)所“理解”和處理的問(wèn)題。二是工業(yè)設(shè)備、產(chǎn)品到云平臺(tái)之間日勺數(shù)據(jù)集成協(xié)議。工業(yè)設(shè)備、

產(chǎn)品到云平臺(tái)之間H勺數(shù)據(jù)集成協(xié)議則會(huì)形成以開(kāi)放原則為主的協(xié)議集，為實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造、使用、

維護(hù)等過(guò)程中數(shù)據(jù)的充分分析與運(yùn)用，發(fā)揮生產(chǎn)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的最大價(jià)值，需要未來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和

智能產(chǎn)品H勺異構(gòu)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)關(guān)或消息中間件H勺轉(zhuǎn)換形成統(tǒng)一模型口勺數(shù)據(jù)信息發(fā)送到云端，實(shí)現(xiàn)集

中分析處理。目前實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)到云端的應(yīng)用數(shù)據(jù)集成協(xié)議類型很多，如0ASISH勺MQTT和

AMQP,IETF肚JCoAP和XMPP等。

服務(wù)化封裝與集成成為處理異構(gòu)應(yīng)用、系統(tǒng)與設(shè)備協(xié)同的重要手段。伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，

多種智能設(shè)備、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、智能產(chǎn)品等將在工廠內(nèi)部及整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)與協(xié)作，

通過(guò)對(duì)這些設(shè)備與系統(tǒng)的功能進(jìn)行服務(wù)化封裝，如通過(guò)服務(wù)化將生產(chǎn)設(shè)備由老式的數(shù)據(jù)源變?yōu)榭芍?/p>

組的服務(wù)單元，從而可以簡(jiǎn)化各類業(yè)務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，并正在成為重要時(shí)發(fā)展方向。其中，基

千語(yǔ)義的服務(wù)化封裝，可以有效處理異構(gòu)設(shè)備與系統(tǒng)的抽象與可認(rèn)知問(wèn)題，而受到產(chǎn)業(yè)的積極推

進(jìn)。

4）目標(biāo)架構(gòu)

c公共工業(yè)互：網(wǎng)應(yīng)用c專用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)甬?

―化生產(chǎn)||網(wǎng)絡(luò)化「同||智.化生產(chǎn)||網(wǎng)絡(luò)化a同|

圖8工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下應(yīng)用支撐體系方案將包括四個(gè)重要環(huán)節(jié)，如圖8所示，一是工廠云平臺(tái)。

在大型企業(yè)內(nèi)部建設(shè)專有云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)/工廠內(nèi)的IT系統(tǒng)集中化建設(shè)，并通過(guò)原則化的數(shù)據(jù)

集成，對(duì)內(nèi)開(kāi)展數(shù)據(jù)分析和運(yùn)行優(yōu)化。還可以考慮混合云模式，將部分?jǐn)?shù)據(jù)能力及信息系統(tǒng)移道

到公共云平臺(tái)上，便干實(shí)現(xiàn)基千互聯(lián)網(wǎng)的信息共享與服務(wù)協(xié)作。二是公共工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)。面向

中小工業(yè)企業(yè)開(kāi)展設(shè)計(jì)協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、制造協(xié)同、服務(wù)協(xié)同等新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式,及

提供Saas類服務(wù)。三是面向行業(yè)或大型企業(yè)H勺專用工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)。面向大型企業(yè)或特定行業(yè)

提供以工業(yè)數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的專用云計(jì)算服務(wù)。四是工廠內(nèi)各生產(chǎn)設(shè)備、控制系統(tǒng)和IT系統(tǒng)間向

數(shù)據(jù)集成協(xié)議，以及生產(chǎn)設(shè)備、IT系統(tǒng)到工廠外云平臺(tái)間日勺數(shù)據(jù)集成和傳送協(xié)議。

(-)工業(yè)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵特性

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域信息化應(yīng)用中所產(chǎn)生日勺數(shù)據(jù)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)日勺關(guān)鍵，是工業(yè)智能

化發(fā)展的關(guān)鍵。工業(yè)大數(shù)據(jù)是基T?網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和大數(shù)據(jù)技術(shù).貫穿千工業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、管

