2017-工业互联网体系架构报告_45页_19mb

工业互联网体系架构总结

核心内容

工业互联网是新一代信息技术与工业系统深度融合形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键基础设施。其本质是通过网络互联、数据驱动和安全保障，实现工业系统的全面感知、实时传输、快速计算与智能分析，从而推动智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化转型。

主要观点

1. 工业互联网的内涵

   • 工业互联网以网络、数据和安全为基础，实现工业全要素、全领域、全产业链、全价值链的深度融合。
   • 它涵盖机器、原材料、控制系统、信息系统、产品和人之间的互联互通。

2. 与智能制造的关系

   • 智能制造是工业互联网的重要应用目标，工业互联网为其提供共性基础设施和能力支撑。
   • 智能制造的实现依赖于工业制造技术和工业互联网技术的协同。

3. 工业互联网体系架构

   • 体系架构分为网络、数据和安全三大核心部分，形成闭环优化体系。
   • 通过数据采集、处理、建模与分析，实现对生产、运营和用户需求的智能优化。

4. 网络体系

   • 工厂内部网络向IP化、无线化、扁平化和灵活组网发展，采用SDN、IPv6等技术。
   • 工厂外部网络需支持大规模终端接入、多业务平面、百万级用户隔离和高质量服务保障。
   • 工业互联网网络体系包括网络互联、地址与标识解析、应用支撑三个主要部分。

5. 数据体系

   • 工业大数据具有体量大、分布广、结构复杂、处理速度快、置信度高等特征。
   • 数据体系包括数据采集与交换、数据预处理与存储、数据建模、数据分析与决策控制等模块。
   • 工业大数据应用覆盖智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸等多个场景。

6. 安全体系

   • 工业互联网安全涵盖设备、网络、控制、数据和应用五个方面。
   • 安全体系框架包括安全隔离、动态防御、信息安全与功能安全融合、灵活安全机制和数据分类分级保护等。
   • 面对日益复杂的网络环境和攻击方式，需构建多层次、多维度的安全保障机制。

关键信息

网络体系

• 工厂内部网络

  • 当前为“两层三级”结构，由OT网络和IT网络组成。
  • 存在技术标准不统一、信息死角、静态配置等问题。
  • 趋势为扁平化、IP化、无线化、灵活组网。
  • 目标架构包括IT网络、OT网络、智能设备连接、无线接入和SDN组网。

• 工厂外部网络

  • 需要支持百亿终端接入、百级业务平面、百万级用户隔离等。
  • 面临网络性能、承载能力、安全威胁和地址空间等挑战。
  • 趋势为5G、SDN、NFV等新技术支撑。
  • 目标架构包括IPv6公众互联网、SDN工业专网、泛在无线接入和云平台接入。

标识与地址体系

• 标识解析系统

  • 工业互联网中的标识类似于互联网的域名，用于识别产品、设备等。
  • 标识解析系统实现标识到地址或信息服务器的映射。
  • 存在功能兼容性、性能、安全、管控等挑战。
  • 趋势为从私有标识到公共标识，支持跨企业、跨行业、跨地区信息交互。

• IPv6应用

  • IPv6是解决工业互联网地址枯竭问题的必然选择。
  • 支持海量终端接入，提供全球唯一地址，提升数据交互与信息整合能力。

应用支撑体系

• 工业云平台

  • 工业云平台分为工厂云平台、工业云平台和混合云三种方式。
  • 支持数据存储、分析、服务化封装与集成。
  • 需要支持多种应用使能技术，如OPC-UA、MQTT、XMPP等。

• 服务化封装与集成

  • 推动设备与系统功能的抽象与封装，便于服务调用。
  • 需要引入语义技术，提升异构系统间的协同能力。

数据体系

• 数据采集与处理

  • 数据采集包括现场设备、生产环境、工业控制系统等。
  • 数据处理需通过边缘计算、云平台实现分布式分析和实时优化。

• 数据应用场景

  • 智能化生产：虚拟设计与制造、工艺优化、设备预测维护、生产排程、产品质量优化、能源管控。
  • 网络化协同：协同研发、供应链优化。
  • 个性化定制：用户需求挖掘、定制化生产。
  • 服务化延伸：产品远程服务、智能产品服务。

安全体系

• 安全需求

  • 从工业和互联网两个视角保障系统安全。
  • 包括设备安全、网络安全、控制安全、数据安全和应用安全。

• 安全实施

  • 工厂内外需部署防火墙、入侵检测、安全认证等措施。
  • 采用SDN、大数据等技术构建动态、多层安全防护体系。
  • 强化智能产品和数据传输的安全性，包括安全加固、加密传输等。

附件与图示

• 术语与定义

  • 包括工业互联网、智能制造、众包众创、个性化定制、协同设计、协同制造、柔性制造、精准营销、供应链协同、垂直电商、智能机器、边缘计算、标识、解析、根服务器等。

• 图目录

  • 包括工业互联网业务视图、体系架构、网络互联、数据体系、安全体系等，直观展示各体系的结构和关系。

总结

工业互联网的发展是一个长期演进的过程，其体系架构、网络、数据与安全相互交织，共同支撑工业智能化变革。未来的发展方向包括IP化、无线化、扁平化、云化、服务化、数据驱动等，同时需解决技术标准、安全防护、数据集成等关键问题。通过构建全面、开放、智能的工业互联网体系，实现从制造到服务的全面转型，提升生产效率、降低运营成本、推动产业升级。