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06-18
新基建趋势下，工业互联网越来越普及。
近日，工信部公布《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在继承1.0版本核心概念、要素和功能体系的基础上，从业务、功能、实现三个角度重新定义了工业互联网的参考架构。
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文档来源：工业互联网产业联盟 一、工业互联网的内涵和意义 工业互联网系统架构2.0完全继承了系统架构1.0的核心思想。
一是突出数据作为核心要素。
业务视图的数字化转型方向、路径和能力本质上都是由数据驱动的。
功能架构的网络、平台和安全服务于数据的采集、传输、集成、管理和分析。
实施框架核心回答了如何部署工业互联网。
提高现有制造系统的数据利用能力。
二是强调数据智能闭环的核心驱动力及其对生产管理优化、组织模式变革的变革作用。
系统架构2.0在系统架构1.0提出的三大智能闭环的基础上，将其归纳为通用的数据优化闭环，体现了它们在工业互联网系统中普遍存在的特点。
这个数据优化闭环不仅可以作用于企业现有的生产管理，使其更加精准化、智能化，还可以作用于资源配置的优化和生产方式的重构，引发商业模式创新。
三是以平台代替数据，1.0注重数据的集成、管理和建模分析功能，形成网络、平台、安全三大体系，但功能内涵与1.0基本相同。
从内涵上看，主要有三点：工业互联网是实体经济数字化转型的关键支撑。
工业互联网通??过与工业、能源、交通、农业等实体经济各领域融合，为实体经济提供网络连接和计算处理平台。
和其他新的一般基础设施支持；促进各类资源要素优化和产业链协同，帮助各实体行业创新研发模式、优化生产流程；正在推动传动工业制造体系和服务体系再造，带动共享经济、平台经济、大规模数据分析等技术更快、更大规模、更深层次拓展，加快实体经济数字化转型进程。
工业互联网是实现第四次工业革命的重要基石。
工业互联网为第四次工业革命提供了具体的实施方法和推进点。
通过人、机器、物的全面互联，将全要素、全产业链、全价值链全面连接，采集、传输、分析、形成各类数据的智能反馈，正在推动形成新的制造和服务体系，优化资源要素配置效率，充分发挥制造装备、工艺、材料潜力，提高企业生产效率，创造差异化产品和提供增值服务，加快第四次工业革命。
工业互联网对我国经济发展具有重要意义。
一是化解综合成本上升和产业向外转移的风险。
通过部署工业互联网，可以帮助企业减少劳动力使用，促进制造资源的配置和使用效率，降低企业生产运营成本，增强企业竞争力。
二是推动产业高端化发展。
加快工业互联网应用推广，有利于推动工业生产和制造服务体系智能化升级、产业链延伸、价值链拓展，带动产业迈向高端。
三是推动创新创业。
工业互联网蓬勃发展，催生网络化协同、大规模定制、服务化延伸等新模式、新业态，推动先进制造业和现代服务业深度融合，推动制造业开放融合发展。
一、二、三产业和大中型企业。
在提升我国制造企业全球产业生态能力的同时，还将打造新的增长点。
2、工业互联网系统架构2.0架构工业互联网系统架构2.0包括业务视图、功能架构、实现框架三大部分。
它具有以下三个特点：一是构建了从业务需求到功能定义再到实现架构的完整、深入的体系。
其核心是从工业互联网推动工业发展的作用和路径出发，引导企业明确数字化转型的商业目标和业务需求，进而确定工业互联网的核心功能和实施框架。
二是凸显数据智能优化闭环的核心驱动作用。
进一步明确工业互联网在实现物理空间和数字空间的虚拟与现实交互以及分析和优化方面的核心作用，明确其功能层次和关键要素，以指导企业在设备、生产线、企业、行业。
打造精准决策和智能优化能力，推动产业智能化发展；三是指导行业应用实践和体系建设。
在充分考虑企业现有基础和转型需求的基础上，结合大量国内外企业的相关实践经验，提出网络、识别、平台、安全的实施和部署方法，指导企业参与工业互联网关键系统建设和技术选型。
。
（1）业务视图 业务视图明确了企业利用工业互联网实现数字化转型的目标、方向、业务场景以及相应的数字化能力。
它包括四个层次：工业层、商业层、应用层和能力层。
产业层主要从行业整体数字化转型的宏观角度定位，而商业层、应用层和能力层则是从企业数字化转型的微观角度定位。
从上到下四个层面看，本质是企业如何在工业数字化转型大趋势下抓住发展机遇，实现自身业务数字化发展，打造关键数字化能力；从下往上看，实际上体现了企业不断的建设和增强的数字化能力将持续带动其业务乃至整个企业的转型和发展，最终带来整个行业的数字化转型。
1）工业层：“工业层”主要阐释工业互联网推动工业发展的主要目标、实施路径和支撑基础。