理、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使工業(yè)系統(tǒng)具有描述、診斷、預(yù)測(cè)、決策、控制等智能化功能的模式和成果。

工業(yè)大數(shù)據(jù)從類型上重要分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)是來(lái)源千

工業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備、機(jī)器、產(chǎn)品等方面的數(shù)據(jù)，多由傳感器、設(shè)備儀器儀表、工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行采

集產(chǎn)生，包括設(shè)備日勺運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)等。生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)是指老式信息管理系統(tǒng)中產(chǎn)生的

數(shù)據(jù)，如SCM、CRM、ERP、MES等。外部數(shù)據(jù)是指來(lái)源千工廠外部H勺數(shù)據(jù)，重要包括來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)

的市場(chǎng)、環(huán)境、客戶、政府、供應(yīng)鏈等外部環(huán)境的信息和數(shù)據(jù)。

工業(yè)大數(shù)據(jù)具有五大特性。一是數(shù)據(jù)體量巨大，大量機(jī)器設(shè)備的高頻數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)持續(xù)涌

入，大型工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)集將到達(dá)PB級(jí)甚至EB級(jí)別。二是數(shù)據(jù)分布廣泛，分布于機(jī)器設(shè)備、工業(yè)

產(chǎn)品、管理系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。三是構(gòu)造復(fù)雜，既有構(gòu)造化和半構(gòu)造化的傳感數(shù)據(jù)，也有

#構(gòu)造化數(shù)據(jù)。四是數(shù)據(jù)處理速度需求多樣，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)規(guī)定實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)間分析到達(dá)亳秒級(jí)，管理

與決策應(yīng)用需要支持交互式或批量數(shù)據(jù)分析。五是對(duì)數(shù)據(jù)分析的J置信度規(guī)定較高，有關(guān)關(guān)系分析

局限性以支撐故障診斷、預(yù)測(cè)預(yù)警等工業(yè)應(yīng)用，需要將物理模型與數(shù)據(jù)模型結(jié)合，追蹤挖掘因果

關(guān)系。

(二)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)架構(gòu)，從功能視角看，重要由數(shù)據(jù)采集與互換、數(shù)據(jù)預(yù)處理與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)建模、

數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下日勺決策與控制應(yīng)用四個(gè)層次五大部分構(gòu)成，如圖9所示o

圖9工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)體系參照架構(gòu)

數(shù)據(jù)采集與互換層重要實(shí)現(xiàn)工業(yè)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集與互換，數(shù)據(jù)源既包括來(lái)自傳感器、

SCADA、MES、ERP等內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)數(shù)據(jù)，也包括來(lái)自企業(yè)外部的數(shù)據(jù)，重要包括對(duì)象感知、

實(shí)時(shí)采集與批量采集、數(shù)據(jù)核查、數(shù)據(jù)路由等功能。

數(shù)據(jù)預(yù)處理與存儲(chǔ)層的關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的初步清洗、集成，并將工業(yè)系統(tǒng)

與數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián),重要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能.

數(shù)據(jù)建模層根據(jù)工業(yè)實(shí)際元素與業(yè)務(wù)流程，在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上構(gòu)建顧客、設(shè)備、產(chǎn)品、產(chǎn)線、

工廠、工藝等數(shù)字化模型，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析層提供數(shù)據(jù)報(bào)表、可視化、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)分析工具

及數(shù)據(jù)開(kāi)放功能，為各類決策的產(chǎn)生提供支持。

決策與控制應(yīng)用層重要是基千數(shù)據(jù)分析成果，生成描述、診斷、預(yù)測(cè)、決策、控制等不一

樣應(yīng)用，形成優(yōu)化決策提議或產(chǎn)生直接控制指令，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制、智能化生產(chǎn)、協(xié)同化

組織和服務(wù)化制造等創(chuàng)新模式，并將成果以數(shù)據(jù)化形式存儲(chǔ)下來(lái)，最終構(gòu)成從數(shù)據(jù)采集到設(shè)

備、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及企業(yè)運(yùn)行管理持續(xù)優(yōu)化閉環(huán)。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用覆蓋工業(yè)生產(chǎn)的全流程和產(chǎn)品的全生命周期。工業(yè)大數(shù)據(jù)的作用重要體

