2016年-中国信通院_工业互联网体系架构版本10_44页_18mb

工业互联网体系架构总结（版本1.0）

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。其核心特征在于实现机器、原材料、控制系统、信息系统、产品和人之间的网络互联，通过对工业数据的全面感知、实时传输、快速处理和高级建模分析，推动智能控制、运营优化和生产组织方式变革。

工业互联网主要由“网络”、“数据”和“安全”三大体系构成，分别支撑工业系统的互联互通、智能化发展和安全保障。三大体系共同构建了工业互联网的优化闭环，包括机器设备运行优化、生产运营优化、企业协同与服务优化。

主要观点

1. 工业互联网与智能制造的关系

   • 智能制造是工业互联网的重要应用方向，其依赖于工业互联网提供的网络、数据、安全等基础能力。
   • 工业互联网是智能制造实现的关键基础设施，支撑其变革与升级。

2. 工业互联网的体系架构

   • 工业互联网的体系架构由网络、数据和安全三大核心组成，形成数据驱动的智能化闭环。
   • 网络负责数据传输与信息交互，数据是智能化的核心，安全则是保障体系稳定运行的基础。

3. 工业互联网网络体系

   • 工厂内部网络呈现“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、网络覆盖不足、组网方式不够灵活等问题。
   • 工厂外部网络面临网络性能、承载能力、安全威胁和地址空间不足等挑战，需引入5G、SDN、NFV等新技术提升性能与安全性。

4. 工业互联网数据体系

   • 工业大数据涵盖现场设备数据、生产管理数据和外部数据，具有体量大、结构复杂、处理速度快等特点。
   • 数据体系包括采集、预处理、建模、分析和决策应用五个层级，支持智能化生产、协同制造、个性化定制和服务化延伸等场景。

5. 工业互联网安全体系

   • 安全体系涵盖设备、网络、控制、数据和应用安全，构建了从边界防护到纵深防御的多层次安全保障机制。
   • 面临的安全问题包括设备暴露于网络攻击、网络动态变化带来的挑战、控制与信息系统的融合导致的安全风险等。

关键信息

网络体系

• 工厂内部网络：需实现IP化、无线化和灵活组网，支持OPC-UA、MQTT等协议。
• 工厂外部网络：需支持百亿终端接入、百万用户隔离、百级业务平面等，推动5G、SDN、IPv6等技术应用。
• 标识解析体系：包括私有和公共两种路径，如ONS、Handle等，需支持异构兼容性和高效性，同时推动公平对等的治理模式。

数据体系

• 工业大数据特征：数据体量大、分布广泛、结构复杂、处理速度快、置信度要求高。
• 数据应用场景：涵盖智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸，推动数据闭环与全局优化。
• 数据实施方向：包括数据采集、边缘计算、云平台集成、数据反馈闭环等。

安全体系

• 安全框架：包括设备安全、网络安全、控制安全、数据安全和应用安全，构建多层级防护体系。
• 安全实施措施：包括边界防护、动态安全策略、边缘与云安全协同、基于大数据的安全分析等。
• 安全挑战：随着系统开放，面临网络攻击、数据泄露、控制失灵等风险，需加强安全机制与技术的融合。

发展趋势

1. 网络：扁平化、IP化、无线化、灵活组网，IPv6将成为主流。
2. 数据：边缘计算与云平台结合，实现数据的实时处理与全局分析，推动数据驱动的智能决策。
3. 安全：信息安全与功能安全融合，采用动态防御机制、内嵌安全能力、大数据安全分析等，构建全面的安全防护体系。

实施路径

1. 网络互联实施：包括现场级、车间级、企业级互联，支持多种通信方式，如工业以太网、无线技术等。
2. 标识解析实施：推动标识系统建设，实现产品全生命周期管理与跨系统信息交互。
3. 应用支撑实施：包括工厂云平台、工业云平台和混合云三种方式，推动数据集成、服务化封装与应用支撑。
4. 数据实施：通过边缘计算和云平台实现数据采集、处理与分析，形成数据闭环，支持智能决策与优化。
5. 安全实施：部署防火墙、入侵检测、安全认证、数据加密等技术，构建多层次安全防护体系。

总结

工业互联网是推动工业智能化的重要基础设施，其发展将带来生产、协同、定制和服务模式的变革。体系架构涵盖网络、数据和安全三个维度，构建了从设备到云平台的全方位支撑体系。未来，工业互联网将依赖IPv6、5G、SDN、边缘计算、大数据等技术，实现更加开放、智能和安全的工业生态。同时，其发展需要标准制定、技术融合、产业协同等多方面的努力，以实现长期健康发展。