从发展目标来看，工业互联网将其创新活力深度融入各行业、各领域，最终将有效推动工业数字化转型和经济高质量发展。
实现这一目标，关键是打造全面连接全要素、全产业链、全价值链的新基础。
这也是工业数字化、网络化、智能化发展的核心。
基于这个新基础，首先，一批以数据为核心，提供数据采集、网络传输、数据管理、建模分析、应用开发和安全保障等相关产品和解决方案的企业迅速成长，形成了工业数字化产业链。
科技“新产业”成为各行业数字化转型的关键支撑；其次，各行业探索利用工业互联网提升现有业务，形成了一系列智能生产、网络化协同、个性化定制、服务延伸等。
数字化转型的“新模式”不仅包括数据智能带来的现有业务，还有网络化组织带来的模式创新和重构；第三，随着行业数字化转型的深入，互联网等新技术将在众包创新、制造产能交易、产融结合等领域涌现一批服务企业，形成“新业态”。
“为了数字化创新。
新产业、新模式、新业态共同构成工业高质量发展的新动力，也是工业互联网价值创造的关键路径。
2）业务层：“业务层”主要明确企业利用工业互联网构建数字化转型竞争力的愿景、战略方向和具体目标。
从目标愿景看，在数字化发展趋势下，企业要加快依托工业互联网构建数字化转型竞争优势，形成数据驱动的新的生产经营方式、资源组织方式和商业模式。
支撑企业持续成长的核心。
生长。
为实现上述目标和愿景，企业可以利用工业互联网向三个战略方向开展工作：提升价值、创新模式、降低成本。
上述三个战略方向可以进一步分解和细化为商业模式、市场需求、产品质量、生产效率、运营管理、资源配置和交付速度等多项战术目标。
这就是工业互联网赋能企业的具体方式。
。
工业互联网实现企业各层面要素的全面互联，对各种数据进行采集、传输、分析并形成智能反馈，帮助企业提高生产效率、产品质量和运营管理，加快对市场的响应和交付需求，优化资源要素配置。
加强商业模式创新，实现各项生产经营活动目标的完善和优化。
3）应用层：“应用层”主要明确工业互联网赋能企业业务转型的重点领域和具体场景。
产品链、价值链、资产链是工业企业最关心的三大核心业务链（包括三者交汇的生产环节）。
工业互联网赋能三大链条创新优化转型，推动企业业务水平数字化发展。
。
首先，工业互联网连接和连接整个产品生命周期，加强从产品设计、工艺规划到生产工程的数据集成和智能分析，实现产品链的整体优化和深度协作。
其次，工业互联网面向企业业务活动。
一方面，支持规划、供应、生产、销售、服务全流程的互联互通。
另一方面，针对单环节关键场景进行深度数据分析和优化，从而实现全价值链的整合。
重点业务效率提升和价值挖掘。
第三，工业互联网将孤立的设备资产单元转变为集成互联的资产系统，支持从系统设计、建设、生产、运维、退役到报废回收的设备全生命周期多个环节的数据集成和串联。
这为设备管理难度高的企业，特别是重资产的企业，提供轻量化、灵活化、智能化的设备管理方法和产品后期服务，实现资产链的全面运维保障和优质服务。
4）能力层“能力层”描述了企业通过工业互联网实现业务发展目标所需构建的核心数字化能力。
在数字化转型过程中，企业需要构建泛在感知、智能决策、敏捷响应、全球协作、动态优化五种工业互联网核心能力，支撑其在不同场景下的具体应用实践。
具体来说：一是通过广泛部署传感终端和数据采集设施，实现对全要素、全产业链、全价值链状态信息的全面深入实时监控，打造无处不在的感知能力。
企业；二是形成基于海量工业数据的泛在感知，通过工业模型和数据科学的融合进行分析和优化，应用于设备、生产线、企业等各个领域，形成企业的智能决策能力;三是在实现信息数据充分高效整合的基础上，打通企业内部、企业之间、企业与客户之间，提高企业对市场变化和需求的响应速度和交付速度，形成企业的敏捷反应能力；第四，基于泛在感知、全面连接、深度融合，实现研发、生产、管理等不同业务的协同，探索企业的最优运营效率，实现企业外部各种生产资源和社会资源的协同，探索产业配置效率最优，最终建立全球协作能力；第五，通过对物理系统的准确分析描述，将虚实联系起来，建立数字孪生。
在监控物理系统的同时，可以实时在线分析和优化物理系统的运行情况，使企业始终运行在最优状态，形成动态优化能力。
（2）功能架构 功能架构明确了企业支撑业务实施所需的核心功能、基本原则和关键要素。
工业互联网以数据为核心。
数据功能体系主要包括感知控制、数字模型、决策优化三个基本层面，以及自下而上的信息流和自上而下的决策流组成的工业数字化应用优化闭环。
。
在工业互联网数据功能的实现中，数字孪生成为关键支撑。
它们通过资产数据采集、集成、分析和优化来满足业务需求，形成物理世界资产对象与数字空间业务应用的虚实映射，最终支持各类业务应用的开发和实施。
1）感知控制感知控制层构建了工业数字应用的底层“输入输出”接口，包括感知、识别与控制、执行四类功能。
