工业互联网导论（微课版）课件 模块6 工业互联网与智能制造技术

6.1工业互联网与智能制造核心技术驱动智能制造的关键引擎2026智能制造技术峰会|核心技术专题报告目录工业软件及工业平台工业网络工业安全工业互联自动化智能化数字装备总结与展望INDUSTRIALINTERNET&SMARTMANUFACTURING6.1.1工业软件及工业平台智能制造的核心大脑工业软件及工业平台工业软件专门用于工业生产过程中的软件。它主要用于支持工业设备和系统的控制、监测和维护，帮助企业实现对生产过程的实时监控和控制，提高生产效率和质量，降低成本工业平台指专门用于工业生产过程的平台，包括硬件和软件。它通常包括设备、生产线、自动化控制系统、传感器和其他工业设备，以及与之相连的软件和网络架构。通过工业平台，企业可以实现对生产过程的实时监控和控制，从而提高生产效率和质量，降低成本工业软件及工业平台

近年来，信息技术的快速发展，也加快了工业互联网平台和应用的建设和部署。在一个典型的物联网架构中，平台负责连接下层网络和设备，并开放高层应用。在工业互联网中，平台和应用涵盖了工业企业生产过程中的研发、执行和运营等诸多方面，连接了OT和IT环境，对接了工业企业的业务数字化、自动化、信息化和智能化等需求，以及它为更新的先进设备提供服务，形成一个典型的物联网架构，由边缘、平台和应用组成。工业软件主要分为三类--研究与开发/设计、生产管理和运营管理--并为工业的各个方面服务，以降低成本和提高效率。工业软件及工业平台在新技术的整合方面，利用人工智能和大数据的平台，如预测性维护和数字孪生，在行业中具有一定的强大竞争力。Gartner发布的2019年《工业互联网平台魔力象限》报告，在全球范围内满足魔力象限评选标准的有40余家平台厂家，最终入选的共有16家厂家，其中欧美企业仍然占比最多，共入选了12家，PTC、IBM、GEDigital(Predix)都在其中；亚太地区以中国、印度、日本为代表，共有4家厂商入选，中国的树根互联(ROOTCLOUD)成为本次入围IIoT魔力象限的唯一中国厂商。2022年，这个名单中来自中国的企业增加了徐工汉云。北美工业互联网平台在技术整合方面表现突出，平台制造商包括FactoryTalk、PTC、GE和IBM。欧洲有强大的工业基础，如西门子Mindsphere平台、达索3DEXPERIENCE平台。在亚洲，日本的工业互联网平台在机器人、边缘计算和人工智能等领域表现强劲。工业互联网平台加强了行业协作，从而提高了解决方案的完整性和竞争力。工业平台公司希望信息技术公司能提高其在云计算和边缘收集方面的能力，而信息技术公司则希望工业平台公司能提高其在工业领域和生产管理方面的能力。例如，Xage平台与戴尔公司合作，AWS平台与Salesforce合作，Rockwell与PTC公司合作。一些平台公司正在主动建立和参与联盟，希望通过联盟的影响力来找寻业务增长点，提升他们的影响力以及加强平台应用能力。在开发场外广阔市场方面，印度Flutura平台与日立公司合作，为日本市场的客户提供诊断和预测服务；英国平台企业QiO在新加坡建立了办事处；美国平台企业Ignition在中国区设立代理商；其他公司也正在加紧发展其海外业务。通过拓展海外市场，工业互联网平台企业积极提升其知名度。6.1.2工业网络智能制造的神经中枢工业网络工业网络是指专门用于工业生产过程中的网络，是工业自动化系统的核心部分。工控网络负责连接各种自动化设备、传感器和控制器，并实现对生产过程的监控和控制工业网络

