工业互联网产业发展和标准体系

工业互联网最新发展主要内容工业互联网内涵全球工业互联网标准进展工业互联网标准体系工业互联网产业发展我国工业互联网重点工业互联网内涵工业互联网网络体系—全球互联智能制造基础设施工业互联网终端—机器、物料、控制系统、信息系统、智能产品、人……工业互联网应用—智能制造模式、业态个性化定制网络化协同…服务化延伸工厂外网络/全球互联网络工厂内网络IT网络OT网络云计算/边缘计算云计算智能化生产端到端数据流动工业互联网是互联网和新一代信息技术与全球工业系统全方位深度融合集成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、人之间的泛在联接—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工业互联网的范畴先进材料3D打印元器件 工艺与整机…工业网络制造管理平台（实时监测、系统控制）行业应用工业云平台传感终端+生产设备本体智能装备泛在感知终端个性化定制 供应链协作协同制造

……智能网连汽车…智能家居智能制造工业互联网德国工业4.0参考模型CPPS功能视角：“资产层-集成层-通信层-信息层-功能层-商业层”，是智能生产能力的解构。价值链视角：基于IEC62890，描述零部件、机器、工厂等单元从原型到实物的价值生成全过程工业系统视角：基于IEC62264和61512，将工业层级分为“现场设备-控制设备-工段-车间-企业”为基础，并拓展到“产品”和“世界”，构建完整工业系统。原型产品现场设备控制设备工段车间连接世界企业商业功能信息通信集成资产全层级工业系统123工业4.0参考模型功能映射功能映射CPPS功能图层实物全生命周期价值链以零件、机器、工厂为代表端到端集成纵向集成横向集成CPPS功能工业4.0的关键是将CPPS功能(

维度1)映射到全生命周期价值链

(维度2)和工业系统(维度3)中，实现三大集成。2015年4月，《德国工业4.0实施战略》提出参考模型RAMI

4.0，其本质是从工业角度出发，结合已有工业标准，将以“CPPS（信息物理生产系统）”为核心的智能生产功能，映射到全生命周期价值链和全层级工业系统中，以简单直观的方式呈现数据驱动的工业智能化图景。工业互联网联盟（IIC）-总体情况2014年4月成立

IIC由GE、IBM、Intel、AT&T、思科五家单位发起

IIC由对象管理组织(ObjectManagementGroup,OMG)管理

IIoT应用案例分析，参考架构和关键技术方向总体设计，提炼标准需求，推动安全框架设计，搭建

测试床，提供系统解决展示平台和设计支撑，加

速全球产业发展；IIC定位为产业推广组织IIC工作范畴IIC组织架构IIC指导委员会IIC工作人员市场组安全工作组技术工作组测试床工作组商业生命周期战略及解决方案组工业互联网联盟（IIC）--主要进展成果发布2015.7工业互联网术语2015.6工业互联网参考架构1.02016Q1工业互联网网络连接参考架构技术2016Q2工业互联网参考架构2.02016Q2动态组合和协同技术报告2016Q2产业分析框架文档2016Q2商业战略白皮书2016.6分布式数据管理和互操作参考架构通过测试床：20个待通过测试床：4个其中中国牵头测试床：2个

城市智慧供水（威派格+新思维+信通院）

生产质量管理（华为+海尔+中国电信+信通院）链接：https:///members/gr

oups/testbed/index.htm应用案例目前IIC已通过的应用案例共22个，累计应用案例35个测试床美国IIC的工业互联网总体架构商业视角使用视角功能视角实现视角2015年6月，IIC提出工业互联网参考架构（1.7版本），重点面向“工业互联网系统”开发，以ISO/IEC/IEEE

42010（软件系统“架构描述”）标准作为系统架构设计方法论，提出了包含四个视角的参考架构。确定利益相关者，及其对建立工业互联网系统的商业愿景、价值和目标。以具体任务为牵引，确定工业互联网系统使用过程中人或逻辑用户的活动序列确定实现功能要素的关键技术、通信方式和生命周期流程确定工业互联网系统的功能要素、相关关系、接口及交互方式。利益相关方决策者

产品经理操作者系统工程师程序员或相关组织工业互联网的总体架构

architecture美国工业互联网参考架构-功能视角数据信息流决策任务流工业互联网系统功能架构边缘实时优化全系统深度优化工业互联网系统功能包括五个方面，分别是控制、运营、信息、应用和商业。控制域是实现信息世界与物理世界交互的关键。信息域具备数据汇集、分析、分发功能，是其它 模块优化的核心驱动。CPS架构中能够更好体现数据信息流与决策任务流√控制模块、运营模块、应用模块、商业模块的原始数据均会汇集到信息模块进行集中处理分析，形成相关优化信息反馈给各个模块；√决策和任务由上至下传递，现有工业系统层级能够满足由上至下的决策控制。实时闭环与深层优化闭环√依托边缘计算分析，形成的实时控制闭环√依托高性能的综合数据分析处理，形成的更深层次的工业系统优化闭环物理实体IIC加速全球化布局与德国开展参考架构对接美国（IIC总部）中国日本印度德国组织ISWC，打造工业互联网领域的“巴展”已成立推动成立国家分部IIC于2015.9月在巴塞罗那举办首届IoT

