工业互联网体系架构2.0解读

工业互联网体系架构介绍工业互联网：解开未来工业之谜在我们迈向智能制造的新时代，工业互联网扮演着至关重要的角色。

它不仅将机器、设备、传感器、人和产品等元素连接起来，形成了一个庞大的工业网络，更在推动工业领域的创新和生产力提升方面发挥着重要作用。

为了更好地理解和利用工业互联网，我们需要先了解其体系架构。

工业互联网体系架构概述工业互联网体系架构将各种硬件和软件资源整合到一个统一的框架中，为数据交换、通信和互操作提供支持。

该架构由三个主要部分组成：核心层、网络层和应用层。

核心层核心层是工业互联网体系架构的最底层，主要包括设备、传感器和执行器等硬件元素。

这些设备通过工业总线、以太网、无线局域网等通信技术相互连接，实现数据采集和设备控制。

网络层网络层位于核心层之上，主要负责数据传输和通信。

它可以将来自不同设备的数据整合到一个统一的网络中，实现数据共享和远程控制。

网络层还提供安全和可靠的数据传输机制，确保数据在传输过程中的完整性和机密性。

应用层应用层是工业互联网体系架构的最顶层，主要负责数据处理和分析。

通过使用大数据、云计算和人工智能等技术，应用层可以对海量的数据进行挖掘和分析，提供决策支持和优化方案。

此外，应用层还可以为用户提供友好的人机界面，实现远程监控和操作。

工业互联网核心技术工业互联网的核心技术包括物联网、云计算、大数据和人工智能等。

这些技术是工业互联网体系架构实现的基础。

物联网物联网技术将各种设备、传感器和执行器连接起来，形成一个统一的工业网络。

通过物联网技术，我们可以实现设备的远程监控和控制，提高生产效率。

云计算云计算技术为工业互联网提供了强大的计算和存储能力。

通过将数据存储在云端，我们可以随时随地访问和分析数据，提高了数据利用的灵活性和效率。

大数据大数据技术帮助我们处理和分析海量的工业数据。

通过对这些数据的挖掘和分析，我们可以发现隐藏在数据中的价值，为决策提供支持。

人工智能人工智能技术为工业互联网提供了强大的智能化能力。

工业互联网体系架构1.边缘计算层：边缘计算是指将数据的处理和分析推向网络边缘，减少数据的传输延迟和带宽占用。

在工业互联网中，边缘计算层可以将边缘设备（如传感器、PLC、机器人等）与云平台连接，实现实时数据采集、处理和分析。

边缘计算还可以支持设备和系统的自主决策和智能调度，提高生产效率和响应速度。

2. 通信传输层：通信传输层是工业互联网的基础，用于实现设备之间的网络连接和数据传输。

通信传输层包括有线和无线通信技术，如以太网、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。

通过通信传输层，边缘设备可以与其他设备、运营商、云平台等进行数据交互和通信。

3.云计算和大数据层：云计算和大数据是工业互联网的核心技术，用于存储、处理和分析海量的数据。

在云计算和大数据层，工业互联网平台提供了数据存储、计算和分析的基础设施和服务，支持企业进行数据挖掘、预测分析、模型优化等工作。

通过云计算和大数据技术，可以实现对生产过程、设备状态、能源消耗、产品质量等信息的实时监控和分析，为企业提供决策支持和优化方案。

4.应用层：应用层是工业互联网的核心功能层，用于实现各类应用场景。

在应用层，工业互联网平台可以提供包括生产计划管理、设备维护管理、供应链管理、质量管理、产品追溯等一系列应用功能。

通过应用层，企业可以实现生产过程的智能化、自动化和协同化，提高生产效率和产品质量。

5.安全和隐私保护层：工业互联网的安全和隐私保护层是保证数据安全和业务运行的重要保障。

在这一层面上，工业互联网平台需要采用多层次、多角度的安全措施，如身份认证、访问控制、数据加密、安全传输等。

安全和隐私保护层还需要考虑法律法规和业界标准的要求，确保企业和用户的数据安全和隐私不受侵犯。

总结起来，工业互联网体系架构包括边缘计算层、通信传输层、云计算和大数据层、应用层和安全和隐私保护层。

这一架构将边缘设备、通信技术、云计算和大数据技术、应用功能和安全保障有机地结合在一起，实现了工业生产、管理和服务的协同和智能化。