工业网络将工业材料、工业设备、人、生产线、车间、工厂、企业甚至是外界连接起来，实现了信息和指令的快速传输，通过远程感知、报警、控制和自动运行等步骤，降低了成本，提高了生产效率。工业网络的发展受到硬件设备及非硬件设备技术发展的影响。工业网络硬件设备，包括工业通信网关、物联网模组、交换机和光纤接入设备等；非硬件设备技术，包括工业无线、工业专用网络、专线网络和标识解析等。在网络结构方面，工业企业可以应用两类网络：企业内部的网络、企业外部的网络。企业内部的网络一般将人、机器、材料和用品等生产要素联系起来，也可以将企业平台和控制系统等连接起来。企业外部的网络一般将企业与产品、企业与客户、企业与企业连接起来。企业内部和外部网络可以使用同一类网络，例如，同时搭建在运营商5G网络之上。另外，它们也可以部署在不同的网络上，以满足工业企业对网络的特殊需求工业网络

工工业互联网标识解析体系是工业网络体系的重要组成部分，是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽，其作用就类似于互联网领域的域名解析系统（DNS）。工业互联网标识解析体系的核心包括标识编码和解析系统两部分。通过工业互联网标识解析体系，可以大范围地加速工业企业的数据流通和信息交互。工业互联网标识解析体系采用三级架构：国际根节点、国家顶级节点、二级及以下节点。标识解析国家顶级节点指一个国家或者地区内部顶级的标识解析服务节点，是工业互联网标识解析体系的核心枢纽，承担着面向全国范围的顶级标识编码注册、解析服务及备案认证等管理职能。标识解析国家顶级节点既要与各种标识体系的国际根节点保持连通，又要连通国内的各种二级及以下其他标识解析服务节点，目前，我国已经建成北京、上海、重庆、广州、武汉5个标识解析国家顶级节点和南京、成都两个灾备节点，覆盖全国并支撑工业互联网全要素连接。标识解析二级节点指一个行业或者区域内部的标识解析公共服务节点，能够面向行业或区域提供标识编码注册和标识解析服务，以及完成相关的标识业务管理、标识应用对接等。标识解析企业节点指一个企业内部的标识解析服务节点，能够面向特定企业提供标识编码注册和标识解析服务。标识解析企业节点既可以独立部署，也可以作为企业信息系统的组成要素。6.1.3工业安全智能制造的安全屏障工业安全工业安全通常包括三类：信息安全（InformationSecurity）、功能安全（FunctionalSafety）和物理安全（PhysicalSafety）。工业信息安全是工业领域信息安全的总称，是指对工业领域信息的可用性、完整性、保密性予以保障的一系列措施与机制。工业信息安全涉及工业领域生产和运营的各个环节的安全，其本质是确保完成工业生产任务的流程不被篡改或破坏，实现正常的生产过程，完成既定的生产目标，且生产执行过程的要素流动不被监控或盗取。工业信息安全防护的目标是确保工业企业生产所需的通信网络和互联网服务不中断，工业生产设备、控制系统、信息系统可靠正常运行，贯穿其中的数据不因偶然的或恶意的原因被破坏、更改、泄露，工业生产和业务的连续性得到保障。工业安全

工业互联网安全是工业信息安全的子集，是工业安全的核心，其两大属性是“工业”和“互联”。在实际工业生产经营过程中，无论离散工业还是流程工业，均存在未接入工业互联网的工业系统和设备，其信息安全属于工业信息安全范畴，但不属于工业互联网安全范畴。工业互联网覆盖工业云、工业数据、工业控制系统、工业物联网及其他新兴工业互联网。工业安全

工业互联网安全涵盖了工业场景中的信息安全、功能安全及物理安全，是工业生产运行中不可忽视的一个环节。随着信息技术与工业体系融合的迅猛发展，工业互联网设备数量激增，工业互联网安全产业关注重心也从IT安全转向OT安全，并且形成IT安全、OT安全、物理安全三者融合的态势，网络安全风险进一步向工业企业内网、工业系统和设备、平台和应用拓展和延伸。工业安全事件整理近年工业安全事件波及国家可以发现美国、中国是“重灾区”紧随其后的是印度、加拿大、巴西、伊朗此外乌克兰、波兰也发生过重大工业安全事件6.1.4工业互联自动化智能制造的执行单元INTELLIGENTMANUFACTURINGCHAPTER01

