工业互联网体系架构

工业互联网体系《架构2.0》正式发布作者：杨蓉来源：《计算机与网络》2020年第09期近两年，我国工业互联网发展已由概念普及与技术验证步入规模化推广阶段，重点行业的应用实践与创新探索持续深化，5G、人工智能等新技术也加速融入并不断拓宽工业互联网的内涵与赋能潜力。

随着工业互联网的深入发展，产业界急需一套具有实践借鉴意义的方法论，指导其开展工业互联网的技术创新、应用推广与生态建设。

为此，工业互联网产业联盟在工业和信息化部的指导下，联合广大成员单位，历经3年时间，在2016年发布的工业互联网体系架构（版本1.0）基础上，研究制定了《工业互联网体系架构（版本2.0）》（以下简称《架构2.0》）。

《架构2.0》于2019年10月份在联盟内发布后，获得业界的广泛采纳和应用，有力推动了工业互联网的产业实践和创新发展。

在进一步总结实践经验的基础上，工业互联网产业联盟现正式对外发布《架构2.0》。

《架构2.0》在继承版本1.0核心理念、要素和功能體系的基础上，从业务、功能和实施等三个角度重新定义了工业互联网的参考架构，有以下三个特点：一是构建了由业务需求到功能定义再到实施架构的层层深入的完整体系其核心是从工业互联网在促进产业发展中的作用与路径出发，指引企业明确自己的数字化转型商业目标与业务需求，进而确定其工业互联网的核心功能与实施框架。

二是突出数据智能优化闭环的核心驱动作用进一步明确了工业互联网在实现物理空间与数字空间虚实交互与分析优化中的核心作用，定义了其功能层级与关键要素，以此指导企业在设备、产线、企业和产业等不同层级、不同领域构建精准决策与智能优化能力，推动产业智能化发展。

三是指导行业应用实践与系统建设在充分考虑企业现有基础与转型需求基础上，结合国内外企业大量已开展实践的相关经验，提出网络、标识、平台和安全的实施部署方式，指导企业开展工业互联网关键系统建设和技术选型。