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。

工业互联网体系架构介绍在当今数字化、智能化的时代浪潮中，工业互联网作为推动工业转型升级的关键力量，正日益受到广泛关注。

要深入理解工业互联网，首先需要了解其体系架构。

工业互联网体系架构就像是一座精心设计的大厦，由多个关键部分共同构建而成。

它涵盖了从设备层到云端的各个层面，实现了数据的采集、传输、分析和应用，从而为工业生产带来了前所未有的效率提升和创新可能。

在最底层的是设备层，这就好比是大厦的根基。

设备层包括了各种工业生产设备，如传感器、机器人、数控机床等等。

这些设备通过安装传感器和智能模块，能够实时采集生产过程中的各种数据，比如温度、压力、转速等物理参数。

这些数据就像是设备的“语言”，向我们诉说着它们的工作状态和性能表现。

往上一层是网络层，它相当于大厦中的通道和桥梁。

网络层负责将设备层采集到的数据快速、准确地传输到更高的层级。

这其中涉及到各种通信技术，如 5G、WiFi、蓝牙等，以及工业以太网等专用网络。

通过这些技术，数据能够在不同的设备和系统之间流畅地传递，确保信息的及时性和完整性。

再往上是平台层，这可以看作是大厦的中枢大脑。

平台层承担着数据存储、管理和分析的重要任务。

它能够对海量的数据进行筛选、清洗和整合，将杂乱无章的数据转化为有价值的信息。

同时，平台层还提供了各种数据分析工具和算法，帮助企业挖掘数据背后的潜在规律和趋势，为决策提供有力支持。

在平台层之上是应用层，它是大厦的顶层建筑，直接面向用户和业务需求。

应用层包含了各种各样的工业应用程序，如生产管理、设备维护、质量控制、供应链管理等。

这些应用程序基于平台层提供的数据和分析结果，为企业提供了具体的解决方案和服务，帮助企业实现智能化生产、精细化管理和高效的协同运作。

为了让这座“大厦”能够稳定、高效地运行，还需要一系列的支撑技术和保障措施。

比如安全技术，要确保数据的安全性和隐私性，防止数据泄露和恶意攻击。

此外，标准规范的制定也至关重要，它能够确保不同的设备、系统和应用之间能够相互兼容和协同工作，避免出现“各自为政”的混乱局面。

工业互联网2-平台体系架构及各层分解（Pass层重点阐述）
阐述工业互利网平台体系架构，自低向上可以划分为边缘层→Iaas层→Pass→Saas层（工业app）四个层级，其中Pass层是平台的核心，以下将重点论述。

打开今日头条，查看更多精彩图片
图1 工业互联网平台体系架构
1、边缘层
最接近设备、人等资源的层次，您可以想象成章鱼的触手，这个层次负责收集数据、向顶层传输数据以及分解云端计算压力。

图2 边缘层
图3 数据采集
图4 协议转换
图6 边缘智能
2、Iass层
公共资源层，你可以将该层理解为计算机基础设施2、Pass层
您可以将该层理解成计算机操作系统
图7 工业Paas核心层
图8 微服务定义
图9 微服务架构
图10 微服务存储
图11 微服务运行环境
图12 微服务通信
图13 基于微服务架构软件开发范式
图14 微服务数字化模型池
图15 AI推动作用
图16 微服务组件应用举例
图17 微服务组件应用举例
图18 微服务组件应用举例。

工业互联网体系架构2.0共3篇工业互联网体系架构2.01随着“工业互联网”概念的提出，工业制造业正面临数字化、网络化和智能化的新时代。

工业互联网是指以物物互联、人机互联和智能决策为核心特点的新型信息化和工业化深度融合的产业形态。

而工业互联网体系架构则是这个产业形态的基石，是工业制造业实现数字化、网络化和智能化的关键前提。

在工业互联网体系架构1.0时代，人们主要采用基于传统技术、信息孤岛的思维模式来实现数字化、网络化和智能化，这导致了工业生产环节的信息孤立，处理能力不足，难以满足产业快速发展的需求。

如今，工业互联网体系架构2.0已经全面崭露头角，以场景应用为基础，实现了多数据源、海量数据、复杂数据的整合和处理，使得工业生产变得更加高效、智能化和可持续。

工业互联网体系架构2.0的核心是基于场景，区别于传统的基于技术领域的体系架构，它将相似产业链、类似场景的企业，以及不同产业相同场景的企业，汇聚在一起，形成以产业链场景为中心的体系架构。

