工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用目錄1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概述2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系。4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)體系5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全體系6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施7工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融臺所形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。其本質(zhì)是以機(jī)器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快送計算處理和高級建模分析，實現(xiàn)智能控制、運營優(yōu)化和生產(chǎn)組織方式變革。Positive一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵第一節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概述（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)機(jī)器、物品、控制系統(tǒng)、人之間的泛在連接。（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是平臺，數(shù)據(jù)是核心。（3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新模式、新業(yè)態(tài)。一是智能化生產(chǎn)。二是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同。三是個性化定制。是服務(wù)化轉(zhuǎn)型。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合將帶來四方面的智能化提升圖3-1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的示意圖二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動力“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”要求必須為客戶提供量化結(jié)果，這就意味著需要企業(yè)承擔(dān)更大的風(fēng)險，而管理這些風(fēng)險，需要自動量化能力，“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”所要求的生產(chǎn)必定是“精益生產(chǎn)”，精益生產(chǎn)的核心就是以最小資源投入，包括人力、設(shè)備、資金、材料、時間和空間，創(chuàng)造出盡可能多的價值。1)設(shè)備尺度的價值點2）車間尺度的價值點。3）企業(yè)尺度的價值點4）跨越企業(yè)的價值點智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著緊密的聯(lián)系，智能制造的實現(xiàn)主要依托兩方面基礎(chǔ)能力。一是工業(yè)制造技術(shù)，包括先進(jìn)裝備、先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝等，是決定制造邊界與制造能力的根本二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括智能傳感控制軟硬件、新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺等綜合信息技術(shù)要素，是充分發(fā)揮工業(yè)裝備、工藝和材料性能，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置效率、創(chuàng)造差異化產(chǎn)品和實現(xiàn)服務(wù)增值的關(guān)鍵。三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造圖3-3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的范疇1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的脈絡(luò)2.全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的態(tài)勢3.我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺整體仍處于發(fā)展初期圖3-4為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展階段。四、當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展第二節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求可從工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)兩個視角分析.從工業(yè)視角看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要表現(xiàn)為從生產(chǎn)系統(tǒng)到商業(yè)系統(tǒng)的智能化，由內(nèi)及外，生產(chǎn)系統(tǒng)自身通過采用信息通信技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)器之間、機(jī)器與系統(tǒng)、企業(yè)上下游之間實時連接與智能交互，并帶動商業(yè)活動優(yōu)化一、認(rèn)識工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能視角從互聯(lián)網(wǎng)視角看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要表現(xiàn)為商業(yè)系統(tǒng)變革牽引生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化，由外及內(nèi)，從營銷、服務(wù)、設(shè)計環(huán)節(jié)的互聯(lián)網(wǎng)新模式新業(yè)態(tài)帶動生產(chǎn)組織和制造模式的智能化變革。