工业物联网白皮书

1、工业物联网白皮书工业物联网白皮书言前目前，物联网进入与传统产业深度融合发展的崭新阶段，工业制造领域的转型升级成为工业物联网发展的重要驱动力，世界各国纷纷发布相关的战略举措 ， 抢占新轮发展战略机遇 。值此工业物联网的关键发展时斯，中国电子技术标准化研究院组织业内相关单位编写了本白皮书，重点围绕工业物联网的发展背景、内涵本质、技术现状、标准现状以及产业应用等方面展开论述 。本白皮书对工业物联网的定位是工业物联网是支撑智能制造的套使能技术体 系。依据物联网的相关定 义及在工业制造领域中应用现状的深入研究，本白皮书尝试地给出工业物联网的定义工业物联网是通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作，实

2、现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，达到资源的高效利用，从而构建服务驱动型的新工业生态体 系。工业物联网表现出六大典型特征智能感知、泛在连通、精准控制、数字建模、 实时分析和迭代优化 。工业物联网的内涵将随着其发展不断进行丰富，目前我们对工3业物联网的认识具有定的阶段性，编写者将根据业界的反馈意 见， 根据最新的研究成果进行适时修订 。工业物联网白皮书11 日录 HYPERLINK l _TOC_250006 一 、工 业物联 网的发展 背景1()工 业物联 网的发 展现状1 HYPERLINK l _TOC_250005 （ 二）工 业物联 网的

3、发展 需求1 HYPERLINK l _TOC_250004 （ 三）工业物联网的发展意义2二 、工业物联 网的 内涵3.()工业 物联 网的本 质3. HYPERLINK l _TOC_250003 （二 ）工 业 物联 网的阶段5（ 三）工业物联网的价值8三、工业物联网的技 术现状9.()工业物联网的参考体系架构.9（二）工业物联网的技术体系. . . 10 HYPERLINK l _TOC_250002 （三）工业物联网的技术趋势12 HYPERLINK l _TOC_250001 四、工业物联 网的产业现状15()工业物联网的终端产业现状.157 HYPERLINK l _TOC_25

4、0000 （二）工业物联网的平台产业现状.168回工业物联网白皮书II录五、工业物联网的标准现状. 19()国内外巳开展的物联网标准化工作. 19（二）国内外巳开展的工业物联网标准化工作20（三）有待解决的工业物联网标准化问题.23六、工业物联网的应用25() 服务模式创新 基千机床物联网的租赁应用25（二）金融领域创新基千工业物联网的新保险模式.27（ 三）生产工艺优化 实现对轧棍磨削的全程自动控制.30（ 匹）智能物流应用 基千工业物联网的物流自动化32致谢3.6.工业物联网白皮书一、工业物联网的发展背景（一）工业物联网的发展现状工业物联网推动产 业转型升级 。随着物联网技术的快速发展，

5、中国制造 2025, 美国 先进制造伙伴计划、德国工业4.0等 系列国 家战略的提出和实施，在此背景下，工业物联网应运而生，成为全球工业体 系智能化变革的重要推手。工业物联网主要应用千设计、 生产、管理和服务等全生命周期的各个环节，是中国战略性新兴产业的重要组成部 分， 蕴含着巨大的经济价值 。用工业物联网改造传统产业，必将提升产业的经济附加值，有力推动我国经济发展方式由生产驱动向创新驱动的转变 ， 促进我国产业结构的调整 。（二）工业物联网的发展需求工业物联网契合产 业应用需 求。当前我国工业物联网由政府引领转向应用需求为主导，企业开始应用工业物联网解决自身所面临的实际问题，比如通过传感器仪

6、器仪表实时监控生产设备、原材 料、在制品及工作人员的状态，实现制造过程的智能执行，提高生产效率和产品质量 ， 通过RFID等识别技术建设智能仓储 ， 并与生产过程进行联接，提高制造原料的高效配置，耐用性的设备产品通过2感知手段获取数据实现预测性预警、 远程维护等服务， 提高设备产品的附加值。 工业物联网在工业制造领域各环节的深入应用， 有助于改善产能过剩、 成本压力增加等诸多困境。（三）工业物联网的发展意义新。工业物联网助力智能制造。 我国制造业面临着提高生产制造效率、 实现节能减排和完成产业结构调整的战略任务， 工业物联网将对企业的生产、 经营和管理模式带来深刻变革。 智能制造是基千新一代信

7、息通信技术与先进制造技术深度融合， 贯穿于设计、 生产、管理、 服务等制造活动的各个环节， 具有自感知、 自学习、 自决策、 自执行、 自适应等功能的新型生产方式， 工业物联网的部署实施为智能制造提供基石。 智能制造将结合工业物联网， 合理调配供应链资源以提升生产和服务效率， 实现制造业的智能化管理模式创3工业物联网白皮书.、 工业物联网的内涵（一）工业物联网的本质工业制造领域的转型升级为物联网的推广部署带来重要的发展 契机，但是国际产业组织或标准化机构均未给出工业物联网的权威 定义， 根据工业物联网的发展脉络来看， 工业物联网是 物联网在工业领域 中应用， 但是又不仅仅等同 千“工业 物联网