这样的体系架构更便于形成基于场景的信息流、物流、价值流，从而实现全产业链、全价值链的数字化和智能化协同。

工业互联网体系架构2.0还包括边缘计算、云计算、大数据、物联网技术等，它们的整合和共享构成了工业制造的数字基础架构。

其中，边缘计算技术的应用，使得网络性能得以优化，实现了低延迟、高可靠和在线随时可用等特性。

云计算技术的应用，则将分布式的计算资源构成统一的服务，使得机器学习、能源管理、安全监控等应用得以实现。

大数据的应用，则可以整合工业系统内部数据、外部数据、历史数据等，形成更加全面、准确的信息。

物联网技术的应用，则能够提升系统的感知和控制能力，从而实现自动化、智能化生产。

工业互联网体系架构2.0的实施，需要从多个方面推进。

首先，要在技术上进行升级。

例如，要升级网络设备、传感器、自动化设备等，使其变得更加智能化和互联化。

其次，要在组织上进行升级。

例如，要改变传统的单向管理模式，实现信息和决策的共享。

工业互联网体系架构（一）工业互联网的内涵工业互联网的内涵用千界定工业互联网的范畴和特征，明确工业互联网总体目标，是研究工业互联网的基础和出发点，我们认为，工业互联网是互联网和新—代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。

其本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。

工业互联网可以重点从“网络"、“数据“和“安全”三个方面来理解。

其中，网络是基础，即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统的互联互通，促进工业数据的充分流动和无缝集成；数据是核心，即通过工业数据全周期的感知、采集和集成应用，形成基于数据的系统性智能，实现机器弹性生产、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，推动工业智能化发展；安全是保障，即通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系，保障工业智能化的实现。

工业互联网的发展体现了多个产业生态系统的融合，是构建工业生态系统、实现工业智能化发展的必由之路。

工业互联网与制造业的融合将带来四方面的智能化提升。

一是智能化生产，即实现从单个机器到产线、车间乃至整个工厂的智能决策和动态优化，显著提升全流程生产效率、提高质量、降低成本。

二是网络化协同，即形成众包众创、协同设计、协同制造、垂直电商等—系列新模式，大幅降低新产品开发制造成本、缩短产品上市周期。

三是个性化定制，即苤千互联网获取用户个性化需求，通过灵活柔性组织设计、制造资源和生产流程，实现低成本大规模定制。

四是服务化转型，即通过对产品运行的实时监测，提供远程维护、故障预测、性能优化等一系列服务，并反馈优化产品设计，实现企业服务化转型。

工业互联网驱动的制造业变革将是—个长期过程，构建新的工业生产模式、资源组织方式也并非—跋而就，将由局部到整体、由浅入深，最终实现信息通信技术在工业全要素、全领域、全产业链、全价值链的深度融合与集成应用。

工业互联网体系架构2.0序幕当前，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，移动互联、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术与各个产业深度融合，推动着生产方式、产品形态、商业模式、产业组织和国际格局的深刻变革，并加快了第四次工业革命的孕育与发展。

而越来越清晰的是，工业互联网是实现这一数字化转型的关键路径，构筑了第四次工业革命的发展基石。

（二）工业互联网体系架构2.0工业互联网体系架构2.0包括业务视图、功能架构、实施框架三大板块，形成以商业目标和业务需求为牵引，进而明确系统功能定义与实施部署方式的设计思路，自上向下层层细化和深入。

工业互联网体系2.0发展逻辑图业务视图明确了企业应用工业互联网实现数字化转型的目标、方向、业务场景及相应的数字化能力。

业务视图首先提出了工业互联网驱动的产业数字化转型的总体目标和方向，以及这一趋势下企业应用工业互联网构建数字化竞争力的愿景、路径和举措。

这在企业内部将会进一步细化为若干具体业务的数字化转型策略，以及企业实现数字化转型所需的一系列关键能力。

业务视图主要用于指导企业在商业层面明确工业互联网的定位和作用，提出的业务需求和数字化能力需求对于后续功能架构设计是重要指引。

功能架构明确企业支撑业务实现所需的核心功能、基本原理和关键要素。

功能架构首先提出了以数据驱动的工业互联网功能原理总体视图，形成物理实体与数字空间的全面联接、精准映射与协同优化，并明确这一机理作用于从设备到产业等各层级，覆盖制造、医疗等多行业领域的智能分析与决策优化。

进而细化分解为网络、平台、安全三大体系的子功能视图，描述构建三大体系所需的功能要素与关系。

功能架构主要用于指导企业构建工业互联网的支撑能力与核心功能，并为后续工业互联网实施框架的制定提供参考。

实施框架描述各项功能在企业落地实施的层级结构、软硬件系统和部署方式。

实施框架结合当前制造系统与未来发展趋势，提出了由设备层、边缘层、企业层、产业层四层组成的实施框架层级划分，明确了各层级的网络、标识、平台、安全的系统架构、部署方式以及不同系统之间关系。