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能視角包括三大體系，即網(wǎng)絡(luò)體系、數(shù)據(jù)體系、安全體系。網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)視角和互聯(lián)網(wǎng)視角的共性基礎(chǔ)和支撐。打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。三大智能化閉環(huán)即智能生產(chǎn)控制、智能運營決策優(yōu)化、消費需求與生產(chǎn)制造，實現(xiàn)精確對接，形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式。見圖3-6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)所示。二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體功能架構(gòu)“網(wǎng)絡(luò)”是工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸交換的支撐基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系、標(biāo)識解析體系和立用支撐體系，表現(xiàn)為通過泛在互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、健全適用的標(biāo)識解析體系、集中通用的應(yīng)用支撐體系，實現(xiàn)將連接對象延伸到工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈，實現(xiàn)人、物品、機(jī)器、車間、企業(yè)等全要素互聯(lián)，以及設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等各環(huán)節(jié)的泛在連接.1.網(wǎng)絡(luò)“數(shù)據(jù)”是工業(yè)智能化的核心驅(qū)動，包括數(shù)據(jù)采集交換、集成處理、建模分析、決策優(yōu)化和反饋控制等功能模塊，表現(xiàn)為通過海量數(shù)據(jù)的采集交換、異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成處理、機(jī)器數(shù)據(jù)的邊緣計算、經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷墓袒⒒谠频拇髷?shù)據(jù)計算分析2.數(shù)據(jù)“安全”是網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)在工業(yè)中應(yīng)用的安全保障，包括設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全和綜合安全管理、表現(xiàn)為通過涵蓋整個工業(yè)系統(tǒng)的安全管理體系，避免網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和系統(tǒng)軟件受到內(nèi)部和外部攻擊，降低企止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)訪問的風(fēng)險，確保數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的全方位保粐。3.安全一是面向機(jī)器設(shè)備運行優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于對機(jī)器操作數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的實時感知和邊緣計算，實現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整。二是面向生產(chǎn)運營優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成處理和大數(shù)據(jù)建模分析。三是面向企業(yè)協(xié)同、用戶交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、用戶需求數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)的綜合集成與分析基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與安全，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建面向工業(yè)智能化發(fā)展的三大優(yōu)化閉環(huán)。第三節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系隨著智能制造的發(fā)展，工廠內(nèi)部數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及其與外部數(shù)據(jù)交換需求逐歩増加,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)以三類企業(yè)主體、七類互聯(lián)主體、八種互聯(lián)類型為特點的互聯(lián)體系，如圖3-7所示。一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系框架工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖3-8所示框架工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包含三個重要體系。-是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系。即以工廠網(wǎng)絡(luò)IP化改造為基礎(chǔ)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系二是地址與標(biāo)識體系。即由網(wǎng)絡(luò)地址資源、標(biāo)識、解析系統(tǒng)構(gòu)成的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源體系三是應(yīng)用支撐體系。