2017-工业互联网产业联盟_工业互联网产业架构_45页_19mb

工业互联网体系架构研究报告总结

核心内容

工业互联网是互联网与新一代信息技术（如物联网、云计算、大数据、人工智能等）与工业系统全方位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。其本质是通过机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联，实现工业数据的全面感知、实时传输、快速处理与高级建模分析，从而推动智能控制、运营优化与生产组织方式变革。

工业互联网的三大核心要素为网络、数据和安全，三者共同支撑工业智能化发展。其中，网络是基础，数据是核心，安全是保障。工业互联网将构建三个优化闭环：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

• 工业互联网是智能制造的关键基础，为智能制造提供共性基础设施和能力。
• 智能制造依赖于工业互联网实现数据驱动的智能决策和控制。
• 工业互联网支撑智能制造在设计、生产、管理、服务等环节的智能化发展。

2. 工业互联网体系架构

• 体系架构包括网络、数据、安全三大核心部分。
• 工业互联网的业务需求可从工业视角和互联网视角进行分析。
• 工业视角侧重于生产系统的智能化，互联网视角侧重于商业系统的变革与融合。
• 工业互联网将构建数据驱动的智能闭环，实现从设备到商业的全面优化。

3. 工业互联网网络体系

• 工厂内部网络由IT网络和OT网络构成，呈现“两层三级”的结构。
• 存在的问题包括：技术标准不统一、网络覆盖不足、静态配置难以满足柔性生产需求。
• 发展趋势包括：扁平化、IP化、无线化、灵活组网，其中IPv6将广泛应用于工业互联网。
• 工厂外部网络需支持大规模终端接入、服务质量保障、安全可靠、灵活组网等能力，5G、SDN等新技术将发挥关键作用。

4. 工业互联网数据体系

• 工业大数据是工业互联网的核心，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、决策与控制应用五个层次。
• 数据应用场景包括：智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸。
• 存在的问题包括：数据孤岛、缺乏成熟模式、技术能力不足。
• 发展趋势包括：跨层次数据整合、边缘计算、云平台数据集成、语义技术应用、深度数据挖掘与可视化。

5. 工业互联网安全体系

• 安全体系包括设备安全、网络安全、控制安全、应用安全、数据安全。
• 安全体系需应对网络攻击、数据泄露、控制失效、系统兼容性差等问题。
• 发展趋势包括：内嵌安全机制、动态网络安全防御、信息安全与功能安全融合、灵活安全能力、数据分类分级保护。

关键信息

1. 实施路径

• 网络互联：包括工厂内部和外部网络的改造与建设，需实现设备与系统的互联，采用SDN、IPv6、无线通信等技术。
• 标识解析：需建立统一的标识体系，支持异构系统的互联互通，实现产品全生命周期管理。
• 应用支撑：通过云平台实现数据集成、分析与应用，包括工厂云平台、工业云平台、混合云模式。
• 数据实施：需构建全面的数据采集与流动体系，实现数据的多级处理与分析，支撑智能应用。
• 安全实施：需建立综合安全防护体系，包括防火墙、加密传输、安全认证、大数据安全等。

2. 参与单位与专家

• 指导单位：工业和信息化部
• 牵头单位：中国信息通信研究院
• 参与单位：包括中国电信、华为、中兴、阿里云、海尔、三一重工、清华大学等
• 编写组成员：包括余晓晖、李海花、蒋昕昊、于海斌、王建民、吴澄等30多位院士及专家

3. 未来发展方向

• 工业互联网将推动智能制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新模式。
• 未来需实现网络、数据、安全三者深度融合，构建统一的、开放的、可扩展的工业互联网生态系统。
• IPv6、5G、SDN、边缘计算、大数据、语义技术、标识解析等将成为工业互联网发展的关键技术支撑。

附件内容

• 附件1：术语与定义
  提供了工业互联网相关术语的中英文对照及定义，如工业互联网、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。

• 附件2：缩略语
  包括工业互联网相关术语的缩略语，如IaaS、PaaS、SaaS、OPC、MES、ERP、DNS、IPv6、SDN、NFV、MPLS、ONS、DONA、Handle、DNS、Wi-Fi、Zigbee、WIA-PA、WirelessHART、ISA100.11a、NB-IoT、5G、MQTT、AMQP、CoAP、XMPP等。

图表目录

• 图1：工业互联网业务视图
• 图2：工业互联网体系架构
• 图3：工业互联网互联示意
• 图4：工业互联网整体网络体系目标框架
• 图5：工厂网络连接现状
• 图6：工厂内部网络目标架构
• 图7：工厂外部网络目标架构
• 图8：工业互联网应用支撑体系
• 图9：工业互联网数据体系参考架构
• 图10：工业互联网大数据技术应用示意
• 图11：工业互联网安全体系
• 图12：现阶段工业系统实现架构
• 图13：工业互联网目标实现架构
• 图14：网络互联的实施
• 图15：标识解析的实施
• 图16：工厂云平台的实施
• 图17：工业云平台的实施
• 图18：混合云的实施
• 图19：工业互联网数据的实施
• 图20：工业互联网安全的实施

总结

工业互联网是推动工业智能化的重要基础设施，其发展涉及网络、数据、安全三大核心要素。随着新一代信息技术与工业深度融合，工业互联网将实现生产流程优化、协同制造、个性化定制、服务化转型等多方面的变革。未来的发展趋势包括IPv6普及、5G应用、SDN部署、边缘计算、云平台整合、数据语义化、安全机制融合等。工业互联网的发展将依赖多方协作，包括政府、企业、科研机构等，推动其在技术、标准、应用、安全等方面持续完善和演进。