8、“ 如此简 单。首先工业控制系统为工业物联网的互联互通奠定基础，其次工业软图2- 1 工业物联网本质件系统为工业物联网的应用开发提供支撑， 另外恶劣工业环境为工业物联网的网络技术带来挑战， 因此工业物联网将会具有更加丰富的内涵。定位。 智能制造是中国制造2025的主攻方向， 是落实制造强国战略的重要举措， 是我国制造业紧踉世界发展趋势、 实现转型升级的关键所在。 工业物联网的出发点是实现工业制造领域的转型升级， 与智能制造的目的具有定的契合度。 因此，本白皮书对工业物联网的定位是：工业物联网是支撑智能制造的一套使能技术体定义。 依据物联网的相关定义及在工业领域中应用现状的深入研究， 本白皮书尝

9、试地给出工业物联网的定义 工业物联网是通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作， 实现制造原料的灵活配置、 制造过程的按需执行、 制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应， 达到资源的高效利用， 从而构建服务驱动型的新工业生态体系。工业物联网表现出六大典型特征 智能感知、 泛在连通、 精准控制、数字建模、 实时分析和迭代优化。智能感知。 是工业物联网的基础。 面对工业生产、 物流、 销售等产业链环节产生的海量数据， 工业物联网是利用传感器、 射频识别等感知手段获取工业全生命周期内的不同维度的信息数据， 具体包括 人员、机器、 原料、 工艺流程和环境等工业资源状态信息。4泛在连通。 是工业物联

10、网的前提。 工业资源通过有线或无线的方式彼此连接或与互联网相连， 形成便捷、 高效的工业物联网信息工业物联网白皮书通道，实现工业资源数据的互联互通，拓展了机器与机器、机器与人、机器与环境之间联接的广度和深度 。数字建模。是工业 物联网的 方法。数字建模将工业资 源映射到数字空间中，在虚拟的世界里模拟工业生产流程，借助数字空间强大的信息处理能力，实现对工业生产过程全要素的抽象建模，为工业物联网实体产业链运行提供有效决 策。实时分析。是工业物联 网的手段。针对所 感知 的工业资涌数据，通过技术分析手段，在数字空间中进行实时处理，获取工业资源状态在虚拟空间和现实空间的内在联系，将抽象的数据进步直观化

11、和可视化 ， 完成对外部物理实体的实时响应 。精准控制。是工业 物联网的目的 。通过工业资涌的状 态感知、信息互联、数字建模和实时分析等过程，基于虚拟空间形成的决 策，转换成工业资源实体可以理解的控制命令，进行实际操作，实现工业资源精准的信息交互和无间隙协作。迭代优化。是工业 物联网的效果 。工业物联网体 系能够 不断地自我学习与提升，通过将工业资源数据处理、分析和存储，形成有效的、 可继承的知识库、模型库和资源库 。面向工业资源制造原料、制造过程、制造工艺和制造环境，进行不断迭代优化，达到最优目标。（二）工业物联网的阶段5工业物联网的实施包括四个阶段 是智能的感知控制阶段 ，共公撑支服务模式

12、丿。乒:：:, 、衄智能物流、智能交通、制造业模建掘挖据数析分库仓据数数 据 应用1丿 1丿I丿物联网信息中心物联网管理中心工业网关工业以太网互联互通圈Iiii标识解析移动通信网、互联网和其他专网,.地址管理信息发布化优储存据数短距离无线通信低功耗广域网I RFID标签 I田OOE-,，感知控制 令传感器网络I传感器1令射频识别多媒体oo中间件图2-2工业物联网的实施阶段6即利用智能感知技术随时、随地进行工业数据的采集，二是全面的互联互通阶段， 通过多种通信网络互联互通手段， 将采集到的数据实时、准确地传递出去， 三是深度的数据应用阶段， 即利用云计算、大数据等相关技术， 对数据进行建模、分析

13、和优化， 实现对海溢数据的充分挖掘和利用； 四是创新的服务模式阶段， 利用信息管理、智能终端和平台集成等技术， 实现传统工业智能化改造， 提升产业价值、优化服务资源和激发产业创新。 图2-2为工业物联网的实施阶段图。工业物联网白皮书智能的感知控 制。工业物联网感知控 制阶段 主要实现物联网泛在化的未端智能感知，由多样化采集和控制模块组成，包括各种类型传感器、RFID , 以及中短距离的传感器与无线传感网络等，实现工业物联网的数据采集和设备控制的智能化 。全面的互联互通。工业物联 网借助各类传 感器、 RFID 等实现数据采集 ， 通过工业网关、短距离无线通信、低功耗广域网和OPCUA等互联互通

