工业互联网体系架构2.0- 20200423

工业互联网架构2.0体系正在制定
 工业互联网产业正快速发展，我国的工业互联网架构2.0体系正在制定之中，将会融入新的技术，进一步丰富、完善架构，强化对产业发展的指导，构建一个更完善的产业发展体系。

 随着工业互联网的发展，带动了相关的技术和解决方案的快速发展，扁平化的标识解析结构正成为各国的探索方向。

 工业互联网最大的挑战，是工业领域和信息通信技术领域是否能很好的融合。

目前，两个领域的企业也在深度的合作，产业生态正在快速的形成过程之中。

 由中国信息通信研究院主办的“ICT（信息通信技术）深度观察报告会暨白皮书发布会”日前在北京召开。

中国信息通信研究院工业互联网标识管理中心副主任李海花发表了题为《融合·协作·共赢共同把握工业互联网的历史机遇》的专题报告。

期间，李海花接受了中国工业报记者的采访。

李海花表示，目前工业互联网产业正快速发展，我国的工业互联网架构2.0体系正在制定之中，将会融入新的技术，进一步丰富、完善架构，强化对产业发展的指导，构建一个更完善的产业发展体系。

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。

工业互联网构成要素及工业互联网体系架构分析提示：工业互联网构成：网络+平台+安全工业互联网构成要素：网络+平台（数据）+安全。

根据工业互联网构成：网络+平台+安全工业互联网构成要素：网络+平台（数据）+安全。

根据工信部对工业互联网体系的划分，工业互联网包括三大体系：网络、平台、安全。

（1）网络是工业互联网的基础，可以实现人、物品、机器、车间、企业以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链、价值链全要素的互联互通；实现生产数据在系统各单元之间，生产系统与商业系统各主体单元之间的无缝传递。

（2）平台是工业互联网的核心。

平台体系为数据汇聚、建模分析、应用开发、资源调度、监测管理等提供支撑，实现生产智能决策、业务模式创新、资源优化配置、产业生态培育。

（3）安全是工业互联网的保障。

识别和抵御安全威胁，化解各种安全风险。

增强设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力。

包括设备安全、网络安全、控制安全、数据安全、应用安全和综合安全管理等。

参考发布《2018-2023年中国工业互联网行业市场供需现状调研与未来发展商机战略评估报告》图：工业互联网：体系架构工业互联网体系架构之一：网络工业互联网参与主体。

从互联互通角度来看，工业互联网参与的相关主体包括以下。

企业主体：工业制造企业、工业服务企业、互联网企业。

在新型网络体系下，这三者的角色在相互渗透、相互交叉。

互联主体：包括制造中的产品、智能机器、工厂控制系统、工厂云平台、智能产品、互联网应用。

工业互联网三个重要体系。

（1）网络互联体系：将各生产要素进行连接。

包括工厂内网络和工厂外部网络。

工厂内部网络包括IT网络和OT（工业生产与控制）网络，连接的主体包括在制品、智能机器、工业控制系统、人等。

工厂外部网络连接企业上下游、企业与智能产品、企业与用户等。

（2）地址与标识解析体系。

标识解析体系是工业互联网的重要神经系统，是识别和管理物品、信息、机器的关键基础资源。

标识系统是物品、数据和机器的“身份证”，属于工业互联网的重要基础设施。

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。

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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（版本2.0）2020年4月目 录一、工业互联网的内涵与意义 (1)二、工业互联网体系架构2.0：定位与作用 (3)（一）工业互联网体系架构1.0的进展与成效 (4)（二）从1.0到2.0：工业互联网体系架构的演进 (5)三、工业互联网体系架构2.0：总体框架 (8)（一）体系架构设计方法论 (8)（二）工业互联网体系架构2.0 (9)四、业务视图 (12)（一）工业互联网的总体业务视图 (12)（二）业务视图-产业层 (13)（三）业务视图-商业层 (14)（四）业务视图-应用层 (16)（五）业务视图-能力层 (18)五、功能架构 (21)（一）工业互联网核心功能原理 (21)（二）工业互联网网络功能视图 (25)1.功能视图 (25)2.现状与问题 (29)3.发展趋势 (32)（三）工业互联网平台功能视图 (35)2.现状与问题 (37)3.发展趋势 (39)（四）工业互联网安全功能视图 (41)1.功能视图 (41)2.现状与问题 (44)3.发展趋势 (45)六、实施框架 (48)（一）实施框架总图 (48)（二）网络实施框架 (49)1.生产控制网络建设 (50)2.企业与园区网络建设 (51)3.国家骨干网络部署 (52)4.信息互通互操作体系部署 (53)（三）标识实施框架 (54)1、设备层系统部署 (55)2、边缘层系统部署 (56)3、企业层系统部署 (57)4、产业层系统建设 (58)（四）平台实施框架 (59)1.设备层系统部署 (60)2.边缘层系统部署 (60)4.产业层系统实施 (63)（五）安全实施框架 (65)1.边缘安全防护系统实施 (65)2.企业安全防护系统实施 (69)3.企业安全综合管理平台实施 (72)4.省/行业级安全平台实施 (73)5.国家级安全平台实施 (74)七、技术体系 (75)（一）工业互联网技术体系总图 (75)（二）重点技术发展概述 (78)1.5G技术 (78)2.工业人工智能技术 (79)3.边缘计算技术 (80)4.区块链技术 (81)5.数字孪生技术 (82)八、体系架构2.0在垂直行业的应用实践 (83)（一）垂直行业体系架构2.0应用方法 (83)（二）船舶行业：产业链协同优化应用场景 (84)1.背景与目标 (84)2.功能架构 (87)3.实施部署 (90)（三）石化行业：智能工厂建设 (94)1.背景与目标 (94)2.功能架构 (97)3.实施部署 (100)一、工业互联网的内涵与意义当前全球经济社会发展正面临全新挑战与机遇，一方面，上一轮科技革命的传统动能规律性减弱趋势明显，导致经济增长的内生动力不足。

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。