即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用交互和支撐能力，包含工業(yè)云平臺和工廠云平臺，及其提供的各種資源的服務(wù)化表述、應(yīng)用協(xié)議在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，為人、機(jī)、物全面互聯(lián)提供基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)各種工業(yè)數(shù)據(jù)的充分流動和無縫集成。二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接框架工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接框架（見圖2-9），包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通兩個層次。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)包括工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和工廠外網(wǎng)絡(luò)。1.網(wǎng)絡(luò)連接框架工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)用于連接工廠內(nèi)的各種要素，包括人員（如生產(chǎn)人員、設(shè)計人員、外部人員）、機(jī)器（如裝備、辦公設(shè)備）、材料（如原材料、在制品、制成品）、環(huán)境（如儀表、監(jiān)測設(shè)備）等。通過工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，與企業(yè)數(shù)據(jù)中心及應(yīng)用服務(wù)器互聯(lián)，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)工廠外網(wǎng)絡(luò)用于連接智能工廠、分支機(jī)構(gòu)、上下游協(xié)作企業(yè)、工業(yè)云數(shù)據(jù)中心、智能產(chǎn)品與用戶等主體。智能工廠內(nèi)的數(shù)據(jù)中心/應(yīng)用服務(wù)器，通過工廠外網(wǎng)絡(luò)與工廠外的工業(yè)云數(shù)據(jù)中心互聯(lián)。工廠外網(wǎng)絡(luò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)互通實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息在各要素間、各系統(tǒng)間的無縫傳遞，使得異構(gòu)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面能相互“理解”，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。數(shù)據(jù)互通（1）工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠內(nèi)，一方面，工廠的數(shù)字化要求很多已有業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化由相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)來承載。另一方面，大量新的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被引入，如AGV、機(jī)器人、移動手持設(shè)備等；大量新的業(yè)務(wù)流程被引入，如資產(chǎn)性能管理、預(yù)測性維護(hù)、人員/物料定位等。新的設(shè)備和業(yè)務(wù)流程的引入，對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生新的需求。從而，工廠內(nèi)傳統(tǒng)的兩張網(wǎng)（生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)），會變?yōu)槎鄰埦W(wǎng)，這會相應(yīng)引起工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化。2.實現(xiàn)視圖圖2-10是工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的一個實施參考。其中，工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)可以分為骨干網(wǎng)絡(luò)和各種邊緣網(wǎng)絡(luò)兩大部分，二者可以通過工業(yè)PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）互聯(lián)，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行統(tǒng)一管理。從工業(yè)企業(yè)關(guān)注的角度看，主要包括智能工廠的三個專線，以及出廠產(chǎn)品的一個連接（見圖2-11）（2）工廠外網(wǎng)絡(luò)①上網(wǎng)專線：實現(xiàn)智能工廠連接到互聯(lián)網(wǎng)。還可以接受用戶或者出廠產(chǎn)品通過互聯(lián)網(wǎng)對智能工廠的訪問，這是工業(yè)企業(yè)基本的專線需求；②互連專線：實現(xiàn)智能工廠與分支機(jī)構(gòu)/上下游企業(yè)間安全可靠的互聯(lián)。對于大中型企業(yè)，這是常見的專線需求；③上云專線：實現(xiàn)智能工廠與位于公有云的工業(yè)云平臺的互聯(lián)。通常是企業(yè)到公有云服務(wù)提供商的專線，此類專線需求近年來發(fā)展迅速，尤其是隨著國家推進(jìn)“百萬企業(yè)上云”工程，工業(yè)企業(yè)對此類專線的需求將尤為強烈;④上網(wǎng)連接：實現(xiàn)出廠產(chǎn)品到互聯(lián)網(wǎng)的連接，進(jìn)而與智能工廠或者工業(yè)云平臺互聯(lián)，這是工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)制造服務(wù)化的基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)互通實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息在各要素間、各系統(tǒng)間的無縫傳遞，使得異構(gòu)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面能相互“理解”，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。1.