工业互联自动化包含工业控制、工业传感器、边缘计算网关等提供数字化控制、感知、执行等能力的产品与解决方案。与传统工业自动化不同，工业互联自动化产业范围多聚焦数据采集、数控、分析、可视化等相关产品工业互联自动化产品分类产品大类主要产品控制层工控机、PLC、CNC、HMI等驱动层变频器、伺服驱动器、一体化专机、软启动器等执行层电机、阀门、气动或液压元件等传感器类编码器、接近开关、压力、流量、温度、视觉传感器工业互联自动化的设备构成了智能制造的核心执行层，涵盖了感知、决策与执行的全过程。传感器(Sensors)工业感知的“神经末梢”，实时采集数据执行器(Actuators)精准执行指令，驱动机械动作与流程控制工业机器人(Robots)柔性生产的关键，实现复杂任务的自动化工业机械臂正在执行精密装配任务全球PLC产业的发展呈现以下特点：一是，产品规模向极端化发展，PLC产品向尺寸小型、极小型发展的同时，在容量、处理速度方面有向大、向快发展的需求；二是，联网能力成为产品需求，PLC网络控制是当前发展的潮流，PLC厂商正在加强自己产品的联网能力，同时也开始寻求合作，协商指定的通用通信标准，目标是构成一个更大的PLC网络；三是，产品向智能化发展，不少PLC产品加入了智能化的功能，比如温度控制、检测PLC故障的模块等，这些功能的增加使得PLC的工作能力更加稳定。PLC产业的发展是工业自动化产业发展的一个缩影。互联化、集成化、智能化正是工业自动化产业发展的大势所趋。6.1.5智能化数字装备智能制造的硬件基础信息技术与工业体系的融合发展，提升了工业装备自动化、智能化的水平。应用人工智能、机器学习、数据分析、物联网（IoT）、区块链等先进技术，工业智能化数字装备可提高生产效率，降低生产成本，实现柔性化、数字化、网络化及智能化的全新制造模式，这对工业互联网的发展至关重要。当前，工业模块、装置及设备的功能边界持续拓展，已从基础的通信、控制功能，延伸至分析、自主决策乃至人工智能应用层面。工业智能化数字装备产业范围涵盖面向工厂内制造、加工、检测、搬运等生产活动的通用设备、专用设备和智能仪器仪表等设备。工业机器人是工业智能化数字装备的代表之一。其应用推动了传统制造业向智能化、自动化方向转型升级。工业机器人与云计算、大数据、物联网等技术紧密结合，实现了生产过程的实时监控、数据分析和智能决策，提高了生产管理的效率和水平。总结与展望核心技术总结工业互联网与智能制造核心技术是驱动智能制造的关键引擎，为智能制造提供了强大的技术支持，实现了生产系统与商业系统的深度融合。未来发展趋势未来，工业互联网与智能制造核心技术将不断发展和完善，推动智能制造向更智能、更高效的方向发展，持续引领产业数字化转型的新高度。感谢观看THANKSFORWATCHING6.2工业互联网与智能制造关键技术构建智能制造的技术基石目录01工业互联网技术体系架构02重点核心技术03工业自动化技术04总结与展望INDUSTRIALINTERNET6.2.1工业互联网技术体系架构构建智能制造的技术框架INDUSTRIALINTERNETARCHITECTURE架构概述工业互联网技术正处于快速发展和不断更新的过程中，其架构包括制造技术、信息技术和两者之间交织的融合技术。工业互联网体系框架

工业互联网通过“物联感知-数据智析-技术融合”三位一体架构，深度赋能产业创新。制造技术与信息技术的深度融合，催生出工业软件、工业大数据、工业人工智能等“制造+信息技术”交叉技术集群，这些融合技术不仅重构了工业生产的知识体系，更通过“技术-场景-生态”的链式赋能，推动了工业互联网从单一效率提升向全价值链数字化转型跃迁。