現(xiàn)為狀態(tài)描述、診斷分析、預(yù)測(cè)預(yù)警、輔助決策等方面，在智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化

定制和服務(wù)化延伸四類場(chǎng)景下發(fā)揮著關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)作用。工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用示意如可）所示。

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SCADA/PLCfDCS

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圖10工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用示意

(1)智能化生產(chǎn)中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

虛擬設(shè)計(jì)與虛擬制造。虛擬設(shè)計(jì)與虛擬制造是指將大數(shù)據(jù)技術(shù)與CAD、CAE、CAM等

設(shè)計(jì)工具相結(jié)合，深入了解歷史工藝流程數(shù)據(jù)，找出產(chǎn)品方案、工藝流程、工廠布局與投入之

間的模式和關(guān)系，對(duì)過(guò)去彼此孤立時(shí)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，建立設(shè)計(jì)資源模型庫(kù)、歷史經(jīng)

驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶?kù)，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、工廠布局規(guī)劃方案，并縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

生產(chǎn)工藝與流程優(yōu)化。生產(chǎn)工藝與流程優(yōu)化是指應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析功能，評(píng)估和改善FI前操

作工藝流程，對(duì)偏離原則工藝流程的清況進(jìn)行報(bào)警，迅速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或者瓶頸所在，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)

過(guò)程中工藝流程的迅速優(yōu)化與調(diào)整。

設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)。設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)是指建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中獲取設(shè)備振動(dòng)、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，

進(jìn)一步通過(guò)構(gòu)建基千規(guī)則的故障診斷、基千案例的故障診斷、設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)、部件剩

余壽命預(yù)測(cè)等模型，通過(guò)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)測(cè)與診斷.

智能生產(chǎn)排程。智能生產(chǎn)排成是指搜集客戶訂單、生產(chǎn)線、人員等數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)

發(fā)現(xiàn)歷史預(yù)測(cè)與實(shí)際日勺偏差概率，考慮產(chǎn)能約束、人員技能約束、物料可用約束、工裝模具約

束，通過(guò)智能的優(yōu)化算法，制定估計(jì)劃排產(chǎn)，并監(jiān)控計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的偏差，動(dòng)態(tài)的調(diào)整計(jì)劃

排產(chǎn)。

產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化。產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化是指通過(guò)搜集生產(chǎn)線、產(chǎn)品等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)

以往經(jīng)驗(yàn)建立大數(shù)據(jù)模型，對(duì)質(zhì)量缺陷產(chǎn)品的生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行回溯，迅速甄別原因，改善生產(chǎn)

問(wèn)題，優(yōu)化提高產(chǎn)品質(zhì)量。

能源消耗管控。能源消耗管控是指對(duì)企業(yè)生產(chǎn)線各關(guān)鍵環(huán)節(jié)能耗排放和輔助傳動(dòng)輸配環(huán)節(jié)

n勺實(shí)時(shí)監(jiān)控，搜集生產(chǎn)線、關(guān)鍵環(huán)節(jié)能耗等有關(guān)數(shù)據(jù)，建立能耗仿真模型，進(jìn)行多維度能耗模

型仿真預(yù)測(cè)分析，獲得生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的節(jié)能空間數(shù)據(jù)，協(xié)同操作智能優(yōu)化負(fù)荷與能耗平衡，從

而實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)線柔性節(jié)能降耗減排，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯禒顩r，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的能

源消耗實(shí)時(shí)優(yōu)化。

(2)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

協(xié)同研發(fā)與制造。協(xié)同研發(fā)與制造重要是基千統(tǒng)一H勺設(shè)計(jì)平臺(tái)和制造資源信息平臺(tái)，集成

設(shè)計(jì)工具庫(kù)、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)及制造企業(yè)生產(chǎn)能力信息，不一樣地區(qū)的企業(yè)或分支機(jī)構(gòu)可以通

過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)設(shè)計(jì)平臺(tái)獲取相似日勺設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，也可獲得同類制造企業(yè)閑置生產(chǎn)能力，