工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是在工廠內(nèi)部用于生產(chǎn)要素以及IT系統(tǒng)之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。總體來看，工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)“兩層三級”的結(jié)構(gòu)，如圖2-12所示。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)互通實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息在各要素間、各系統(tǒng)間的無縫傳遞，使得異構(gòu)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面能相互“理解”，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系工業(yè)控制領(lǐng)域常用的通信協(xié)議分為三類：現(xiàn)場總線協(xié)議、工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。現(xiàn)場總線協(xié)議主要提供現(xiàn)場傳感器件到控制器、控制器到執(zhí)行器或控制器與各輸入輸出控制分站間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的支持。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，將其優(yōu)化后被引入工業(yè)控制領(lǐng)域而產(chǎn)生的通信技術(shù)。工業(yè)無線技術(shù)在工廠內(nèi)接移動的設(shè)備，以及線纜連接實現(xiàn)困難或無法實現(xiàn)的場合，具備很大的必要性。（2）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。標(biāo)識解析系統(tǒng)的應(yīng)用如圖2-13所示。四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)地址工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分，是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐，其作用類似于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)（DNS）。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的核心包括：標(biāo)識編碼，唯一識別機(jī)器、產(chǎn)品等物理資源和算法、工序、標(biāo)識數(shù)據(jù)等虛擬資源的身份符號。標(biāo)識解析系統(tǒng)，據(jù)標(biāo)識編碼查詢目標(biāo)對象網(wǎng)絡(luò)位置或者相關(guān)信息的系統(tǒng)標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)，借助標(biāo)識編碼資源和標(biāo)識解析系統(tǒng)開展工業(yè)標(biāo)識數(shù)據(jù)管理和跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨國家的數(shù)據(jù)共享共用1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系內(nèi)涵我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系由國際根節(jié)點、國家頂級節(jié)點、二級節(jié)點、企業(yè)節(jié)點、遞歸節(jié)點等要素組成。國際根節(jié)點：是指一種標(biāo)識體系管理的最高層級服務(wù)節(jié)點，提供面向全球范圍公共的根層級的標(biāo)識服務(wù)，并不限于特定國家或地區(qū)。國家頂級節(jié)點：是指一個國家或地區(qū)內(nèi)部最頂級的標(biāo)識服務(wù)節(jié)點，能夠面向全國范圍提供頂級標(biāo)識解析服務(wù)，以及標(biāo)識備案、標(biāo)識認(rèn)證等管理能力二級節(jié)點:是面向特定行業(yè)或者多個行業(yè)提供標(biāo)識服務(wù)的公共節(jié)點。企業(yè)節(jié)點：是指一個企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)識服務(wù)節(jié)點，能夠面向特定企業(yè)提供標(biāo)識注冊、標(biāo)識解析服務(wù)、標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)等，既可以獨立部署，也可以作為企業(yè)信息系統(tǒng)的組成要素遞歸節(jié)點：是指標(biāo)識解析體系的關(guān)鍵性入口設(shè)施，能夠通過緩存等技術(shù)手段提升整體服務(wù)性能。2.邏輯架構(gòu)（1）二級節(jié)點的架構(gòu)二級節(jié)點是標(biāo)識解析體系中直接服務(wù)企業(yè)的核心環(huán)節(jié)。作為國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的重要組成部分，為企業(yè)提供標(biāo)識注冊和標(biāo)識解析服務(wù)。二級節(jié)點的總體框架如圖3-14所示。3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點從功能視角出發(fā)，二級節(jié)點主要由五部分組成。標(biāo)識注冊：標(biāo)識注冊主要是指針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼的規(guī)劃、申請與分配、使用情況反饋、生命周期管理、標(biāo)識有效性管理，標(biāo)識分配使用情況的信息收集以及標(biāo)識關(guān)聯(lián)信息的采集等功能。標(biāo)識解析：主要是為其分配的標(biāo)識提供公共解析服務(wù)。業(yè)務(wù)管理：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識注冊和標(biāo)識解析相關(guān)的用戶管理、計費管理、審核等功能。數(shù)據(jù)管理：二級節(jié)點對自身的標(biāo)識編碼屬性信息、標(biāo)識注冊信息、標(biāo)識分配信息、標(biāo)識解析日志等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的功能安全保障：保障標(biāo)識解析二級節(jié)點的安全、穩(wěn)定、高效運行。