工业互联网平台技术及常见应用场景2020年8月工业互联网概述1工业互联网平台技术2Contents目录卡奥斯数据治理3卡奥斯科学家工作台4应用案例501工业互联网概述工业互联网是新一代网络信息技术与制造业深度融合的产物，是实现产业数字化、网络化、智能化发展的重要基础设施，通过人、机、物的全面互联，全要素、全产业链、全价值链的全面连接，推动形成全新的生产制造和服务体系，是经济转型升级的关键依托、重要途径、全新生态。

工业互联网是什么？工业互联网体系架构2.0包括产业层、商业层、应用层、能力层4个层次，其中1个宏观视角；3个微观视角工业互联网的总体业务视图02工业互联网平台技术API-Gateway开放平台AB C D E FG H I J KSaaS通用功能PaaS云管平台算法模型库微服务治理开发者中心工业机理模型SaaS场景能力算法模型库大数据BI工具工业机理模型KAI机器学习CH平台核心能力海尔行业能力SaaS提质增效SaaS应用创新SaaS资源配置海尔七大节点能力NIAASIOT家电农业模具教育机械能源服装建陶房车大健康电子交通好品海智智慧城市化工定制PBEDSaaS通用公共能力FA微服务治理I开发者平台JL大数据BI工具M AI工具LM标识解析区块链N M标识解析o区块链OCR NP Q R 计算网络数据库S计量计费T日志告警U消息通知QR TS UV W IoT云设备管理边缘计算X加密芯片Y智能网关V X£Z终端设备Z工业协议YGPAASG QR TS UPAPAAS+大数据+AI安全防护层£数字孪生WSAAS€COSMO Store€企业/个人/开发者/政府门户平台架构云计算AI 应用AI 应用控制中心云端边端云端边端视频上传模型识别视频上传下发模型识别监控边缘计算带宽浪费延迟过高云端成本高昂隐私问题无法解决云计算1.0边缘计算3.0边缘计算2.0边端云端管理端（私有）进程进程进程进程边端云端管理端（私有）容器容器容器容器边端云端管理端（公有K8S ）容器容器容器容器标准化：边缘能力：成本：标准化：边缘能力：成本：标准化：边缘能力：成本：COSMO 边缘计算平台边端云端管理端（K8S ）数据清洗数据分析业务应用Ai 应用COSMO IoT➢原生集成COSMO IoT 平台➢基于K8S 技术，管理更高效➢边缘能力更强大，可将任何容器应用在边缘端运行起来➢接入成本低，充分利用现有资源，平台仅收取服务费➢繁荣的边缘应用市场，丰富的系统应用与第三方应用，支撑客户多样的需求COSMO 边缘计算平台边缘节点业务应用数据库➢边缘侧执行，实现产品实时预测，提升检测效率➢边云协同，实现AI 模型云端下发，节点状态统一监控➢局域网内可执行，减少数据上云基于机器视觉的质检方案，通过云端下发分析模型应用与边缘实时决策的结合，实现自动视觉检测，提升产品质量工业生产线海尔云边缘计算边云数据协同图片大数据Ai 模型边缘计算应用场景-工业视觉建设背景①政策背景——顶层设计需求根据国家《工业互联网发展行动计划（2018-2020）》，明确提出“标识解析体系构建行动”的发展目标为“2020年建成5个左右标识解析国家顶级节点，形成10个以上公共标识解析服务节点，标识注册量超过20亿”。

工业互联网体系架构和建设方案
一、工业互联网体系架构
工业互联网系统架构的真正目标是“持续可操作性”，这意味着在同
一系统中，管理和运行的信息必须能够通过共享和复用，实现系统的可操
作性和可伸缩性。

因此，工业互联网体系架构的核心基础是将连接的企业、系统、设备和资源组织在一起，以实现信息的可操作性和可伸缩性。

在最简单的情况下，工业互联网体系架构主要包括以下几个层次：物
联网层、工业互联网层、企业应用层和工业应用平台层。

物联网层}，主要是指将物理环境连接到网络的技术，例如架构和硬
件设备，其中包括传感器、节点和设备以及他们之间的通信技术，其实现
的关键是“智能设备”的连接和管理。

因此，它负责连接设备，收集和传
输实时数据，使后续应用可以实现这些数据的实时分析和处理。

企业应用层由企业内部的应用程序组成，主要用于数据可视化，智能
分析，运行分析和其他业务处理。