14、技术 ， 将信息化共性技术与行业特征有效整合 ， 实现无线通信网络、工业以太网、移动通信网络等异构网络的安全、高效融合，充分发挥网络基础设施的应用价值，实现服务模式创新及流程优化。深度的数据应用。利用数据挖掘、 数据仓库、 分布式 存储等技术手段，基千云计算平台技术，进行数据建模、分析和优化，实现 多源异构 数据的深度 开发 应用。 通过对数据 进行 集成 化收集和处理，不断对数据进行整理，解决数据提取、集成及数据性能优化问 题。从数据仓库中提取隐藏的预测性信息 ， 控掘出数据间潜在的 关系，快速而准确地找出有价值的信息，有效提高系统的决策支持能力。创新的服务模式。工业物联网服务模式的创新主要

15、集中定制服7务、增值服务、运维服务、升级服务、培训服务、咨询服务和实施服务等方面，广泛应用千智能工厂、智能交通、工艺流程再造、环境监测、远程维护、设备租赁等物联网应用示范领域，全方位构 建工业物联网创新的服务模式生态圈，提升产业价值，优化服务资源。8（三）工业物联网的价值工业物联网的价值体现是主要包括 提升价值、优化资源、 升级服务和激发创新。提升价值。 工业物联网使丰富的生产、 机器、 人、 流程、 产品数据进行互联，数据达到前所未有的深度和广度的集成，建立物理世界与信息世界的映射关系，使数据的价值得以挖掘利用，提升数据的价值。优化资源。 工业物联网通过网络通信技术将工业资源全面互联，通过数

16、据处理和智能分析，对工业领域所有过程得出科学合理的决策，反馈至物理世界并对资源进行调度重组，使工业资源的利用达到前所未有的高效。升级服务。 工业物联网的应用使制造企业改变原有的产品短期交易的状态， 向以数据为核心的制造服务转变，打破传统的产业界限，升级服务重构企业与用户的商业关系，升级服务也帮助企业形成以数据价值为特征的新资产。激发创新。 工业物联网在工业领域架起 座物理世界和信息世界连通的桥梁，并且提供接口供应用访问物理世界和信息世界，为资源高效灵活利用的开发提供无限可能，营造创新环境。工业物联网白皮书.、工业物联网的技术现状资了资（一）工业物联网的参考体系架构.4!,!11!1!通用使能平

17、台互联互通，府政oi止，户客。商烹f应0台解商ooo 应ooo 供000 品产工业物联网参考体系结构是工业物联网系统组成的抽象描述， 为不同工业物联网 结构设计提供参考。工业物联网参考体 系结构是依据GB/T 33474-2016物联网 参考体 系结构 中的物联网概念模型给出，从系统的角度，给出了工业物联网系统各功能域中主要实体及实体之间的接口关系 。T乍.令一一呻媒体、咨询社交第三方征信系统s工业安全监督管理平台第三方物流第.三.方支付.物联网网关运行维护. 管理平台令 矗. . . ,渗盲己巴I穸 志卿 ii .在制品原料 流水线 环境 作业工人 生产装备 辅助生产设施仓储物流9互联互通A

18、DAcsscDcLip另L识签标表仪器仪络网器感.i传图3- 1 工业物联网 参考体 系架构回工业物联网白皮书工业物联网参 考体 系架构由 用户域、目标对象域 、感知 控制域、服务提供域、运维管控域和资源交换域组成。目标对象域主要 为在 制品、原 料、机器、环境、作业工人等 ， 这些对象被感知控制域的传感器、标签所感知、识别和控制，在其 生产、加工、运输、流通、销售等各个环节的信息被获取。感知控 制域采集的数据最 终通过工业物联网网关传送给服务提供域。服务提供域主要包括通 用使能平台、资 源优 化平台和资源配置平台， 提供远程监控、能源管理、安全生产等服务 。运维管控域从系统运行技术性管理和法

19、律 法规符合性管理 两大方面保证工业物联网其他域的稳定、可靠、安全运行等，主要包括 工业安全监督管理平台和运行维 护管理平台 。资源交换域 根据工业 物联网 系统 与其他相 关系统的应用服务需求， 实现信息资凉和市场资涌的交换与共享功能。用户域是支撑 用户接 入工业物联 网、适用物联 网服务接口 系统，具体包括产品供应商、制造商、解决方案供应商、客户和政府等。（二）工业物联网的技术体系工业物联网技术体系主要分为感知控制技术、网络通信技术、 信息处理技术和安全管理技术 。感知控制技术主要包括传感器、射频识别、 多媒体、工业控 制等， 是工业物联网部署实施的核 心， 网10工业物联网白皮书加密认证

20、、防火墙、入侵检测、数据清洗、数据分析、数据建模、数据存储工业以太网、短距离无线通信、低功耗广域网.传感器、射频识别 、多媒体、工业控制.图3- 2 工业物联网技术体系络通信技术主要包括工业以太网、短距离无线通信技术、低功耗广域网等，是工业物联网互联互通的基础，信息处理技术主要包括数据清洗、数据分析、数据建模和数据存储等，为工业物联网应用的提供支撑 ， 安全管理技术包括加密认证、防 火墙、 入侵检 测等， 是工业物联网部署的关键 。感知控 制技术。工业传感器能够 测量或感知特定 物体的状 态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式的信息，是实现工业物联网中工业过程自动检测和自