安全保障建設(shè)主要內(nèi)容包括自身防護(hù)能力建設(shè)、安全能力建設(shè)兩個方面（2）二級節(jié)點的功能體系工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要大量的IP地址，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要支撐海量智能機(jī)器、智能產(chǎn)品的接入。而日前已趨于枯竭的IPv4地址難以滿足未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的海量地址空間需求，因此IPv6是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然選擇。4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)地址工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下應(yīng)用支撐休系方案包括四個主要環(huán)節(jié)，如圖2-15所示。五、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐體系包括三個層面：一是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、系統(tǒng)與設(shè)備之間數(shù)據(jù)集成的應(yīng)用使能技術(shù)：支撐工業(yè)企業(yè)內(nèi)部或工業(yè)企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和互操作的基礎(chǔ)協(xié)議。工廠內(nèi)各現(xiàn)場系統(tǒng)向IT系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成的統(tǒng)一。如圖2-16系統(tǒng)與設(shè)備的集成所示二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺，可集成部署各類工業(yè)云服務(wù)能力和資源的平臺，以實現(xiàn)在線設(shè)計研發(fā)、協(xié)同開發(fā)等工業(yè)云計算服務(wù)三是服務(wù)化封裝與集成。第四節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)體系工業(yè)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵：指在工業(yè)領(lǐng)域中，圍繞典型智能制造模式，從客戶需求到銷售、訂單、計劃、研發(fā)、設(shè)計、工藝、制造、采購、供應(yīng)、庫存、發(fā)貨和交付、售后服務(wù)、運維、報廢或回收再制造等整個產(chǎn)品全生命周期各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的總稱。來自人、機(jī)、物的各種數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)）聯(lián)通人、機(jī)、物，大量數(shù)據(jù)的聚集形成數(shù)據(jù)湖。一、工業(yè)大數(shù)據(jù)一是數(shù)據(jù)體量巨大二是數(shù)據(jù)分布廣泛三是結(jié)構(gòu)復(fù)雜四是數(shù)據(jù)處理速度需求多樣五是對數(shù)據(jù)分析的置信度要求較高（2）工業(yè)大數(shù)據(jù)具有五大特征工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)架構(gòu)從功能視角看，主要由數(shù)據(jù)采集與交換、數(shù)據(jù)預(yù)處理與存儲、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)驅(qū)動下的決策與控制應(yīng)用四個層次五大部分組成。(3)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)1）數(shù)據(jù)采集與交換層主要實現(xiàn)工業(yè)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集與交換2）數(shù)據(jù)預(yù)處理與存儲層的關(guān)鍵目標(biāo)是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的初步清洗、集成，并將工業(yè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)對象進(jìn)行關(guān)聯(lián)，主要包含數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲等功能。3）數(shù)據(jù)建模層根據(jù)工業(yè)實際元素與業(yè)務(wù)流程，在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上構(gòu)建用戶、設(shè)備、產(chǎn)品、產(chǎn)線、工廠、工藝等數(shù)字化模型，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析層提供數(shù)據(jù)報表、可視化、知識庫、數(shù)據(jù)分析工具及數(shù)據(jù)開放功能，為各類決策的產(chǎn)生提供支持。4）決策與控制應(yīng)用層主要是基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，生成描述、診斷、預(yù)測、決策、控制等不同應(yīng)用，形成優(yōu)化決策建議或產(chǎn)生直接控制指令，從而實現(xiàn)個性化定制、智能化生產(chǎn)、協(xié)同化組織和服務(wù)化制造等創(chuàng)新模式，并將結(jié)果以數(shù)據(jù)化形式存儲下來，最終構(gòu)成從數(shù)據(jù)采集到設(shè)備、生產(chǎn)現(xiàn)場及企業(yè)運營管理持續(xù)優(yōu)化閉環(huán)。1.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析是利用統(tǒng)計學(xué)分析技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、信號處理技術(shù)等技術(shù)手段，結(jié)合業(yè)務(wù)知識對工業(yè)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計算、分析并提取其中有價值的信息、規(guī)律的過程。大數(shù)據(jù)分析工作應(yīng)本著需求牽引、技術(shù)驅(qū)動的原則開展.