工业互联网标准体系(版本2.0)
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SYS SECURITY 系统安全一、前言工业互联网融合了工业控制系统、物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术。
2012年美国通用电气公司(GE)发布《工业互联网:打破智慧与机器的边界》白皮书,随后推出Predix,在全球掀起了工业互联网的热潮[1]。
西门子、ROBERTBOSCH、霍尼韦尔、ABB、施耐德、艾默生电气等跨国企业也相继推出了自身的工业互联网解决方案,我国工业和信息化部也在2017年发布了《工业互联网平台白皮书(2017版)》。
工业互联网的应用是未来工业企业发展的趋势,也是我国民族工业走向智能化、集约化、网络化的重要途径,是实现“中国制造2025”的重要目标。
近年来,随着我国基础设施网络化、信息化进程脚步不断加快,工业互联网的应用不断崭露头角,网络安全问题也日益增多,网络攻击行为从最开始的IT层渗透到OT层,工业企业在推进工业互联网的过程中面临的网络安全问题也逐渐暴露,无论是上层的传统计算机系统,还是底层的工业控制系统,一旦遭到攻击,将会给企业和国家带来难以估量的损失,网络空间安全已上升为国家战略。
工业互联网既涵盖了传统互联网产业,也将新一代信息技术,如物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术与工业控制技术进行了多维度的整合,为实现工业智能化发展提供了关键综合信息系统基础设施;构建工业互联网环境,需要实现对一线生产机器、控制系统、产品生产信息管理系统、产品需求信息管理系统、销售信息管理系统、经营信息管理系统和生产运维人员、客户等客体的互联互通,通过对工业生产和供求实时数据进行全面深度感知、实时传输交换、分布式计算处理和深度建模分析,实现智能调度、能源管控优化、高效弹性化运营和绿色生产模式变革。
2017年11月,国务院发布了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,该意见作为推进工业互联网的纲领性文件和指导规范,提出要加快发展工业互联网,构建网络、平台、安全三大功能体系,强化工业互联网安全保障,推进制造强国和网络强国建设[2];在三大体系中,网络体系是基础,平台体系是核心,安全体系是保障。
工业互联网的标准体系建设及安全防护工业互联网的快速发展已经成为推动工业升级和转型的重要力量。
然而,随着工业互联网的普及应用,一系列标准体系建设和安全防护的问题也逐渐浮出水面。
本文将探讨工业互联网的标准体系建设以及相应的安全防护措施。
一、工业互联网的标准体系建设工业互联网的标准体系建设是确保网络通信和信息交互的有效性和可靠性的重要保证。
当前,工业互联网的标准主要涵盖以下几个方面:1. 协议与接口标准工业互联网的协议与接口标准化是不同设备之间实现信息交流和互操作的基础。
例如,Modbus、OPC UA等协议被广泛应用于工业控制系统中。
通过规范和定义这些标准,可以确保设备之间的互联互通。
2. 数据格式与编码标准工业互联网中的数据格式与编码标准化对于保证数据的准确性和一致性至关重要。
例如,JSON、XML等数据格式的标准化能够实现不同厂商之间的数据交换与共享。
3. 安全标准与认证体系随着工业互联网的普及,网络安全问题日益突出。
建立完善的安全标准与认证体系,对于保障工业互联网系统的安全、可靠运行至关重要。
例如,ISO 27001信息安全管理体系标准和IEC 62443工控系统安全标准是工业互联网领域常用的安全标准。
二、工业互联网的安全防护工业互联网的安全防护是确保系统运行安全、保护工业数据的重要环节。
以下是几个关键的安全防护措施:1. 网络安全设备网络安全设备包括防火墙、入侵检测系统(IDS)、入侵防御系统(IPS)等,用于监控和阻止恶意攻击。
通过有效配置和使用这些安全设备,可以提高系统的安全性。
2. 安全策略与权限管理建立完善的安全策略和权限管理制度是保护工业互联网系统的关键。
例如,采用强密码、定期更换密码,限制用户权限等措施可以有效减少潜在威胁。
3. 安全培训与意识提升工业互联网的安全不仅仅依赖于技术手段,也需要员工的积极参与和安全意识。
定期组织安全培训和意识提升活动,帮助员工了解和掌握安全防护的知识和技能。
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。