21、动控制的首要环节。射频识别是种非接触 类型的自动识 别技术 ， 其主要原理是利用无线电磁信号传输特性和空间耦合原理，来完成对目标物体的自动识别过程 。工业控制系统包括监控和数据采集( S CADA ) 系统， 分布式控制 系统 ( DCS) , 和其他较小的控制系统如可编程逻辑控11回工业物联网白皮书制器 ( PLC ) 。网络通信技术。工业以 太网、 工业现场 总线、工业无线网络是目前工业通信领域的三大主流技术 。工业以 太网是指在工业环境的自动化控制及过程控 制中应用以 太网的相关组件及技术 。工业无线网络则是种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输 技术，无线网络技术的应用可以使得

22、工业传感器的布线成本大大降低， 有利千传感器功能的扩展 。工业无线技术的核 心技术包括时间同步、确定性调度、跳信道、路由和安全技术等 。信息处理技术。信息处理 技术是对采集到的数据进行数据解析、格式转换、元数据提取、初步清洗等预处理工作，再按照不同的数据类型与数据使用特点选择分布式文件系统、关系数据库、对象存储系统、时序数据库等不同的数据管理引擎实现数据的分区选择、落地存储、编目与索引等操作 。安全管理技术。不同的工业物联网 系统会采取 不同的安全防 护措施，主要包括预防（防止非法入侵）、检测（万预防失败，则在系统内检测是否有非法入侵行为）、响应（如果查到入侵，应采取什 么行动）、恢复（对受破

23、坏的数据和系统， 如何尽快恢复）等阶段。（三）工业物联网的技术趋势终端智能化。工业物联网终端智能 化主要体 现在两个 方面 ， 是底层传感器设备自身向着微型化和智能化的方向发展，为工业物 联网终端智能化的发展奠定 基础 ， 另 方面是工业控制系统的开放12工业物联网白皮书性逐渐扩大， 使得工业控制系统与各种业务系统的协作成 为可能 。联接泛在化。工业物联网的网络连接是建立在工业控制通信网络基础之上，工业控制通信网络经历了现场总线、工业以太网和工 业无线等多种工业通信网络技术， 负责将人机界面 HMI、数据采集与监视控制系统 SCADA、可编程逻辑控制器 PLC、分布式控制系统DCS等监控设备与

24、 系统 ， 同生产现场的各种传感器、变送器、执行器、伺服驱动器、运动控制器 ， 甚至CNC数控机床、 工业机器人和成套生产线等生产装备连接起来。计算边缘化。边缘计算指在靠近物或数据 源头的网络边缘 侧， 融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的 关键需 求。边缘计算中数据不用再传到遥远的云端，在边缘侧就能解决，更适合实时的数据分析和智能化处理，具有安全、快捷、易于管理等优势，能更好地支撑本地业务的实时智能化处理与执行，满足网络的实时需求，从而使计算资源更加有效地得到利用。网络扁平化。工业物

25、联网的体 系架构正 在简化 ， 系统性能将得到进步提升的同时降低软件维护成 本。目前国内外巳经建立服务千生产制造的全互联制造网络扁平化技术体系，使信息在真实世界 和虚拟空间之间智能化流动，实现对生产制造的实时控制、精确管 理和科学决策进行了大量的研究与探索 。服务平台化。在工业资源互联互通的基础上 ， 将实时采集的工业资源状态数据上传至平台，对数据进行深入分析，产生全新的数13回工业物联网白皮书据价值，基千平台的开放能力，根据用户实际需求提供设备远程管理、预防 性维护和故障诊断等服务 。工业物联网平台面临着连接设备量巨大、应用环境复杂、用户多元化等问题，提升连接灵活、扩展用户规模、增强数据的安

26、全性、应用开发的简易友好等是未来平台主要发展方向。14工业物联网白皮书四、工业物联网的产业现状（一）工业物联网的终端产业现状传感器。传感器是 实现工业物联网中信息感知的首要环节 ， 其作用相当于人的五官， 能快速、精确地获取信息 。随着工业4.0及智能制造等类似概念的推出 ， 全球的传感器市场空间再 次被扩宽 。据预测， 2016 年至2021 年， 传感器的复合年增长率预计 为11 %, 到2021 年市场规模将达到 1906亿美元。目前， 全球传感器市场主要由美国、 日本、德国的相关企业占 主导 ， 比如MEAS 传感器公司、 霍尼韦尔公司、凯勒公司、艾默生电气公司、通用公司等，不过亚太地