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的流程如圖2-19所示。二、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析工業(yè)數(shù)據(jù)分析的基本任務(wù)和直接目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)與完善知識，企業(yè)開展數(shù)據(jù)分析的根本目標(biāo)卻是為了創(chuàng)造價值。這兩個不同層次的問題，需要一個轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)。為了提高分析工作的效率，需事先制定工作計劃，如圖2-20所示。2.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的基本過程（1）描述型分析（2）診斷型分析（3）預(yù)測型分析（4）處方型（指導(dǎo)型）分析3.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的類型(1)CRISP-DM模型這個標(biāo)準(zhǔn)以數(shù)據(jù)為中心，將相關(guān)工作分成業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模、驗證與評估、實施與運行等六個基本的步驟，如圖2-21所示。4.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析框架CRISP-DM模型在工業(yè)大數(shù)據(jù)的中的應(yīng)用推進(jìn)，主要分以下幾個階段：1)業(yè)務(wù)理解階段2)數(shù)據(jù)理解階段3)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段4)數(shù)據(jù)建模階段5)模型的驗證和評估階段6)模型的部署階段（2）工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的指導(dǎo)思想工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建基于云平臺的海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析服務(wù)體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置。其基本特征：（1）泛在連接:具備對設(shè)備、軟件、人員等各類生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)的全面采集能力。（2）云化服務(wù):實現(xiàn)基于云計算架構(gòu)的海量工業(yè)數(shù)據(jù)清洗存儲、管理和計算.（3）知識積累:能夠提供基于工業(yè)知識機(jī)理的數(shù)據(jù)分析能力，并實現(xiàn)知識的固化、積累和復(fù)用。（4）應(yīng)用創(chuàng)新:能夠調(diào)用平臺功能及資源，提供開放的工業(yè)APP開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)工業(yè)APP創(chuàng)新應(yīng)用三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以部署在工廠內(nèi)部，也可以部署在工廠外部，如圖2-22所示。統(tǒng)稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶數(shù)據(jù)平臺的位置工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺是指可集成工廠內(nèi)部/工廠外部的各種數(shù)據(jù)、服務(wù)、用戶等各類資源，在此基礎(chǔ)上提供工業(yè)數(shù)據(jù)集成分析、應(yīng)用支撐能力和基礎(chǔ)應(yīng)用能力，以支撐各種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)重要基礎(chǔ)，是一個面向云應(yīng)用的軟件平臺。（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)如圖2-23所示。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，自頂向下，具體表現(xiàn)為，SAAS（軟件即服務(wù)）、PAAS（平臺即服務(wù)）、IAAS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）。每一層都以下一層為提供服務(wù)的基礎(chǔ)。2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)如圖2-24所示，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)功能要素。從功能實現(xiàn)上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)可以劃分為邊緣連接、云基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)平臺能力、基礎(chǔ)應(yīng)用能力、保障支撐體系.從安全實現(xiàn)上，平臺建設(shè)與平臺安全可信應(yīng)同時設(shè)計、建設(shè)、驗收、運營。平臺的建設(shè)方需在建設(shè)方案中考慮安全可信措施，平臺安全可信保障應(yīng)采用與建設(shè)方不同安全能力提供方，進(jìn)行平臺的風(fēng)險識別、安全設(shè)計、安全服務(wù)以保證相互監(jiān)督和相互制衡。（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺的功能要素（1）工業(yè)軟件的概念和分類:嵌入式軟件:嵌入在控制器、通信、傳感裝置之中的采集、控制、通信等軟件，可以使產(chǎn)品本身實現(xiàn)數(shù)字化非嵌入式軟件:裝在通用計算機(jī)或者工業(yè)控制計算機(jī)之中的設(shè)計、編程、工藝、監(jiān)控、管理等軟件可以使研發(fā)手段數(shù)字化。工業(yè)軟件可以細(xì)分為如下8類：研發(fā)工具類、生產(chǎn)控制類、運營管理類、嵌入產(chǎn)品類、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)類、環(huán)境安全類、人工智能類、標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)類.3.