当前《架构2.0》在工业互联网应用探索中已开始发挥重要引领作用，为政府、企业、科研机构和投资者等各方提供指引和参考。

工业互联网平台建设方案第一章工业互联网平台概述 (3)1.1 工业互联网平台定义 (3)1.2 工业互联网平台发展现状 (3)1.2.1 国内发展现状 (3)1.2.2 国际发展现状 (3)1.3 工业互联网平台发展趋势 (4)1.3.1 技术融合加速 (4)1.3.2 应用场景拓展 (4)1.3.3 产业生态建设 (4)1.3.4 政策支持加强 (4)第二章平台规划与设计 (4)2.1 平台建设目标与任务 (4)2.2 平台功能模块设计 (5)2.3 平台架构设计 (5)第三章技术选型与集成 (6)3.1 关键技术选型 (6)3.1.1 数据采集与传输技术 (6)3.1.2 数据存储与管理技术 (6)3.1.3 数据分析与挖掘技术 (6)3.2 技术集成与优化 (6)3.2.1 系统架构设计 (7)3.2.2 数据集成与治理 (7)3.2.3 应用集成与优化 (7)3.3 技术创新与升级 (7)3.3.1 创新技术研究 (7)3.3.2 技术升级与迭代 (7)第四章平台数据治理 (8)4.1 数据采集与存储 (8)4.1.1 数据采集 (8)4.1.2 数据存储 (8)4.2 数据清洗与处理 (8)4.2.1 数据清洗 (8)4.2.2 数据处理 (9)4.3 数据分析与挖掘 (9)4.3.1 数据分析方法 (9)4.3.2 数据挖掘方法 (9)第五章平台安全与隐私保护 (9)5.1 安全策略制定 (9)5.1.1 安全目标与原则 (9)5.1.2 安全策略内容 (10)5.2 安全防护技术 (10)5.2.2 技术实施 (10)5.3 隐私保护措施 (11)5.3.1 隐私保护原则 (11)5.3.2 隐私保护措施 (11)第六章平台运营与管理 (11)6.1 运营模式设计 (11)6.1.1 运营目标 (11)6.1.2 运营模式架构 (11)6.1.3 运营策略 (11)6.2 运营团队建设 (12)6.2.1 团队架构 (12)6.2.2 人员配置 (12)6.2.3 人员培训与激励 (12)6.3 平台绩效评估 (12)6.3.1 评估指标体系 (12)6.3.2 评估方法 (12)6.3.3 评估周期与反馈 (12)第七章产业生态构建 (13)7.1 产业链整合 (13)7.1.1 整合目标与原则 (13)7.1.2 整合策略与措施 (13)7.2 生态圈构建 (13)7.2.1 生态圈内涵 (13)7.2.2 生态圈构建策略 (13)7.3 合作伙伴关系管理 (14)7.3.1 合作伙伴选择原则 (14)7.3.2 合作伙伴管理措施 (14)第八章政策法规与标准体系 (14)8.1 政策法规支持 (14)8.1.1 政策背景 (14)8.1.2 政策体系 (14)8.1.3 政策实施效果 (15)8.2 标准体系构建 (15)8.2.1 标准体系概述 (15)8.2.2 标准体系构建原则 (15)8.2.3 标准体系内容 (15)8.3 行业自律与监管 (15)8.3.1 行业自律 (15)8.3.2 监管措施 (16)第九章平台推广与应用 (16)9.1 推广策略制定 (16)9.1.1 市场调研与分析 (16)9.1.2 定位与品牌建设 (16)9.1.4 优惠政策与激励措施 (16)9.2 应用场景拓展 (17)9.2.1 生产制造领域 (17)9.2.2 供应链管理领域 (17)9.2.3 设备维护领域 (17)9.3 成功案例分析 (17)9.3.1 某制造企业设备监控案例 (17)9.3.2 某物流企业库存管理案例 (17)9.3.3 某设备制造商远程诊断案例 (17)第十章项目实施与监测 (17)10.1 项目实施计划 (18)10.1.1 实施阶段划分 (18)10.1.2 实施任务分配 (18)10.1.3 实施时间安排 (18)10.2 项目进度监控 (18)10.2.1 进度报告 (18)10.2.2 项目例会 (19)10.2.3 进度调整 (19)10.3 项目效果评估与优化 (19)10.3.1 效果评估 (19)10.3.2 优化措施 (19)第一章工业互联网平台概述1.1 工业互联网平台定义工业互联网平台是指基于云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术，融合工业生产、设备管理、企业经营等多方面功能的综合性服务平台。

5G工业互联网的边缘计算技术架构与应用摘要：目前我国信息技术和我国工业化的不断发展，5G互联网技术发展也十分快速。

我国成功建立了现代化工业体系，并且成功地成为了世界第一的制造大国。

智能制造在近年来成为我国全新的产业并且逐渐的成为我国制造业转型升级的重要因素。

此外，5G技术的不断发展，也给工业化的进程注入了新的动力。

5G技术在工业互联网中有着高速率、低延时、大容量和移动性等优势，通过网络化以及智能化能够有效的降低工业成本，提高生产效率，推动我国的经济产业结构升级以及增强工业制造领域的市场竞争力。

关键词：5G；互联网计算应用；互联网计算架构引言5G和工业移动互联网技术是当前推动我国5G和5G工业移动互联网技术发展过程中的一个热点与关注焦点，工业移动互联网和5G产业中都已经引入了一些边缘化和计算机的技术，但是两个着眼点却没有所谓的不同。

本文分析了基于5G的云边缘工业计算的云端工业移动互联网基础应用和技术发展现状情况，总结了边缘工业移动互联网和云边缘边端计算相关技术基础架构，在此技术基础上分别给出云边端计算协同的5G边缘工业移动互联网和云边缘边端计算相关技术基础架构。