實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)協(xié)同、多任務(wù)并行、多企業(yè)合作時(shí)異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造規(guī)定。

供應(yīng)鏈配送體系優(yōu)化。供應(yīng)鏈配送體系優(yōu)化重要是通過(guò)RFID等產(chǎn)品電子標(biāo)識(shí)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)

技術(shù)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得供應(yīng)商、庫(kù)存、物流、生產(chǎn)、銷售等完整產(chǎn)品供應(yīng)鏈的大數(shù)據(jù)，運(yùn)

用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定采購(gòu)物料數(shù)量、運(yùn)送時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈優(yōu)化。

(3)個(gè)性化定制中的丁7k大數(shù)據(jù)應(yīng)用

顧客需求挖掘。顧客需求挖掘重要指建立顧客對(duì)商品需求口勺分析體系，挖掘顧客深層次

的需求，并建立科學(xué)的商品生產(chǎn)方案分析系統(tǒng)，結(jié)合顧客需求與產(chǎn)品生產(chǎn)，形成滿足消費(fèi)者預(yù)

期的各品類生產(chǎn)方案等，實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)I向預(yù)知性判斷。

個(gè)性化定制生產(chǎn)。個(gè)性化定制生產(chǎn)重要指采集客戶個(gè)性化需求數(shù)據(jù)、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、

外部環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，建立個(gè)性化產(chǎn)品模型，將產(chǎn)品方案、物料清單、工藝方案通過(guò)制造執(zhí)行

系統(tǒng)迅速傳遞給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行產(chǎn)線調(diào)整和物料準(zhǔn)備，迅速生產(chǎn)出符合個(gè)性化需求的定制化產(chǎn)

（4）服務(wù)化延伸中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

產(chǎn)品遠(yuǎn)程服務(wù)。產(chǎn)品遠(yuǎn)程服務(wù)是指通過(guò)搭建企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)平臺(tái)，圍繞智能裝備、智能家居、

可穿戴設(shè)備、智能聯(lián)網(wǎng)汽車等多類智能產(chǎn)品，采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)，建立產(chǎn)品性能預(yù)測(cè)分析模型，提

供智能產(chǎn)品的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、診斷與運(yùn)維服務(wù)，發(fā)明產(chǎn)品新的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型.

（四）存在的問(wèn)題

工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要障礙在千如下幾點(diǎn)：一是企業(yè)數(shù)據(jù)源較差，尤其是對(duì)千機(jī)器設(shè)備、

生產(chǎn)線等實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集數(shù)量、類型、精度以及頻率方面存在較大提高空間。二是企業(yè)間和

企業(yè)內(nèi)部部門間信息孤島普遍存在，數(shù)據(jù)的交互、共享和集成存在很大障礙，數(shù)據(jù)融合應(yīng)用價(jià)

值難以有效挖掘運(yùn)用。三是缺乏工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用成熟模式和燈塔式項(xiàng)目，盡管某些先進(jìn)企業(yè)正

在進(jìn)行工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的嘗試，但仍處在初級(jí)階段，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累不多，尚未形成行業(yè)應(yīng)用推

廣模式。四是工業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)犍技術(shù)、軟件平臺(tái)產(chǎn)品，以及系統(tǒng)集成和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力仍然有待加

強(qiáng)，安全可控能力局限性。

（五）發(fā)展趨勢(shì)

伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用不停深入，數(shù)據(jù)H勺價(jià)值與作用將越來(lái)越凸顯，數(shù)據(jù)分析將向

工業(yè)各環(huán)節(jié)滲透，預(yù)測(cè)、決策、控制等更智能日勺應(yīng)用成為發(fā)展方向，最終構(gòu)成從數(shù)據(jù)采集到設(shè)備、

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及企業(yè)運(yùn)行管理優(yōu)化的閉環(huán)。工業(yè)數(shù)據(jù)未來(lái)將展現(xiàn)出如下幾種發(fā)展方向：一是跨層次

跨環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)整合。目前工業(yè)數(shù)據(jù)水平來(lái)看分散在研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理.、企業(yè)經(jīng)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，

垂直來(lái)看分散在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、企業(yè)管理（MES、ERP）等不一樣層次，下一步數(shù)據(jù)在垂直和水平兩

