工业互联网体系架构介绍

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。

一、工业互联网介绍工业互联网是满足工业智能化发展需求，具有低时延、高可靠、广覆盖特点的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与先进制造业深度融合所形成的新兴业态与应用模式，是全球争抢的未来产业新制高点。

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，形成人、机、物全面互联的工业发展新生态体系。

工业互联网主要分为网络、数据和安全三大部分。

其中网络是基础，数据是核心（从部署角度是平台），安全是保障。

其中，标识解析体系是工业互联网网络的重要组成部分，是工业互联网的“中枢神经”，是实现工业全要素、各环节信息互通的关键枢纽，是实现全要素、全产业链、全价值链互联的基础。

二、工业互联网标识解析介绍工业互联网网络层的建设，是通过重新设置一套工业互联网标识解析体系来完成数字对象的身份认证和数据的互通。

标识解析体系类似互联网领域的域名解析系统（DNS），赋予每一个产品、零部件、机器设备等唯一的“身份证”，从而实现资源的区分和管理。

标识解析体系主要由三要素组成：标识，这就相当于机器、物品的“身份证”号码；标识解析，即利用标识，对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询，是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理和智能化服务的前提和基础；标识管理，即通过国家工业互联网标识解析体系，实现标识的申请、注册、分配、备案，为机器、物品分配唯一的编码。

三、工业互联网标识体系架构标识解析体系从部署角度分为四层架构。

标识解析体系主要分为根节点、国家顶级节点、二级节点和企业节点，每层节点保存不同的信息。

根节点是最顶层的信息，主要归属管理层。

国家顶级节点是我国工业互联网标识解析体系的关键，既是对外互联的国际关口，也是对内统筹的核心枢纽。

二级节点面向行业提供标识注册和解析服务，未来将选择汽车、机械制造、航天、船舶、电子、食品等优势行业，逐步构建一批行业性二级节点。

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。

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。

工业互联网体系架构。

近年来,随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表得新一代信息技术与传统产业得加速融合,全球新一轮科技革命与产业变革正蓬勃兴起,一系列新得生产方式、组织方式与商业模部署成本。

为此, 在工业与信息化部指导下, 工业互联网产业联盟(以下简称 All ) 启动了工业互联网体系架构研究 , 在总结国内外发展实践得基础上, 撰写了工业互联网体系架构报告( 1、0 版), 提出了工业互联网得内涵、目标、体系架构、关键要素与发展方。

向报告旨在推动业界对工业互联网达成广泛共识, 以体系架构为牵引,为联盟各项工作以及我国工业互联网得技术创新、标准制定、试验验证、应用实践等提供参考与引导, 共同推动工业互联网得健康快速发展。

工业互联网就是一个长期发展与演进得过程,毫无疑问,目前我们对工业互联网得认识还就是初步与阶段性得。

联盟将根据国内外工业互联网得发展情况以及产业界得反馈意见,在持续深入研究得基础上适时修订与发布报告新版。

明说写编Ol(一)工业互联网得内涵工业互联网得内涵用千界定工业互联网得范畴与特征,明确工业互联网总体目标,就是研究工业互联网得基础与出发点,我们认为,工业互联网就是互联网与新—代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成得产业与应用生态,就是工业智能化发展得关键综合信息基础设施。

其本质就是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间得网络互联为基础,通过对工业数据得全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理与高级建模分析,实现智能控制、运营优化与生产组织方式变革。

工业互联网可以重点从“网络”、“数据”与“安全”三个方面来理解。

其中,网络就是基础, 即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统得互联互通,促进工业数据得充分流动与无缝集成; 数据就是核心,即通过工业数据全周期得感知、采集与集成应用,形成基于数据得系统性智能,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;安全就是保障,即通过构建涵盖工业全系统得安全防护体系,保障工业智能化得实现。

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。

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。

工业互联网平台架构体系三大核心四大特性工业互联网——近一段时间被“新基建”带火的一个名词频频出现在我们视线里，随着中国智造2025的深入发展，工业互联网上升为我国的国家战略，工业互联网这个名词也被越来越多普通老百姓所熟悉。

什么是工业互联网？工业互联网常用的解释是链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式。

工业互联网平台四个基本功能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：需要实现将不同来源和不同结构的数据进行广泛采集；二是：需要具备并支撑海量工业数据处理的环境；三是：需要基于工业机理和数据科学实现海量数据的深度分析，并实现工业知识的沉淀和复用；四是：能够提供开发工具及环境，实现工业APP的开发、测试和部署。

因此，工业互联网平台体系架构必须能完全实现这四个功能，即涵盖边缘层、IaaS层、工业PaaS层、工业SaaS层以及贯穿上述各层级的安全防护。

其中，边缘层、平台层、应用层是工业互联网平台的三大核心层级。

工业互联网平台的四大特征2017年工业互联网产业联盟发布的《工业互联网平台白皮书》中，将泛在连接、云化服务、知识积累、应用创新归结为工业互联网平台的四大特征。

(1)泛在连接。

即具备对设备、软件、人员等各类生产要素数据的全面采集能力。

(2)云化服务。

即实现基于云计算架构的海量数据存储、管理和计算。

(3)知识积累。

即能够提供基于工业知识机理的数据分析能力，并实现只是的固化、积累和复用。

(4)应用创新。

能够调用平台功能及资源，提公开放的工业APP开发环境，实现工业APP 创新应用。

工业互联网的核心工业互联网的核心是基于全面互联而形成数据驱动的智慧，网络、数据、安全是工业和互联网两个视角的共性基础和支撑。

从工业智慧化发展的角度出发，工业互联网将构建基于网络、数据、安全的三大优化闭环。

一是：面向机器设备运行优化的闭环。

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。