1工业互联网应用我国对于工业化智能互联网主要包括工业智能化智慧生产、个性化智能定制、网络化智能协同和工业服务化智能延伸4类主要技术应用。

（1）应用智能化企业生产：智能是一种面向智能企业内部的智能生产流程制造和运维管理的一种智能化生产应用，典型的其应用企业场景主要包括三大智能企业生产流程管理、生产基础设施/作业环境监测、智能生产厂内优化物流、智能生产流程优化管理。

智能化企业生产系统涉及大型企业管理MES、WMS管理系统、物联网与大数据采集信息传输与数据分析、自动化无人驾驶、机器人等高新技术广泛应用。

（2）企业个性化平台定制：它是面向大型企业和个人用户之间的一种智能化移动互联与交互融合应用，典型企业应用开发场景为企业模块化平台定制、开放式平台定制。

可编辑修改精选全文完整版工业互联网架构白皮书知识考核一、不定项选择题1.等保2.0提出的基本原则有（）*A.分等级保护√B.突出重点√C.整体防护D.积极防御√E.综合防护√2.2020年5月22日，《2020年国务院政府工作报告》提出，重点支持“两新一重”建设，其中“两新”是指（）*A.新型基础设施建设√B.新型城镇化建设√C.新型工业体系建设D.新型互联网+建设3.工业互联网安全体系架构，基于安全需求，从哪些角度出发进行的设计。

（）*A.利益相关者√B.垂直行业√C.动态风控D.安全视角√4.工业互联网安全体系架构从安全视角看，可以从哪几个视图来构建工业互联网安全体系。

（）*A.安全业务√B.安全功能√C.安全实施√D.安全技术√5.随着工业互联网安全攻击日益呈现出的新型化、多样化、复杂化，现有的工业互联网安全暴露出哪些问题（）*A.数据隐私和数据安全防护缺乏有效手段√B.工业生产迭代周期短，存量设备可以快速进行安全防护升级换代C.OT与IT两个领域人员融合较慢，安全意识急需提升√D.工业信息安全存在先天不足，安全防护能力难以快速提升√6.工业互联网安全产业发展趋势为（）*A.工业互联网产业政策持续向好√B.融合多领域技术的工业互联网安全解决方案涌现√C.工业互联网安全得到越来重视√D.工业互联网安全标准不断完善与发展√E.工业互联网安全人才需求持续增长√7.下面那项不是企业工业互联网云平台需要解决安全风险或难题（）[单选题] *A.云内更多东西访问，边界防护失效B.威胁态势无感知，虚拟层漏洞不易修复C.网络边界消失，硬件设备无法部署D.相较于外部攻击，内部人员攻击不会造成较大风险√8.工业互联网安全技术发展趋势为（）*A.工业互联网安全态势监测与感知将成为重要技术手段√B.工业互联网未知威胁防范√C.云平台成为安全防护的重点√D.内生安全防御和补偿式安全防御将长期并存√E.工业互联网安全防护自动化与智能化将不断发展√9.安全业务视图包含的维度有（）*A.行业维度√B.企业维度√C.建设维度√D.政府维度E.安全能力√10.建设维度的主要任务是（）*A.加强工业互联网安全公共服务能力B.构建工业互联网安全管理体系√C.提升企业工业互联网安全防护水平√D.强化工业互联网数据安全保护能力√11.企业维度的主要任务是（）*A.推动工业互联网安全责任落实√B.构建工业互联网安全管理体系C.提升企业工业互联网安全防护水平√D.强化工业互联网数据安全保护能力12.工业互联网主要由工业制造OT系统和信息IT系统构成，IT系统与OT系统存在的不同之处有（）*A.传统安全保护的是服务器、个人计算终端，工控安全保护的是工业控制设备√B.不同的工业场景，工控系统的应用方式区别较大，不同的工控系统、以及相同类工控系统但不同厂家设备，都有较大的差别。