個(gè)方向都需要整合，為全局視圖分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其中語(yǔ)義技術(shù)將發(fā)揮重要作用，運(yùn)用語(yǔ)義

可以對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的含義進(jìn)行標(biāo)注，使數(shù)據(jù)在異構(gòu)系統(tǒng)之間可以被對(duì)的理解和處理。二是

數(shù)據(jù)在邊緣的智能處理。在靠近數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)融合計(jì)算、存儲(chǔ)與控制等功

能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的邊緣處理、分析與過(guò)濾，以滿足工'也生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)連接、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)分析、

安全隱私等需求，并可以與云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。三是基于云平臺(tái)數(shù)據(jù)集成管理。將數(shù)據(jù)匯聚起來(lái)，

上傳至I云計(jì)算平臺(tái)詵行分析處褒,是未關(guān)的主流方向,基干成熟的、經(jīng)照證的技術(shù)以及大數(shù)推

平臺(tái)梟支攆工業(yè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)滓梗、茲提抽I5EIL、杳包算,與傳統(tǒng)實(shí)改數(shù)捱庫(kù)、關(guān)系數(shù)娓

隹利M叩豹根源鏤應(yīng)用.星云化的TW大狗根平臺(tái)和建的主流方向。四早深府卻抿分所憐根，

知識(shí)嶇動(dòng)的分析方法,建立在工業(yè)系疏E勺筋理化學(xué)原理、工藝及管理經(jīng)瞼等知識(shí)之上。數(shù)據(jù)驅(qū)

疝的分析片法.宇仝在和娓空詞巾涌襯笠法耳與柳仆和知識(shí)。人夾的為展擋他早事務(wù)的洛基彳

知識(shí)的方法與數(shù)據(jù)嶇動(dòng)方法融合、滿足工業(yè)數(shù)據(jù)分析對(duì)高罟信度的翦求。五杲數(shù)據(jù)可視化。51

。加繆、牛產(chǎn)濡程、仝生產(chǎn)周期勢(shì)加直的字仍梯型.并涉行用加伊星印.他年產(chǎn)管理造、系舔

開(kāi)發(fā)N和用戶能夠更加有雙全面地解相關(guān)信息，豆憚2il、生產(chǎn)、產(chǎn)品流通二交易、產(chǎn)品服

務(wù)矯環(huán)節(jié)的決淡水平,

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系框架

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全需求可從工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)視角分析。從工業(yè)視角看，安全的重點(diǎn)是保障

智能化生產(chǎn)的持續(xù)性、可靠性，關(guān)注智能裝備、工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)叫安全：從互聯(lián)網(wǎng)視角看，

安全重要保障個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同以及服務(wù)化延伸等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的安全運(yùn)行以提供持續(xù)

的服務(wù)能力，防止重要數(shù)據(jù)n勺泄露，重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)數(shù)據(jù)安全以及智能

產(chǎn)品的服務(wù)安全。因此，從構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系考慮，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系框架重要包

括五大重點(diǎn)，設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)安全，如圖II所示。

工廠外網(wǎng)

五大安全重點(diǎn)

說(shuō)同業(yè)務(wù)產(chǎn)品黑務(wù)

定制業(yè)務(wù)設(shè)備安全

④:應(yīng)用安全1.

工業(yè)云平臺(tái)（公褥云.大收媚分析）2.阿絡(luò)安全

軟件安全/

3.控制安全

;?平臺(tái)要4

4.應(yīng)用安全

智能工廠

PLM.5.數(shù)據(jù)安全

②V1

I少網(wǎng)絡(luò)安甘7、3⑤

數(shù)據(jù)安全

?工廠外網(wǎng)安全?.工業(yè)云平臺(tái)里羽云,數(shù)據(jù)集成應(yīng)期

?生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)安全

?工內(nèi)網(wǎng)安全

T?生產(chǎn)操作敦想安全

?工廠外部數(shù)據(jù)安全

③:控制安全SCADADCSFCS

:二二I

①:設(shè)備安全錯(cuò)短恰第口工業(yè)機(jī)熱人儀表管鞋產(chǎn)品