工業(yè)軟件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將帶來工業(yè)軟件的的重大變革就是重構(gòu)工業(yè)軟件創(chuàng)新、部署與集成方式。工業(yè)軟件的重構(gòu)如圖2-25所示。工業(yè)APP是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，承載工業(yè)知識和經(jīng)驗，滿足特定需求的工業(yè)應(yīng)用軟件，是工業(yè)技術(shù)軟件化的重要成果。工業(yè)APP的本質(zhì)是工業(yè)知識的沉淀、復(fù)用與重構(gòu)，其根本價值是解決工業(yè)應(yīng)用問題。（2）工業(yè)軟件的重構(gòu)和工業(yè)APP工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用覆蓋工業(yè)生產(chǎn)的全流程和產(chǎn)品的全生命周期。工業(yè)大數(shù)據(jù)的作用主要表現(xiàn)為狀態(tài)描述、診斷分析、預(yù)測預(yù)警、輔助決策等方面，在智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制和服務(wù)化延伸四類場景下發(fā)揮著核心的驅(qū)動作用。工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用示意如圖2-26所示。四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景1）虛擬設(shè)計與虛擬制造。2）生產(chǎn)工藝與流程優(yōu)化3）設(shè)備預(yù)測維護(hù)。4）智能生產(chǎn)排程5）產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化6）能源消耗管控（1）智能化生產(chǎn)中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用1）協(xié)同研發(fā)與制造。2）供應(yīng)鏈配送體系優(yōu)化3）設(shè)備預(yù)測維護(hù)。4）智能生產(chǎn)排程(2)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用1）用戶需求挖掘。2）個性化定制生產(chǎn)。(3)個性化定制中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品遠(yuǎn)程服務(wù)是指通過搭建企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)平臺，圍繞智能裝備、智能家居、可穿戴設(shè)備、智能聯(lián)網(wǎng)汽車等多類智能產(chǎn)品，采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)，建立產(chǎn)品性能預(yù)測分析模型，提供智能產(chǎn)品的遠(yuǎn)程監(jiān)測、診斷與運維服務(wù)，創(chuàng)造產(chǎn)品新的價值，實現(xiàn)制造企業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型。(4)服務(wù)化延伸中的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用第五節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全體系從工業(yè)視角看，安全的重點是保障智能化生產(chǎn)的連續(xù)性、可靠性，關(guān)注智能裝備、工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的安全；從互聯(lián)網(wǎng)視角看，安全主要是保障個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同以及服務(wù)化延伸等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的安全運行以提供持續(xù)的服務(wù)能力，防止重要數(shù)據(jù)的泄露，重點關(guān)注工業(yè)應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)數(shù)據(jù)安全以及智能產(chǎn)品的服務(wù)安全。圖2-27工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系框架工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架如圖2-28所示。二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架防護(hù)對象視角主要包括設(shè)備、控制、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)五大防護(hù)對象，如圖2-29所示。1.防護(hù)對象視角防護(hù)措施視角主要包括威脅防護(hù)、監(jiān)測感知和處置恢復(fù)三大環(huán)節(jié)，如圖2-30所示。2.防護(hù)措施視角3.防護(hù)管理視角圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可信服務(wù)關(guān)鍵要素（安全性、隱私性、可靠性、彈性）提出為具體指標(biāo)項：（1）基礎(chǔ)設(shè)施方面：工業(yè)數(shù)據(jù)存儲的持久性、工業(yè)數(shù)據(jù)可銷毀性、工業(yè)數(shù)據(jù)可遷移性、工業(yè)數(shù)據(jù)私密性、工業(yè)數(shù)據(jù)使用知情權(quán)、基礎(chǔ)設(shè)施資源彈性調(diào)度；（2）工業(yè)連接方面：工業(yè)連接能力、工業(yè)連接的可監(jiān)測性、工業(yè)連接的可管理性、工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸安全性、工業(yè)設(shè)備接入安全性；（3）工業(yè)數(shù)據(jù)管理服務(wù)方面：數(shù)據(jù)管理能力、數(shù)據(jù)服務(wù)能力；（4）平臺服務(wù)方面：平臺服務(wù)功能、平臺訪問控制安全性、平臺攻擊防范安全性、平臺服務(wù)可管理性、平臺服務(wù)的時間確定性、平臺服務(wù)的可計量性、故障恢復(fù)能力。（5）權(quán)益保障：服務(wù)變更和終止條款、服務(wù)賠償條款、用戶約束條款、服務(wù)商免責(zé)條款。