制造业工业互联网平台解决方案第一章：概述 (3)1.1 制造业工业互联网平台简介 (3)1.2 发展背景与趋势 (3)1.3 平台架构与功能 (4)第二章：平台设计与架构 (4)2.1 平台总体架构设计 (4)2.2 关键技术选型 (5)2.3 系统模块划分 (5)第三章：数据采集与处理 (6)3.1 数据采集技术 (6)3.1.1 传感器采集 (6)3.1.2 工业以太网采集 (6)3.1.3 数据接口采集 (6)3.2 数据清洗与预处理 (6)3.2.1 数据清洗 (6)3.2.2 数据预处理 (7)3.3 数据存储与管理 (7)3.3.1 数据存储 (7)3.3.2 数据管理 (7)第四章：设备管理与优化 (7)4.1 设备接入与监控 (7)4.1.1 设备接入 (7)4.1.2 设备监控 (8)4.2 故障诊断与预测性维护 (8)4.2.1 故障诊断 (8)4.2.2 预测性维护 (8)4.3 设备功能优化 (8)4.3.1 设备参数优化 (8)4.3.2 设备运行策略优化 (8)4.3.3 设备维护保养优化 (8)第五章：生产管理与调度 (8)5.1 生产计划管理 (9)5.2 生产进度跟踪 (9)5.3 生产资源调度 (9)第六章：供应链协同 (10)6.1 供应商管理 (10)6.1.1 供应商选择与评估 (10)6.1.2 供应商关系维护 (10)6.1.3 供应商协同创新 (10)6.2 物流管理 (10)6.2.1 物流计划与调度 (10)6.2.2 物流跟踪与监控 (11)6.2.3 物流成本优化 (11)6.3 采购与库存管理 (11)6.3.1 采购计划与执行 (11)6.3.2 库存管理与优化 (11)6.3.3 供应链金融支持 (11)第七章：质量与安全监控 (11)7.1 质量数据采集与分析 (11)7.1.1 数据采集 (11)7.1.2 数据分析 (12)7.2 安全生产管理 (12)7.2.1 安全生产制度 (12)7.2.2 安全生产措施 (12)7.3 安全预警与应急响应 (12)7.3.1 安全预警 (12)7.3.2 应急响应 (13)第八章：能源管理与优化 (13)8.1 能源数据采集与监测 (13)8.2 能源消耗分析与优化 (13)8.3 节能减排策略 (14)第九章：智能制造与数字化工厂 (14)9.1 智能制造关键技术 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 工业大数据 (14)9.1.3 云计算 (15)9.1.4 物联网 (15)9.1.5 人工智能 (15)9.1.6 边缘计算 (15)9.2 数字化工厂建设 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 工厂设计 (15)9.2.3 设备选型 (15)9.2.4 生产管理系统 (15)9.2.5 数据分析与优化 (16)9.3 智能工厂运营与管理 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.2 设备管理 (16)9.3.4 人员管理 (16)9.3.5 安全管理 (16)第十章：平台实施与运营 (16)10.1 项目实施流程 (16)10.2 平台运维管理 (17)10.3 平台经济效益分析 (17)第一章：概述1.1 制造业工业互联网平台简介制造业工业互联网平台是一种新兴的信息技术，旨在实现制造业全要素、全流程、全生命周期的高度集成与协同。

Vol. 25 No. 12Dec. 2 0 19第25卷第12期2 0 19年12月计"机集成制造系统Computer Integrated Manufacturing SystemsDOI ： 10. 13196/j. cims. 2019. 12. 001工业互联网体系架构2.0余晓晖，刘 默，蒋昕昊,尹杨鹏，杨希,刘棣斐，张恒升,刘晓曼，池程(中国信息通信研究院，北京100191)摘 要：工业互联网正处于高速发展阶段，为工业数字化转型、经济高质量发展带来了新的支撑，已得到政府、产业界、学术界的广泛关注#与此同时，工业互联网跨学科、跨领域的复杂特征对构建统一的体系架构提出要求， 各国纷纷开展相应工作。