制造技术：是工业互联网物理系统的基石，其以机械、电机、化工等工程学科沉淀的材料特性、工艺机理等基础技术为内核，融合工业视觉、测量、传感等感知技术实现物理世界到数字空间的精准映射，叠加执行驱动、工业控制、监控采集等控制技术构建“感知-决策-执行”闭环，最终面向运输、加工、检测、装配、物流等场景，衍生出工业机器人、数控机床、3D打印机、智能反应容器等装备技术，并进一步通过装备互联与数据贯通，形成产线、车间、工厂的数字化制造系统。工业互联网体系框架

信息技术：作为工业互联网数字空间的架构师，通过新一代信息通信技术的深度赋能，构建了覆盖通信、计算、安全的工业基础设施底座：以5G、Wi-Fi6/7为代表的网络技术以毫秒级时延、高可靠连接与灵活组网能力重塑工业数据传输范式；标识解析技术（如Handle系统、OID标识体系）通过为设备、工艺、算法赋予唯一数字身份，实现跨系统、跨企业的工业数据精准溯源与互操作；边缘计算与云计算协同形成“云边端”分布式计算架构，前者在设备侧实现毫秒级实时响应（如预测性维护），后者在云端提供弹性算力支撑（如复杂工艺仿真）；数据加密、零信任架构等安全技术则构建了贯穿数据全生命周期的安全防护体系。信息技术不仅搭建了“数据采集—传输—计算—反馈”的闭环优化支撑框架，使工业互联网系统得以基于统一技术栈（如TSN+OPCUA+数字孪生）实现标准化建设，更通过打破互联网与制造业的技术壁垒，推动人工智能大模型、区块链等通用技术创新（如基于区块链的供应链协同）在工业场景中快速落地，形成“技术通用化-场景定制化”的双向赋能机制，加速工业互联网从工具革新向产业生态重构演进。工业互联网体系框架

融合技术：作为工业互联网物理与数字空间深度耦合的催化剂，通过制造技术与信息技术的协同进化，构建了面向工业场景的完整技术生态：在数据层，数据处理与分析技术依托分布式存储、流批一体计算等架构满足海量工业数据全生命周期管理需求，并融合工业人工智能（如时序数据异常检测、工艺参数优化大模型）与领域知识图谱（如设备故障因果链、工艺规则库），形成“数据-知识”双驱动的数字孪生体系，支撑设备健康预测、能耗动态优化等分析决策；在软件层，工业软件技术基于流程优化、仿真验证等核心技术将工业知识进一步显性化，将隐性工艺经验转化为显性数字模型支撑工厂/产线虚拟建模与仿真验证、多品种变批量任务动态排产等先进应用；在交互层，VR/AR技术重构人机协作界面（如远程设备运维指导），云网协同开发平台与低代码工具链（如工业App快速开发框架）则打破传统软件孤岛，实现工业应用从“定制开发”向“敏捷迭代”的范式转变。融合技术不仅构建了“边缘-边缘智能-云端协同”的工业数据价值挖掘体系，加速信息技术向生产控制、工艺优化等核心环节渗透，更通过知识封装、模型复用等机制革新工业知识传承方式，推动制造技术从经验驱动向“数据-知识”双轮驱动的效能跃迁。工业互联网体系框架6.2.2重点核心技术驱动智能制造的核心引擎工业互联网技术体系需要构建支撑实施框架，解决“在哪做”（场景定位）、“做什么”（价值锚点）、“怎么做”（技术路径）的问题，其核心在于推动重点技术率先嵌入工业互联网实施系统中，进而带动发挥整体技术体系的赋能作用。例如，通过5G、工业人工智能、边缘计算、区块链、数字孪生工业互联网五大核心技术（见图6-7）的应用，形成“连接-智能-实时-信任-仿真”的协同作用，推动工业互联网从工具革新向产业生态重构跃迁。工业互联网重点核心技术6.2.3工业自动化技术实现智能制造的基础保障INDUSTRIALAUTOMATIONTECHNOLOGY工业自动化技术--核心工业控制技术

工业自动化技术是利用控制理论、仪器