三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可信服務(wù)參考框架第六節(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)實現(xiàn)架構(gòu)如圖2-32所示。一、工業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)狀及實施目標(biāo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)實現(xiàn)架構(gòu)主要呈現(xiàn)四個方面關(guān)鍵特征：1、體系架構(gòu)方面實現(xiàn)層級打通、內(nèi)外融合，傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)逐漸演變?yōu)閼?yīng)用層、平臺層和邊緣層三層，整體架構(gòu)呈現(xiàn)扁平化發(fā)展趨勢2.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方面、各種智能裝備實現(xiàn)充分網(wǎng)絡(luò)化，無線成為有線的重要補充，新型網(wǎng)關(guān)推動異構(gòu)互聯(lián)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，工廠與產(chǎn)品、外部信息系統(tǒng)和用戶充分互聯(lián).3、數(shù)據(jù)智能方面，工業(yè)云平臺成為關(guān)鍵核心，實現(xiàn)工廠內(nèi)外部數(shù)據(jù)的充分匯聚，支撐數(shù)據(jù)的存儲、挖掘和分析，有效支撐工業(yè)信息控制系統(tǒng)和各種創(chuàng)新應(yīng)用；4、在安全保障方面，各種安全機(jī)制與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各個層次深度融合，實現(xiàn)縱深防御，立體防護(hù)，通過多種安全措施保障網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和數(shù)據(jù)集成安全。圖2-33為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)四大層次業(yè)務(wù)構(gòu)架圖。1.產(chǎn)業(yè)層主要闡釋了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的主要目標(biāo)、實現(xiàn)路徑與支撐基礎(chǔ)。2.商業(yè)層”主要面向CEO等企業(yè)高層決策者，用以明確在企業(yè)戰(zhàn)略層面，如何通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)保持和強化企業(yè)的長期競爭優(yōu)勢。3、“應(yīng)用層”主要明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的重點領(lǐng)域和具體場景。應(yīng)用層主要面向企業(yè)CIO、CTO、CDO等信息化主管與核心業(yè)務(wù)管理人員，幫助其在企業(yè)各項生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)中確定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用與應(yīng)用模式。4、“能力層”主要是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施的產(chǎn)業(yè)層、商業(yè)層和應(yīng)用層的目標(biāo)要求，要求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具有的基礎(chǔ)能力特征：全局協(xié)同、泛在感知、敏捷響應(yīng)、動態(tài)優(yōu)化和智能決策。“能力層”主要面向工程師，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計、建設(shè)、運行、維護(hù)等方面，保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)能力特征。二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施的四個層面1.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的實施。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的實施涉及的主要環(huán)節(jié)如圖2-34所示。三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的實施2.標(biāo)識解析的實施標(biāo)識解析的實施涉及的主要環(huán)節(jié)如圖2-35所示。3.應(yīng)用支撐的實施工廠/工業(yè)云平臺的實施包含三種方式，具體如圖2-36、圖2-37、圖2-38所示。方式一：工廠云平臺的實施方式二：工業(yè)云平臺的實施方式三：混合云的實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實施涉及的主要環(huán)節(jié)如圖2-39所示。一是推動工廠管理軟件之間的信息交互。二是推進(jìn)全面數(shù)據(jù)感知采集，包括采集機(jī)器、在制品等運行狀態(tài)信息，采集生產(chǎn)環(huán)境信息，并可以考慮從工業(yè)控制系統(tǒng)采集必要的數(shù)據(jù)；三是可以考慮部署邊緣計算節(jié)點，實現(xiàn)邊緣數(shù)據(jù)分析處理智能，同時構(gòu)建邊緣數(shù)據(jù)控制閉環(huán)，滿足邊緣實時控制、數(shù)據(jù)安全等要求；四是利用云和大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)集成分析，同時構(gòu)建決策反饋閉環(huán)，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的控制以及各種智能管理決策應(yīng)用五是通過工廠外部的工業(yè)云平臺，匯聚產(chǎn)品數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、協(xié)作企業(yè)數(shù)據(jù)等等，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)海量、復(fù)雜數(shù)據(jù)的綜合存儲、分析和處理；六是構(gòu)建綜合反饋閉環(huán)，在工業(yè)云平臺大數(shù)據(jù)集成與分析基礎(chǔ)上，建立從工業(yè)云平