立足当前我国工业互联网发展现状，充分借鉴国外体系架构优点，从业务、功能、实施等层面出发，提出了具有我国特色的工业互联网综合性架构，指导工业互联网发展和实践。

最后，给出体系架构引领我国工业互联网发展的相关建议#关键词：工业互联网；体系架构；业务功能;应用实践中图分类号：TP393 文献标识码：AIndustrial Internet Architecture 2. 0YU Xiaohui ，LIUMo, JIANG Xinhao ，YIN Yangpeng ，YANGX$ LIUDifei ，ZHANG Hengsheng ，LIU Xiaoman ，CHI Ch e ng(China Academy of Information and Communications Technology ,Beijing 100191,China )Abstract ：The Industrial Internet is at a high-speeddevelopment stage ， bringing new support for industrial digitaltransformation and high-quality economic development ， which has attracted widespread attention from the govern ­ment ，industry and academia. At the same time ，the interdisciplinary and interdisciplinary complex characteristics of :ndustr:al Internet had requ:red the establ shment of un f:ed system arch tecture and countr:es were beg:nn:ng towork accordingly. Based on the current status of China's industrial Internet development ， by fully drawing on the advantagesofforeignsystemarchitectures acomprehensiveindustrialInternetarchitecturewithChinesecharacter-isticswasproposedtoguidethedevelopmentandpracticeofindustrialInternetfromtheaspectsofbusiness func ­tion andimplementation'Therelevantsuggestionsforthearchitecture weregiventoleadthe developmentof China's industrial Internet.Keywords ：industrial Internet ； architecture ； business functions ； application practiceo 引言当前，以新一代信息技术为驱动的数字浪潮正 深刻重塑经济社会的各个领域［1］，移动互联、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术与各产业深度 融合，推动生产方式、产品形态、商业模式、产业组织和国际格局深刻变革，并加速推进第四次工业革命 的孕育与发展。

附件工业互联网安全标准体系（2021年）一、工业互联网安全标准总体框架EA.分类分级安全防护EC.安全应用服务E.工业互联网安全EAA 分类分级定级指南EAB应用工业互联网工业企业安全ECA工业企业安全上云ECC 5G+工业互联网安全EAC工业互联网平台企业安全EAD工业互联网标识解析企业安全EAF工业互联网关键要素安全EB.安全管理EBC安全运维EBD安全评估EBA安全监测ECD密码应用EAE工业互联网企业数据安全ECE安全技术及产品应用EBB安全应急响应EBE安全能力评价ECB安全公共服务二、工业互联网安全标准建设方向。

工业互联网平台需要具备四个基本功能一、工业互联网内涵对于工业互联网业界比较认可的定义是：工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化和智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台。

工信部信息化和软件服务业司安筱鹏副司长则认为，从本质上看，工业互联网是通过构建精准、实时、高效的数据采集互联体系，建立面向工业大数据存储、集成、访问、分析、管理的开发环境，实现工业技术、经验、知识的模型化、标准化、软件化、复用化，不断优化研发设计、生产制造、运营管理等资源配置效率，形成资源丰富、多方参与、合作共赢、协同演进的制造业新生态。

站在制造企业的角度，e-works总编黄培认为，工业互联网是指工业互联的网，而不是工业的互联网。

在企业内部，要实现工业设备（生产设备、物流装备、能源计量、质量检验、车辆等）、信息系统、业务流程、企业的产品与服务、人员之间的互联，实现企业IT网络与工控网络的互联，实现从车间到决策层的纵向互联；在企业间，要实现上下游企业（供应商、经销商、客户、合作伙伴）之间的横向互联；从产品生命周期的维度，要实现产品从设计、制造到服役，再到报废回收再利用整个生命周期的互联。

不论是哪一种定义，工业互联网都可以用以下三句话来概括：第一，数据采集是基础。

起本质是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人员信息等要素进行实施高效采集和云端汇聚。

第二，工业PaaS是核心。

其本质是在现有成熟的IaaS 平台上构建一个可扩展的操作系统，为工业应用软件开发提供一个基础平台。

第三，工业APP是关键。

主要表现为面向特定工业应用场景，激发全社会资源推动工业技术、经验、只是和最佳实践的模型化、软件化、在封装，让用户可以通过对工业APP 的调用实现对特定制造资源的优化配置。