27、区的传感器市场也 呈现出快速增长的趋势 。近年来 ， 我国在传感器相关产业加入投入，提高国有传感器及仪器仪表的占有率，尤其是高端传感器品种的市场占有率，目前国内的传感器及仪器仪表企业以沈阳仪表科学研究院、深圳清华大学研究院、河南汉威电子等为代表目 前取得了定的业绩。工业控 制。工业控 制是对工业过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决 策为目的 ， 主要是以 PLC、DCS 等产品形式体现。目前PLC市场可以分成 美国、欧洲、和日本等三个流派， 其中美国 有A -B公司、通用电气公司、莫 迪康公司等 ， 欧洲有德国 的西门子公司、AEG公司、法国的TE公司， 日本的 PLC制造商包括三菱、欧姆

28、15回工业物联网白皮书龙、松下、富士等 ， 韩国的三星、 LG等， 这些生产厂家的产品占 有主要的PLC市场份额。我国的PLC市场仍以国外产品为主 ， 国内PLC 生产厂家在产品 数量和生产规模的还有待千提高 。DCS 生产厂 家主要集中 在美国、 日本、德国 等。我国DCS市场中国外DCS 产品有定占 有率， 比如Honeywe ll和横河公 司的DCS 产品。 不过近年来国产 DCS的市场占 有份额也在飞速提升 ， 我国涌现出 批DCS产品优 秀企业 ， 如北京和利时公司、 上海新华公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天测控公司、电科院以及北京康 拓集团等。这批企业研 制生产的DCS 系统

29、 ， 不仅品种数量大幅度增加， 而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平 。（二）工业物联网的平台产业现状巨前工业物联网平台成为工业物联网产业发展制高点，同时也是工业物联网应用的重要支撑载体 。根据对工业物联网平台的市场现状进行分析，可以看出其产业现状呈现如下三个特点根植于工业制造领 域的巨头积极布局 工业物联网平台。工业自动化企业凭借在工业领域的沉淀积累，通过搭建工业物联网平 台， 推动制造 业转型升 级。如西门子的MindSphere 、通用电气的Predix、菲尼克斯电气的ProfiCloud、ABB的。国内制造企业也在积极推进相关平台的部署， 如三 重工的根云、 海尔的COSMOPl

30、at、徐工工业云、航天科工的 INDICS等。IT巨头借助于云 平台的 优势积极发展工业物联网 平台。IT公司16工业物联网白皮书具备强大的基础设施支撑、丰富的分析计算工具、成熟的定价体系 和全面的安全保障策略，已经形成了成熟的云服务系统，并且以原 有平台为基础通过联合上下游企业 ， 布局工业物联网产业生态 。如微软的Azure、亚马逊的 AWS、IBM的Watson 、SAP的HANA。国内的百度、阿里、京东和腾讯也都推出面向工业物联网的平台 。企业之间展 开优势互 补合作扩建工业物联网 生态圈 。工业物联网平台在联接设备面临兼容性和多样性的难题，不同企业之间积极开展优势互补合作 。GE千2

31、016年宣布Predix登陆微软Azure云平台，ABB于2017年宣布依托于微软 Azure平台提供工业云服务 ， 与IBM在工业数据计 算和分析方面开展合作 。西门子称MindSphere 在云服务方面已跟亚马逊 AWS、微软和SAP开展合作。17工业物联网白皮书五、工业物联网的标准现状（一）国内外已开展的物联网标准化工作物联网相关国际标准化组织的整合积极推动了工业物联网标准 的制定。物联网涉及的标准组织十分复杂， 既有国际、区域和国 家标准组织， 也有行业协会和联盟组织。不同标准组织 侧重的技术领域也不同，有些标准组织的工作覆盖多个层次，不同标准组织之间 错综交互， 不过目前这种现状有了

32、极大的改善 。国际电信联盟电信部门ITU-T在2015年6月成立新的物联网标准化研究组 SG20 , 目前标准研制的内容涉及网络服务能力开放框架、物联网设备管理能力、 物联网大数据需 求和物联网语义本体描述等。国际标准化组织国际电工委员会ISO/IEC JTC1在2016年11月成立了物联网及相关技术 分技术委员会SC41 , 下设物联网架构工作组、物联网互操作工作组和物联网应用工作组，并成立了可穿戴研究组、可信物联网研究组、 工业物联网研究组、边缘计算研究组和实时物联网研究组五个研究 组。我国为了避免了标准制定工作交叉重复，确保物联网总体类标准的高效制定， 从组织保障 方面千 2010 年成

33、立了国 家物联网基础工作组， 目前 为止巳经发布了GB/T 33474-2016物联网 参考体系结构、GB/T 33745-2017物联网 术语 及GB/Z 33750-2017物联19回工业物联网白皮书网 标准化工作指南 对工业物联网标准化工作具 有重要意义的指导作用。（二）国内外已开展的工业物联网标准化工作传感器及仪器仪表的标 准是实现互联互通的 基础。工业制造领域中感知控制标准要面对各类被感知控制的对象，由千复杂性、多样性、边缘性、多领域性造成的难度是很突出的，其核心标准亟待突破。传感器及仪器仪表的国际标准化工作主要集中在国际电工委员会IEC , 其中TC104 主要制订 电工仪器 仪表