工业互联网发展状况及关键问题当前以智能制造为代表的新一轮产业变革正迅猛发展,其核心是以数据为驱动,通过对制造体系各层级、制造产业各环节以及产品全生命周期海量工业数据的感知、集成与分析,形成智能化决策,带动制造业质量效益等方面实现显著提升。
工业互联网作为实现海量工业数据感知、传输、集成与分析的载体,是实现制造业智能化发展的关键基础。
当前全球主要工业化国家均积极围绕工业互联网开展战略布局和实践探索,以此确保其在未来全球制造业中的竞争优势。
一、工业互联网的作用和意义⏹⏹工业互联网的内涵与作用工业互联网是互联网和新一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。
工业互联网是网络,实现机器、物品、控制系统、信息系统、人之间的泛在连接;工业互联网是平台,通过工业云和工业大数据实现海量工业数据的集成、处理与分析;工业互联网是新模式新业态,实现智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸。
其中,智能化生产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,显著提升企业资产利用效率和运营管理效率,提高产品质量、降低生产成本。
网络化协同形成众包众创、协同设计、协同制造、垂直电商等一系列新模式,大幅降低新产品开发制造成本、缩短产品上市周期。
个性化定制基于互联网获取用户个性化需求,通过灵活组织设计、制造资源和生产流程,实现低成本大规模定制。
服务化延伸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,实现制造企业服务化转型。
工业互联网驱动的制造业变革将一个长期过程,构建新的工业生产模式、资源组织方式也并非一蹴而就,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领域、全产业链、全价值链的深度融合与集成应用。
⏹⏹发展工业互联网的重大意义第一,工业互联网是发展智能制造,并进而推进制造业转型升级的关键基础。
通过新一代信息通信技术与制造业融合,推动制造业向高端和智能发展,已成为当前全球主要工业强国的共识。
工业互联网标准体系(版本2.0)工业互联网产业联盟(AII)2019年2月指导单位:工业和信息化部联合牵头编写单位:中国航天科工集团有限公司、中国信息通信研究院参与编写单位:中国科学院沈阳自动化研究所、华为技术有限公司、海尔集团、三一集团有限公司、中国电信集团股份有限公司、北京奇安信科技有限公司、中国联合网络通信有限公司、中国移动通信集团有限公司、阿里云计算有限公司、清华大学、北京索为系统技术股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、用友网络科技股份有限公司、智能云科信息科技有限公司、富士康科技集团、工业和信息化部电子第一研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京机械工业自动化研究所、浙江中控技术股份有限公司、江苏徐工信息技术股份有限公司、上海威派格智慧水务股份有限公司、中国物品编码中心、北京和利时智能技术有限公司、万向集团公司研究院、上海宝信软件股份有限公司、中国电子信息产业集团电子六所、树根互联技术有限公司、比亚迪股份有限公司、北京六方云科技有限公司、网神信息技术(北京)股份有限公司编写组成员:中国航天科工集团有限公司:魏毅寅、李曙春、张萍、柴旭东、侯宝存、王飞、李国栋、朱虹、秦鹏、李云鹏、于文涛、邹萍、姜海森、谷牧、孙博雅、黄健、石伟、黄羿清中国信息通信研究院:续合元、石友康、李海花、黄颖、沈彬、张恒升、罗松、刘默、刘棣斐、田慧荣、李艺、杜霖、李南、刘棣斐、池程、田娟、陈洁、林欢中国科学院沈阳自动化研究所:曾鹏、李栋、刘意杨、刘阳、张华良华为技术有限公司:秦尧、李汉涛、张朝辉、王雨晨、彭炎、周亚灵、赵黎黎海尔集团:陈录城、张维杰、王晓虎、任涛林、张海港三一集团有限公司:贺东东、王锦霞中国电信集团股份有限公司:杨震、孙健、王志宏、张东、李洁、龚晟、张建雄、徐敏捷、程涛北京奇安信科技有限公司:陶耀东中国联合网络通信集团有限公司:陈晓天、许冬勇、巫灵珊中国移动通信集团有限公司:陈维、王荣、张峰阿里云计算有限公司:刘松、张大江、刘欢、李俊平、胡鑫、杨国彦、刘宇航清华大学:王建民、王晨北京索为系统技术股份有限公司:王战中兴通讯股份有限公司:楚俊生、张博山、李斌、王继刚潍柴动力股份有限公司:曹志月、陆成长、高庆用友网络科技股份有限公司:杨宝刚、梁栋智能云科信息科技有限公司:朱志浩、张晓、余涛、白鸥富士康科技集团:高子和、蒋