二、工业互联网平台体系架构从工业互联网定义来看，工业互联网平台需要具备四个基本功能。

一是需要实现将不同。

19网络通信技术Network Communication Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering在大数据、互联网、云计算等先进技术的支持下，人们的消费需求从大众化走向个性化，这时原先的批量化、单一化的大规模工业生产就无法充分满足人们的消费需求[1]。

同时粗放式的管理模式也使得工业生产的经营成本提升，经济效益难以保障。

在这种情况之下，工业积极寻求未来发展的方向，也就进一步催生了第四次工业革命，而工业互联网就是其中的核心和关键[2]。

基于云端融合的工业互联网体系结构设计能够提升工业的发展水平，使工业的生产与人们的需求更加契合，不仅提升资源的有效利用率，减少资源浪费，而且能够更好的满足人民对于美好生活的需求，提升人们的幸福感，促进社会的进步。

1 工业互联网体系结构基于云端融合的工业互联网体系，能够将工业生产中需要的资源和业务能力，以一种共享的形式传到云端，工业企业能够根据自己的实际需求进行使用。

这种模式之下对于云端的要求比较高，过去在“工业云+终端”的模式之下，实行的是“云端分离”的工业互联网模式，这种模式的优势和劣势都十分明显，首先就优势而言，能够有效的摆正安全性，是异构工业系统能够实现无缝对接，其次，就劣势而言，这种模式在应对千万级的用户和终端、复杂多变的工业场景感知、TB 级数据秒级处理的需求下就明显力不从心[3]。

针对这一问题，基于云端融合的工业互联网体系被人们提出，这种模式之下能够有效的促进工业云与生产实体之间实现高度的融合，促进工业生产能够实时、安全、准确的进行决策与控制，大大提升了工业的发展水平和生产效率。

在基于云端融合的工业互联网体系的建构过程中，需要重点解决以下几点核心环节。

（1）感知环节。

也就是说复杂的工业生产实体如何能够智能的识别、感知、采集生产相关的数据，这一项是重要的技术环节，提升数据支撑。

5G+工业互联网与工业融合架构及关键技术摘要：近年来，数字经济浪潮席卷全球，新一轮经济产业发生巨大变革，以5G、人工智能、大数据、区块链等新兴技术和工业深度融合，逐渐改变了工业生产和商业模式。

目前各国都在积极利用信息技术赋能工业生产，如我国“中国制造业2025”、德国“工业4.0”和美国“工业互联网”等，皆在谋求占领新一轮工业革命制高点。

在此背景下，工业互联网（IndustrialInternet）作为传统工业生产迭代转型的关键路径之一，各国都在积极探索工业互联网赋能第四次工业革命的模式、方法和路径。

基于此，本文章对5G+工业互联网与工业融合架构及关键技术进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：5G+工业互联网；工业融合架构；关键技术引言随着新一代信息通信技术的发展，5G与工业互联网的融合不断加快，国内对工业互联网应用的探索也在逐步加深。

“5G+工业互联网”通过5G等新一代通信技术实现工业领域“人、机、物、系统”等的全面连接，加快了中国新型工业化数字化转型的进程。

2021年5月和11月，工业和信息化部分别发布了第一批和第二批“5G＋工业互联网”典型应用场景和重点行业实践。

一、5G技术和工业互联网概述（一）5G技术5G技术，全称“第五代移动通信网络”。

根据理论峰值与实际应用可知，5G 网络的传输速度超过10GB/s，是4G网络的几百倍。

从实际层面来讲，5G网络影响下，1G的视频资源可以在8s内完成下载。

5G网络的根本目的在于让用户能够始终处在联网状态。

这一目标不只集中在手机层面，还集中在其他领域的智能产品。

如监控系统、BIM测绘系统等。

（二）工业互联网工业互联网的概念最早由美国通用电气公司于2012年提出，初衷是激活传统的工业过程，实现物理世界和数字世界的紧密结合。

IIoT是通信技术赋能工业制造的产物，其发展离不开通信技术的支持。

传统的线缆连接面临部署和维护成本高、工期长、检修困难的难题，相比之下，无线网络可以大幅减低成本，显著提高生产效率，并且还可以使用无线传感器实现对工业全流程的泛在感知。