Solution峰会ISWC

（IoT

SolutionWorld

Congress），埃森哲、GE、IBM、微软、Vodafone作为钻石赞助商，吸引超过4500人参加，120多名嘉宾发表演讲，89家厂商参展，召开83个session，11个测试床项目集中展示IEC：工业网络及工控安全标准化为主工业通信网络通信协议IEC61158-X工业无线通信网络IEC62591(WirelessHart)IEC62601(WIA-PA)IEC62734(ISA

100.11a)功能安全

IEC61508过程工业功能安全

IEC61511设备行规IEC61784-1IEC61784-2功能安全行规IEC61784-3网络信息安全IEC61784-4安装规范IEC61784-5高可用性IEC62439网络与系统安全

IEC62443工业控制系统通信网络安装IEC61918无线共存IEC62657IEC的工业互联网标准化基础已有主要标准示意图1、传统工业现场网络通信标准2、三大工业无线网络标准3、传统工控系统安全标准ISO：工业自动化系统集成标准为主ISO

TC184物理设备控制分技术委员会（SC1）机器人与机器人装备分技术委员会（SC2）工业数据分技术委员会（SC4）体系结构、通信和集成框架分技术委员会（SC5）ISO下属第184技术委员会（即TC184），主要从事工业自动化系统和集成技术标准化工作，目前工作主要集中于工业自动化领域从工业互联网视角出发，SG2/WG10服务机器人的模块化软硬件标准(正在编制)SG4/WG8&13&22&2在产品数据表达和交换、零件库结构和制造管理数据等标准SC5/WG5&6&7&9在开放系统集成框架，应用服务接口、诊断与应用维护、运行管理等标准ISO的工业互联网标准化基础1、传统工业数据标准2、开放系统集成标准3、智能机器人软件标准小结美德等都非常重视标准化工作，也非常重视发挥产业力量

德国标准化学会（DIN）和德国电气电工信息技术委员会（DKE）工业4.0协调组、德国工业4.0理事会美国产业驱动成立工业互联网联盟IIC主要标准化方向涉及总体标准（需求、参考架构、业务用例、安全等）智能装备/产品标准。IEC/TC65、ISO/TC184等推动工业用传感器、测量仪表、服务机器人等标准，云管端模式发展，装备标准需统筹考虑工业软件（包括嵌入式终端操作系统等）标准

网络互联标准。传统工业现场总线和工业以太网标准并存，未来面向无线化、IP化的网络互联技术和产品标准将成为重点

数据标准：数据描述、数据集成协议（语法、语义）、数据平台等相关标准安全标准。安全体系以及设备、网络、数据、服务等安全相关标准主要内容工业互联网内涵全球工业互联网标准进展工业互联网标准体系工业互联网产业发展我国工业互联网重点工业互联网标准体系（草案）2、网络互联—网络发展趋势PLCDCS/FCS（过程控制系统/分散控制系统）现场总线/实时以太网/无线网络现场级

（可编程控制器）车间级工厂级HMI（人机界面接口）SCADA（数据采集与监视控制）机器2公众互联网/专线机器1机器3工厂内IT网络现场总线/工业以太网/无线网络网关ERPCRMMESSCM三级两层网络架构：相互隔离、封闭、标准林立（IEC标准有20多种，使用超过40种），无法实现IT与OT的充分数据流动和共享OT网络①IP化③无线化②扁平化④灵活组网方向基于TCP/IP的互联网技术体系在较长时间内将是具有产业化共识的演进路径某些环节的技术创新存在需求和可能SDN+网络虚拟化有可能成为工业互联网网络技术发展的重要方向5G网络将成为工业互联网接入层关键组成部分技术改造提升网络能力（时延、带宽、资源定制、等）方向工厂外2、网络互联—标识解析CAx图纸

BOM物料清单工艺数据设计企业制造企业生产管控系统（ERP、MES等）工序-1

工序-N。。。国际物流企业国内物流企业物流平台物流平台国际销售企业销售信息系统国内销售企业销售信息系统智能产品智能产品产品

信息查询产品溯源产品运维产品防伪。。。标识解析类应用供应系统原材料供应企业

场景描述：产品在整个生命周期过程中，不同环节都会产生信息，这些信息可能分部在企业不同环节、不同企业，甚至随着产品流通，分散在全球某类标识应用需要获取产品在多个环节的信息并进行关联分析，特别是可能需要从上千万家设计、制造、物流销售企业中