逸文、王雷、夏芳华工业和信息化部电子第一研究所:何小龙、周剑、陈杰、邢腾飞、张健、李君、肖琳琳机械工业仪器仪表综合技术经济研究所:刘丹、闫晓风、赵艳岭、谢素芬北京机械工业自动化研究所:谢兵兵浙江中控技术股份有限公司:俞文光、陆卫军、黄文君江苏徐工信息技术股份有限公司:杨勇、张启亮、郭辉上海威派格智慧水务股份有限公司:杨峰、丁凯中国物品编码中心:李健华、张旭北京和利时智能技术有限公司:朱毅明万向集团公司研究院:陈军、马吉军、杨晨、谢超、蒋海军上海宝信软件股份有限公司:丛力群、欧阳树生中国电子信息产业集团电子六所:张尼、卢凯树根互联技术有限公司:刘震、文博武、彭卓比亚迪股份有限公司:罗小平北京六方云科技有限公司:李江力网神信息技术(北京)股份有限公司:李鸿彬、崔君荣编写说明工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石,对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。
“工业互联网、标准先行”,标准化工作是实现工业互联网的重要技术基础。
为指导当前和未来一段时间工业互联网标准化工作,解决标准缺失、滞后、交叉重复等问题,落实国务院“关于深化’互联网+先进制造业’发展工业互联网的指导意见”,由工业和信息化部指导,在紧密结合《工业互联网标准体系框架(版本1.0)》、全面总结工业互联网标准化需求基础上,工业互联网产业联盟(以下简称“联盟”)组织撰写《工业互联网标准体系(版本2.0)》,修订了工业互联网标准体系框架及重点标准化方向,梳理了已有工业互联网标准及未来要制定的联盟标准,形成统一、综合、开放的工业互联网标准体系。
工业互联网是一个长期发展和演进的过程,联盟将根据国内外工业互联网的发展情况,持续推进标准化需求研究,广泛吸纳产业界的反馈意见,适时修订和发布报告新版。
目录编写说明 (5)一、工业互联网发展情况 (1)(一)工业互联网体系架构 (1)(二)工业互联网重点领域标准化发展情况 (2)二、工业互联网标准体系建设的思路及原则 (6)(一)指导思想 (6)(二)基本原则 (7)三、工业互联网标准体系框架 (8)(一)工业互联网标准体系框架 (8)(二)重点标准化领域和方向 (10)四、工业互联网标准化推进及实施建议 (19)附件1:工业互联网相关名词术语和缩略语 (21)附件2:工业互联网标准明细表 (24)一、工业互联网发展情况(一)工业互联网体系架构工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系,打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施,形成智能化发展的新兴业态和应用模式,见图1所示。
图1 工业互联网体系架构其中,网络体系是工业互联网的基础,将连接对象延伸到工业全系统、全产业链、全价值链,可实现人、物品、机器、车间、企业等全要素,以及设计、研发、生产、管理、服务等各环节的泛在深度互联,包括网络联接、标识解析、边缘计算等关键技术。
平台体系是工业互联网的核心,是面向制造业数字化、网络化、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、高效配置的载体,其中平台技术是核心,承载在平台之上的工业APP技术是关键。
安全体系是工业互联网的保障,通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系,增强设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力,识别和抵御安全威胁,化解各种安全风险,构建工业智能化发展的安全可信环境,保障工业智能化的实现。
新模式新业态是我国工业互联网的特色应用。
我国工业企业、信息通信企业、互联网企业积极开展工业互联网应用探索和模式创新,形成了智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等诸多新模式新业态。
(二)工业互联网重点领域标准化发展情况1 网络与联接在传统工业网络领域,虽然我国自主研发的工厂自动化用以太网(EPA)、面向工业过程自动化的无线网络(WIA-PA)等技术已成为国际标准,但在工业互联网整体产业和技术方面基础仍较为薄弱,急需制定相应标准。
目前,联盟已发布或在开展《工厂内网工业EPON系统技术要求》、《工业互联网标杆网络工厂外网技术要求》标准制定,随着工业互联网的发展,需要在时间敏感网络(TSN)、软件定义网络(SDN)、第五代移动通信技术(5G)、支持互联网协议第六版(IPv6) 、确定性网络(DetNet)、低功耗无线网络、工业无源光纤网络(PON)、工业无线等重点领域加快技术标准及产业布局。
