工业物联网白皮书-中国电子技术标准化研究院-2017.9-44页-11mb

工业物联网白皮书（2017版）总结

核心内容

工业物联网是支撑智能制造的一套使能技术体系，其核心在于通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，从而构建服务驱动型的新工业生态体系。工业物联网具有六大典型特征：智能感知、泛在连通、精准控制、数字建模、实时分析和迭代优化。

主要观点

• 工业物联网是智能制造的关键技术支撑，其发展与国家制造业转型升级战略密切相关。
• 工业物联网的发展背景包括国家战略推动、产业应用需求以及对传统制造模式的优化。
• 工业物联网的实施分为四个阶段：智能感知控制、全面互联互通、深度数据应用、创新服务模式。
• 工业物联网技术体系包括感知控制技术、网络通信技术、信息处理技术和安全管理技术。
• 工业物联网的产业现状呈现出终端智能化、平台生态化、标准体系化的发展趋势。
• 工业物联网标准工作仍处于起步阶段，面临互联互通、数据集成、资源封装和安全防控等挑战。

关键信息

一、发展背景

• 发展现状：工业物联网推动传统产业转型升级，成为智能制造的重要支撑。
• 发展需求：满足生产效率提升、资源优化配置、设备预测性维护等需求。
• 发展意义：助力智能制造发展，推动生产模式向服务型、创新型转变。

二、内涵与特征

• 本质：工业物联网是物联网在工业领域的应用，具有泛在连通、数字建模、实时分析等特征。
• 阶段：
  1. 智能感知控制
  2. 全面互联互通
  3. 深度数据应用
  4. 创新服务模式
• 价值：
  1. 提升数据价值
  2. 优化资源配置
  3. 升级服务模式
  4. 激发产业创新

三、技术现状

• 参考体系架构：包括用户域、目标对象域、感知控制域、服务提供域、运维管控域和资源交换域。
• 技术体系：
  • 感知控制技术：传感器、RFID、工业控制等。
  • 网络通信技术：工业以太网、短距离无线通信、低功耗广域网等。
  • 信息处理技术：数据清洗、分析、建模、存储等。
  • 安全管理技术：加密认证、防火墙、入侵检测等。
• 技术趋势：
  1. 终端智能化：传感器设备微型化、智能化，控制系统开放性提升。
  2. 连接泛在化：工业设备与系统实现全面互联，形成多协议融合的通信环境。
  3. 计算边缘化：边缘计算技术应用，提升数据处理效率与安全性。
  4. 网络扁平化：简化系统架构，提升性能与降低维护成本。
  5. 服务平台化：工业物联网平台向开放、灵活、可扩展方向发展。

四、产业现状

• 终端产业：
  • 传感器市场增长迅速，全球由美日德主导，我国企业如汉威电子、清华研究院等逐步崛起。
  • 工业控制市场由国外厂商主导，但国产PLC和DCS企业如和利时、浙大中控等正快速提升市场份额。
• 平台产业：
  • 国内外企业积极布局工业物联网平台，如西门子MindSphere、通用电气Predis、树根互联根云等。
  • 国内平台如三一重工根云、海尔COSMOPlat、航天科工INDICS等也积极发展。
  • 平台需具备高扩展性、安全性、灵活性等能力。

五、标准现状

• 国内外标准化工作：
  • 国际标准组织如ITU-T、ISO/IEC JTC1等已开展相关工作。
  • 我国已发布《物联网参考体系结构》《物联网术语》等标准，推动工业物联网标准化进程。
• 标准重点领域：
  • 传感器及仪器仪表标准：确保设备互操作性与数据一致性。
  • 控制类标准：规范PLC和DCS等技术，提升系统兼容性。
  • 工业以太网标准：推动系统互联互通。
  • 工业无线网络标准：促进连接泛在化。
  • 信息集成标准：实现设备与系统间的数据整合。
  • 信息安全标准：提升工业控制系统的安全防护能力。
• 待解决的问题：
  • 整体布局标准化任务，分阶段推进。
  • 解决网络互联互通、数据异构集成等基本技术问题。
  • 规范资源数据封装，构建良好的应用创新生态环境。
  • 构建工业物联网安全环境，防范控制安全问题。

六、应用案例

1. 服务模式创新—机床物联网租赁应用

   • 基于iSESOL平台，实现设备数据采集、行业大数据分析和业务决策支持。
   • 构建三层网络架构，支持远程监控、按需付费、即时结算等新商业模式。
   • 提升设备利用率，优化资源配置。

2. 金融领域创新—基于工业物联网的新保险模式

   • 基于设备运行数据，建立设备质量评估模型，用于保险产品的定价与风险评估。
   • 推动“装备+数据+金融”的闭环商业模式，挖掘工业大数据的金融价值。

3. 生产工艺优化—轧辊磨削自动控制

   • 应用RFID、智能控制等技术，实现轧辊全生命周期管理。
   • 优化生产流程，提升生产效率，降低人工错误率和生产成本。

4. 智能物流应用—基于工业物联网的物流自动化

   • 通过AGV、码垛机器人、RFID等技术，实现仓储物流自动化。
   • 构建集中式信息架构，提升物流管理效率与准确性。

致谢

本白皮书由中国电子技术标准化研究院牵头，联合多家企业与科研机构共同编写，感谢赵敏、林雪萍等专家的指导与建议，以及清华大学、浙江大学、华为等单位的积极参与与支持。