需求：建立唯一和全局性的标识是实现跨企业甚至全球范围内信息关联索引的重要手段，而标识解析系统是通过标识定位信息服务器地址/产品地址的重要支撑平台，而且需要全球化互联全局唯一标识<--->设计/原材料/制造/物流/销售/产品运行信息标识解析系统互联网2、网络互联—IPv6IPv6化是工业互联网发展必然趋势√工厂外网所基于的互联网正在向IPv6演进；√IPv6能满足工业互联网发展的海量地址需求。管理2015年，部长办公会确定了适用于工业互联网的IPv6地址编码规划方案。√方案遵照了的现行地址结构，主要针对提供工业企业互联网接入服务的运营商；√在运营商各自已的IPv6地址编码规划上，在地址前缀的业务/网络分类字段中嵌入标识码2、网络互联—标准整体网络架构

工厂内部网络：工厂内部网络架构、网络组网技术【有线无线混合组网、SDN等】、工业有线【工业以太网、工业PON、有线IPv6】、工业无线网【工业4G、工业5G、工业WiFi、无线IPv6】、工厂外部网络：工厂外部网络架构、工业VPN等

网络设备：工业网关、工业交换机、工业芯片及通信模块、其他标识解析：编码类、解析类、数据类、管理类、应用类资源管理：IPv6地址、频谱。3、信息集成工厂内不同系统间的数据集成PLCDCSFCS现场系统应用支撑/数据集成协议IT系统ERP

CRM

PLM

MES传感器I/O仪表伺服生产现场系统数据接口各异，应用支撑协议是工厂内各现场系统向IT系统实现数据集成的统一“数据总线”数据分析服务平台服务1产品/设备到云平台的数据集成服务2服务3智能机器 企业IT智能产品通过互联网，应用支撑协议、网关等实现智能机器、产品、终端等的数据向云端的集成传感器I/O互联网网关……应用支撑体系包括实现IT系统与生产系统间数据集成的服务器、网关设备、中间件软件、数据集成协议等3、信息集成工厂内不同系统间的数据集成消息总线集成协议语义集成，含数据字典，多种场景MES、ERP、PLM、DNC、SCADA等主要系统，包括：同种系统之间信息集成MES-MES不同系统之间信息集成：MES与ERP之间工厂外部基于云平台的数据集成集成协议语义集成，含数据字典。多种场景：设计、物流、工厂信息控制系统等与云平台对接4、工业互联网数据平台和云平台工业数据平台智能装备传感器控制系统工业软件大数据处理工业APP软件定义机器/智能机器工业应用大量第三方工业应用开发商不同装备、传感和工控自动化厂商4、工业互联网数据平台和云平台-标准数据数据预处理要求：数据命名、加密等数据存储要求：不同所属用户的数据隔离数据管理要求：如用户账户信息加密等云平台云平台系统架构云平台功能和性能云操作系统云上业务和数据迁移基于云的工业互联网服务导则：角色定义，要求协同管理主要内容工业互联网内涵全球工业互联网标准进展工业互联网标准体系工业互联网产业发展我国工业互联网重点工业互联网引发制造产业各环节的创新变革工业互联网的核心是“数据”更强数据采集能力更大范围网络连接更深层次的数据链打通更复杂的数据分析和决策1、出现新的产业环节2、现有环节创新变革智能传感器新型工业软件智能工控系统……工业互联网/智能制造的关键产业工业传感/控制器工业控制系统(软件+芯片)工业网络工厂内部：三化一柔性工厂外部：SDN、5G……工业数据平台工业软件（传统软件+工业APP）工业仿真软件大数据与工业软件的集成工业软件的云化智能工控系统及相应的软硬件智能化传感器MEMS传感器√在智能工厂内构建从研发设计、订单管理、资源计划、制造执行到设备监测的完整工业互联生产体系√在智能工厂外构建以工业互联云为基础的产品数据集成分析平台，实现供水设备生产过程的智能化以及运维服务的智能化威派格工业互联网架构图体系架构受关注，但不同企业视角和侧重点不同工厂外网技术加速向工厂内网渗透部署PON+LTE专网于生产端，实时采集设备运行状态、控制指令等全程数据对生产节能组件布设采集设备和控制单元，采集并交互控制电表、水表和阀门等采集生产管理应用如MES和PDM等关键数据工厂网络化中国电信潍柴工业互联网项目工厂内定制化连接 支撑产品全生命周