2 标识解析标识解析系统是工业互联网重要基础设施之一。
目前,国内外存在多种标识解析技术,包括标码(Handle)、对象标识符(OID)、物联网统一标识(Ecode)编码、国际物品编码(GS1)等。
现有标识解析技术大部分面向物联网个别领域应用,缺少针对工业互联网特定应用场景、复杂工序流程等特定应用设计,在数据互认、互操作等方面也缺技术方案,无法支撑构建统一管理、高效、安全可靠、互联互通的网络基础设施。
目前,CCSA和工业互联网产业联盟正在制定《工业互联网标识解析信息协同共享技术要求》等相关标准,将从整体上构建一套体系完整、兼容性强、能够满足各行业应用的工业互联网标识解析标准体系。
3 边缘计算边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧构建的融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放体系和关键技术,其国内外标准化工作刚刚进入起步阶段,国内正在制定《工业互联网边缘计算节点模型和技术要求边缘控制器》《工业互联网边缘计算节点模型和技术要求边缘网关》等通信行业标准。
目前,联盟尚未发布边缘计算相关标准,正在加快推动边缘计算相关的总体架构、资源抽象和虚拟化、边云协同、节点管理、设备资源开放等方面标准研制工作。
4 平台与数据工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于云平台的海量数据采集、汇聚、分析服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置。
全球工业互联网平台发展迅速,涌现出一批优秀平台产品和创新应用,但整体上看,当前平台发展还处于初级阶段,产业发展与标准化共识正在形成,数据采集、资源管理与配置、工业大数据、工业微服务、工业应用开发环境、平台互通适配等领域成为标准化和产业推广布局的重点。
目前,联盟已发布《工业互联网工业互联网平台通用要求》、《工业互联网平台接口模型》等平台架构类标准;在数据采集方面,联盟已发布或正在制定制造资源/能力集成接入要求、工业设备接入技术要求等标准;在应用开发环境和工业微服务方面,已发布或正在制定《工业互联网平台应用接口管理要求》、《工业互联网平台微服务框架》等标准;在工业互联网平台测试与评估方面,发布或正在制定《工业互联网平台可信服务评估评测要求》、《工业互联网平台测试验证》等标准。
5 工业APP工业APP是基于工业互联网平台,承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,是工业技术软件化的重要成果。
工业APP的本质是工业知识的沉淀、复用与重构,其根本价值是解决工业应用问题。
业界需要尽快对工业APP的内容体系、生态体系、支撑平台体系等方面建立共识。
目前,联盟尚无相关标准。
随着工业APP不断解决工业实际问题、支撑工业能力体系建设、推动工业应用模式升级,通过制定相关标准,能够更有效的发展和推广工业APP,支撑“百万工业APP”发展目标的实现。
6 工业互联网安全工业互联网安全标准化工作应紧密围绕工业互联网各安全防护对象,从防护对象、防护措施和防护管理三个维度来开展。
目前在工业互联网安全方面,联盟依托产业发展现状,在联盟标准的制定与实施层面持续开展工作,目前已发布《工业互联网安全总体要求》和《工业互联网平台安全防护要求》两项联盟标准,并依据上述标准开展试点应用与培训宣贯工作,促进产业对于工业互联网安全防护意识与防护水平不断提升。
7 应用在工业互联网典型应用方面已经开展了少量标准的制定,涵盖在智能化生产、网络化制造、供应链管理、个性化定制等方面,面向重点行业领域的标准研制工作尚未开展,需要根据行业应用需求不断凝练标准化目标,联合产业链上下游主体持续推进标准化工作。
二、工业互联网标准体系建设的思路及原则(一)指导思想进一步贯彻落实国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》和《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》的工作部署,充分发挥标准在推进工业互联网产业健康有序发展中的支撑和引领作用,针对工业互联网标准跨行业、跨专业、跨领域的特点,立足行业需求,兼顾国际体系,建立涵盖基础共性、总体和应用等三类标准的工业互联网标准体系。