34、标准 ， SC65B 针对智能传感器、执行器 方面巳经开展了相关标准 制修订 工作， SC65E定义了设备属 性和功能的数字化表 示。我国相关的标 准化工作 主要集中在SAC/TC124工业过程测量控 制、SAC/TC78半导体器件、 SAC/TC103光学和 光学仪器、 SAC/TC104电工测量仪器 等， 根据市场的需要和技术的发展，近年来制定发布了诸多与工业物联网密切相关的标准 ， 如GB/T 33905.2-2017智能传感器 第2部分 物联网应用行规, GB/T 33899-2017工业物联网仪表互操作协议 、GB/T 33904-2017工业物联网仪表服务协议 ）、GB/T 339

35、01-2017工业物联网仪表身份标识协议 及GB/T 33900-2017工业物联网仪表应用属性协议 等。控制类标 准为工 业物联网实现互联互通提供了支撑 。目前工业领域中控制类标准主要集中在 PLC可编程控 制器和 DCS 集散控 制系20工业物联网白皮书统等方面的标准 。国际上PLC标准化工作主要集中 在国际 电工委员会IEC的SC65B(工业过程测量控 制和自动化技术委员会测量和控制设备分技术委员会）制定的IEC 61131-X可编程序控制器 系列标准， 已经发布了以下9个部分 ， 包括通用信息、设备要求与试验、编程语言、 用户导则、通信、功能安全等内容。目前我国 对巳发布的IEC 61

36、131 系列标准的前 8部分进行了转化国 家标准 GB/T 15969 系列可编程序控制器 。目前没有专门针对 DCS的技术标准 ， 有待制定DCS编程语言和接口 方面的标准 。工业以太网标准为工业物联网的互联互通奠定了基础 。国际电工委员会 IEC在制定面向整个工业自动化的 现场总线标准时面临巨大的挑战，因为其中涉及到诸多公司或集团的商业利益，最终形 成以IEC 61158 系列的多种现场 总线标准 ， 这种局面导 致现场 总线控制系统FCS的开放性、 可互操性等问题面临定的局 限性。工业以太网因为容易实现与因特网集成的优点在诸多场景中取代其中 很多工业现 场总线， 但是 巨 前主流的工业以

37、 太网协议 有Profinet 、EtherCAT、Modbus TCP等， 不过因为这些协议的高层不同 ， 其在实现互联互通时仍然需要进行协议转换。工业无线网 络标准增强了 工业物联网的 连接泛在化 。目前， 工业无线网络形成 了以国际仪器仪表协 会ISA的ISA l OO. ll a、HART基金会的Wireless HART、中国WIA联盟的WIA-PA /FA三大主流国际标准共存的局面 。工业无线网络具 有易部署等优点， 在工业物联网中具有广阔的应用前景，但是最近新兴的低功耗广域网通信技术对现有工业无线网络不可避免地造成巨大的冲击和影响，低功耗广域21回工业物联网白皮书网通信技术可以分

38、为两类类是授权频段 ， 以NB-IoT、LTE演进技术eMTC等为代表另 类是非授权频段 ， 包括LoRa 、PRMA、Sigfox 等， 业界也在积极探 索低功耗 广域网技术在工业领域中的应用场景。信息集成标 准在工业物联网的互联互通起着至关重要的 作用。工业物联网将实现自底向上的全面集成与互联，其中信息集成作为其核心主线存在 ， 可以分为现场设备和 系统两个集成层面 。目前典型的现场设备集成标准有电子设备描述语言的 IEC 61804-3、现场设备工具的 IEC62453系列等。国际电工委员会IEC联合ISO/TC184制定了企业控 制系统 集成IEC62264 系列标准。此外IEC 62

39、541 系列标准致力千实现将设备直接连接至云端，我国对此系列标准进行转化， 并千2017年9月发布GB/T 33863.X-2017 OPC统架构 的前八部分。信息安全标准是工业物联网实现的核心关键 。全国信息安全标准化技术委员会SAC/TC260巳经发布了GB/T 32919-2016信息安全技术 工业控制系统安全控制应用指南 ， 正在制定工业控制系统的风险评估实施指南和沥洞检测及测试评价方法、工业控制网络的安全隔离与信息交换 系统安全技术要求等内容 。全国过程测量控制和自动化标准化技术委员会 SAC/TC124千2016年发布了GB/T 33009系列DCS安全方面的标准 ， 包括防 护要

40、求、 管理要求、评估指南、 风险与脆弱性检测要求。22工业物联网白皮书（三）有待解决的工业物联网标准化问题工业物联网体现了工业技术和物联网技术的跨界融合，涉及到硬件、软件、网络以及平台等多方面的集成，以及不同环节、不同模式下的复杂应用 。目前国内外对工业物联网标准的研究还 处千起步阶段，这些现实情况以及工业物联网本身具有的创新性、复杂性给标准化工作带来了诸多挑战整体布局工业物联网的标准化任务 ， 分阶段实施 。解决网络的互联互通、数据异构集成等基本技术问题。规范资源数据的标准化封装，构建良好的应用创新生态环境。构建工业物联网的安全环境 ， 预防控制安全问题。针对上述问题，从顶层设计、基础共性、

41、关键技术和安全等方面提出标准化的重点 方向。顶层设计。顶层设计是开展标准 化工作的 总体纲领与参考 ， 界定了工业物联网标准研究的范围， 明确标准化方向。基础共性类标准 。用于统 工业物联网的相 关术语以 及参考模型，是认识、理解以及实现工业物联网的基础，为开展其他方面的 标准研究提供支撑。包括术语、参考模型以及相关的评估规范等 。关键技术类标准 。用千规范工业物联网的 关键 要素， 指导工业物联网相关产品的技术研发、测试验证等。包括数据建模、时间敏感网络、边缘计算、工业物联网平台等技术要求规范、技术实现的 过程与方法等。23回工业物联网白皮书安全类标准。用千规范工业物联 网的信息安全管理，

42、提升安全防控能力。24工业物联网白皮书六、工业物联网的应用（一）服务模式创新基千机床物联网的租赁应用项目简介。 基千智 能云科iSESOL 平台， 建立起了设 备数据 实时采集、行业大数据分析以及业务帮助决策三位体的“生产力共 享“ 模式， 企业用户可以通过 iSESOL平台、租赁业务后台和租赁客 户端APP 等工具实时监控设备运行状 态、查看设备历史 运行数据以及了解设备费用详情 ， 同时可以依靠 iSESOL平台提供的大数据智能分析工具 ， 帮助企业实现更好的业务决 策。网络互联 架构。整个网络架构 分为三层 ， 外部网络、云平台网络以及企业网络三层，采用租赁设备、公有云以及用户终端的网络

43、 拓扑， 实现基于设备物联模式向租赁业务应用的延伸 。企业网络层 在企业I工厂内部 ， 租赁机床通过数据采集系统， 多个设备和控制层的接入设备等构成企业 工厂内部局域网 ， 并且通过路由器、防火墙和互联网连接 ， 接入工业云服务平台 。云平台网络层iSESOL 平台部 署在公有云架构上 ， 主要通 过互联网接入方式与云计算中心连接，提供大容量、快读、高可用、安全的互联网接入平台。依托公有云供应商提供的网络资源 （ 核心路由，外联层路由设备，通讯网络）以及服务器虚机资源等，为iSESOL平台提供了保障 。iSESOL平台同时构 建了VPN网络 ， VPN25回工业物联网白皮书外部网络亡租赁 WE

44、B 应用防炎墙一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一mmmmmmmmmmmm1S ESO荨妇备接入服务设备租赁服务安全网关VPN隧道设 备接入内部网络 IllI3G/4G_J租赁机床租赁机床匡亘习3 G/ 4 G路由l器租赁机床I：租赁机床路由器l租赁机床租赁机床.ID用应,/.I竺云平台网络企业网络图6习 基千工业物联网的租赁应用网络架构服务器和智能设备之间的通讯数据都进行了加密处理，确保智能设 备数据发送方的

45、可靠性和安 全性， 并可以支持大量设备的接入。外部网络层终端用户通过PC机移动设备， 接入互联网， 可以安全访问工业云平台的相关服务应用，APP应用等。比如租赁服务平台，租赁项目先进性及创新点。基千装备互联， 搭建生产力租赁云平台，支持多种租赁模式， 以实时互联、按需付费、即时结算的新商业模式，实现基千物联网的智能装备分享经济，提供优质的生产力 共享业务模 式。实施效果。按照整体项目的实施以 及业务运营进展 ， 达到了项26工业物联网白皮书目初期制定的目标建立了设 备运行数 据运行状 态实时 采集 及上 报机 制， 企业用户可以通过租赁 APP 实时查 看设备运行状 态， 也可以利用设备保全机

46、制，通过租赁后台实时管控设备状态，进行锁机及解锁等远程操 作。构建了多层次的分时租赁模型及完善的计费方式，企业用户可以结合自身的业务特点选取合适的 方式切入 “生产力共享“ 生态。iSESOL后台系统会及时的向用户推送费用及相应的账单信息， 后台也支持拉取设备使用时长费用明细数据拉取。建立了多维度大数据分析模型，通过对基础数据的清洗、校 验、封装、穿透以及实时数据监控等多种手段保证数据的有效性， 同时在进行数据脱敏后，通过抽取有效数据进行综合处理，形成了高可视化的统计数据模型，可以帮助企业用户针对实际业务情况进行快速决策。（二）金融领域创新基千工业物联网的新保险模式项目简介。基千使用的 保险

47、( U BI ) 是物联 网保险的 主要商 业模式，本项目以树根互联技术有限公司（以下简称“树根互联) 的工业物联网平台为基础，实现以下数据服务数据采集接入、数据存储、数据管理、数据清洗、数据挖掘分析、数据服务与数据产口口口o总体方案。基于工业互联网平台的大数据能 力 ， 建立保险大数27回工业物联网白皮书据解决方案 ， 实现对海量数据（ 互联网与物车联网 ） 的储存、快速信息提取（包括对非结构化数据的信息提取）及大数据分析，生成 设备的综合状态评估， 以及设备主及企业的运营状况及信用风险等模型， 为保 险业务提供更加精准的服务， 总体方案 示意图如图6-2所器 字 像机 数 画示 。客户36

48、0视图排 污 指标一作业地点分布l发动机性能指作业地质标衰减趋势!分布!一 总工作时长油耗仁连续作业趋势ll关键机械潜在故障隐件疲劳度患及影响1 时间分布胆险操作竹为分布 .数据 ，管理保险 国II曰， 数据 安全管理配置国大数据平台国目曰并 国 马霆 国匮“回国日 国 冒 m国目国国 据务数服据品数产据台放台数平开平图 6- 2 总体方案示意图完总体架构。以挖机的物联 数据和设备维修换件数据为基础 ，成数据的评估和分析，针对设备使用情况与设备故障维修情况进行 大数据控掘 与建模， 建立控机设备质 噩评估指数。根据模型成果开发用于精算定价与风险选择的数据产品，协助保险公司的精算和产品研发部门在

49、用户使用场景、风险管理上提供技术、数据及运营支持，并根据控机质量评估指数结合其他变量信28工业物联网白皮书息， 帮助其完成UBI产品及延保产品的定价 ， 总体架构示如图6-3所刀 o尽 保险数据服务平台为保险业务提供： 设备数据接入、协议适配解析、数据存储计算、基础数据服务以及与保险业务深度融合的贴身服务型数据产品； 并可以将数据需求和使用情况反馈到硬件平台进行优化更新。商业创新客户服务渠道营销财务管理风险管理精算系统核心系统芦总数据安全国国国国盘笞数平口巠店罚mmmmm国,. , , , ， ， ， ， ， ， ， ， ，三国目眉目务用业应一一一一一一一一一一一一一一一一一一雷 图 6- 3

50、 总体架构示意图项目的先进性和创新点 。基于树根互联的 “根云” 平台 ， 联合久隆保险和三 重工 ， 聚合装备制造 、工业互联网及金融（保险类）三方面的人才和技术，首次探索和尝试“装备数据金融”的闭环商业模式， 共同对三装备的物联网数据及企业运营数据进行深度控掘与应用，研发基千物联网的保险产品，发掘工业大数据的 金融价值 ， 探索工业大数据创新性商业模式 。通过基千设备的数据对损失概率进行预测，在设备定价中将每台设备运行数据（工况数据）作为定价变量来考虑， 可以对每台单独设备提供更加准确、公允、动态的定价，帮助保险公司进行风险选择与精准定价。29回工业物联网白皮书（三）生产工艺优化实现磨辗间

51、轧辗流转的全程自动控制项目简介。传统磨棍间标准化工艺流程存在劳动效 率低、安全风险高、质噩波动大、环保效果差等问题 。宝钢技术通过工业互联网、射频识别、信息交互、智能控制等技术手段，实现了轧棍自动识别、行车智能吊装、磨床智能磨削、轧棍自动水冷、轧棍自动补沽、轧棍智能配棍等生产工艺 ， 提高了磨棍间的智能化生产水平 。通过磨棍间自动化建设，大大提高了轧线供棍能力，避免了安全风险， 降低了生产成本， 提高了环保节能水平 。一一呻,.一一轧棍流转磨辗间自动化工艺流程。根据自动化工艺流程 ， 磨棍间功能区域重新规划布局，并进行生产工艺的智能化升级，新建磨棍间全区域轧棍自动识别系统、全自动轧棍装载机系统

52、、半自动化行车系 统、自动水冷系统、智能补油机器人系统，实现对轧棍流转的全程自动控制 。图6-4为无人化 磨棍区域工艺流程图。图6- 4 无人化磨辗区域工艺流程30工业物联网白皮书磨棍间数据架构和应用无人化磨辗间系统具有轧棍等主要部件的数据存储管理、数据 查询、轧棍磨削计划管理、轧辕 配对、统计 报表等功能 。通过大数据、云计算等新兴技术手段，对轧辗生产实绩数据、磨削实绩数据 等进行大数据分析，建立、优化磨床磨削生产模型，实现对磨床的 更精准控制 ， 提高磨床磨削质量 。另外还 为以后的分析预测功能预留接口 ， 方便进行功能扩展和二次开发 。项目的先进性和创新点。实现了对轧棍全生命周期管理 。在轧棍上应用RFID技术， 自动识别轧辗身份信息及数据 ， 并通过相关应用程序用于物流、库存、现场管理，极大提高生