感知是利用各种软硬件方法收集包含资产属性、状态、行为等特征的数据。
例如，温度传感器用于收集电机运行期间的温度变化数据。
识别是建立数据与资产的对应关系，明确数据所代表的对象。
例如，需要明确定义哪些传感器收集的数据代表特定电机的温度信息。
控制是将预期目标转化为具体的控制信号和指令，例如将工业机器人的末端运动转化为各关节电机的旋转角度指令信号。
执行是根据控制信号和指令改变物理世界资产的状态，包括工业设备机械、电气状态的变化，以及人员、供应链等作业流程和组织形式的变化。
2）数字模型 数字模型层包括数据集成与管理、数据模型与产业模型构建、信息交互三大功能。
数据集成和管理将原本分散、杂乱的海量多源异构数据整合为统一有序的新数据源，为后续分析和优化提供优质的数据资源，涉及数据库、数据湖、数据清洗、元数据等。
科技产品应用。
数据模型和产业模型的构建，综合利用大数据、人工智能等数据方法和物理、化学、材料等各种产业经验知识，抽象描述资产行为特征和因果关系，形成各种模型库和算法库。
。
信息交互就是通过不同资产之间的数据互联、模型的交互协作，构建覆盖范围更广、智能程度更高的“系统的系统”。
3）决策优化层决策优化层主要包括分析、描述、诊断、预测、指导和应用开发。
分析功能利用各种模型和算法的支持，使数据背后隐藏的规律变得明确，为诊断、预测和优化功能的实现提供支持。
常用的数据分析方法包括统计数学、大数据、人工智能等，描述功能通过数据分析比较，形成当前现状、存在问题等的基本展示。
例如，当数据出现异常时，它可以向现场工作人员传输信息，帮助工作人员快速了解问题的类型和内容。
诊断功能主要是基于数据分析来评估资产当前状况，及时发现问题并提供解决建议。
例如，数控机床一旦出现故障，它可以立即发出警报，提示操作和维护人员进行维修。
预测功能是根据数据分析预测资产的未来状况，并在问题发生之前提前干预，例如预测风力发电机核心部件的寿命，以避免因部件老化而导致停机。
引导功能是利用数据分析发现并帮助改善资产运行中不合理、低效的问题，如分析高耗能设备的运行数据、合理设置启停时间、降低能耗等。
(3)实施框架实施框架描述了企业中实施的各功能的层次结构、软硬件系统以及部署方法。
工业互联网实施框架是整个系统架构2.0中的运行方案，解决“在哪里做”“做什么”“怎么做”的问题。
现阶段工业互联网的实施是在传统制造系统的层级划分的基础上，适当考虑未来基于行业的协同组织，在“设备、边缘、企业”四个层面进行系统建设。
、产业”指导企业整体部署。
设备层对应工业设备及产品的运维功能，重点关注设备底层的监控优化、故障诊断等应用；边缘层对应车间或生产线的运维功能，重点关注工艺配置、物料调度、能效管理、质量控制等应用；企业层对应企业平台、网络等关键能力，重点关注订单计划、绩效优化等应用；工业层对应跨企业的平台、网络和安全系统，重点关注供应链协作、资源配置等应用。
工业互联网实施重点是明确制造系统各级工业互联网核心功能的功能分布、系统设计和部署方法，引导企业通过建设实施工业互联网应用部署。
“网络、识别、平台、安全”四大实施体系。
其中，网络体系重点建设全要素、全系统、全产业链互联互通的新型基础设施；识别体系重点建设识别资源、分析系统等关键基础；平台系统重点关注边缘系统、企业平台、行业平台的交互与协作。
实现;安全体系重点建设安全管控、态势感知、防护能力。
1）网络实现框架工业互联网网络建设的目标是构建全要素、全系统、全产业链互联互通的新型基础设施。
从实现架构来看，设备层和边缘层建设生产控制网络，企业层建设企业及园区网络，工业层建设国家骨干网，信息互通系统为整个网络而构建。
2）身份识别实施框架工业互联网身份识别实施贯穿设备、边缘、企业、行业四个层面，形成以设备层和边缘层为基础，以企业层和行业层节点建设为核心的部署架构。
3）平台实施框架工业互联网平台部署实施的总体目标是打造制造业数字化、网络化、智能化发展的载体和枢纽。
其实施架构贯穿设备、边缘、企业、行业四个层面。
通过采集行业数据、进行边缘智能分析、搭建企业平台、打造产业平台，形成互动协作的多层次、系统化建设方案。
4）安全实施框架安全实施框架体现了工业互联网安全功能在“设备、边缘、企业、行业”的逐层推进，包括边缘安全防护系统、企业安全防护系统和企业安全综合管理平台，以及省级/行业级安全平台和国家级安全平台。
3、技术体系工业互联网技术体系是支撑功能架构实现和实施架构实现的总体技术架构。
它超出了单一学科和项目的范围。
需要将独立的技术联结起来，构建相互关联、各有侧重的新技术体系。
，在此基础上考虑功能实现或系统构建所需的关键技术集。
与此同时，以人工智能、5G为代表的新技术正在加速融入工业互联网，不断拓展工业互联网的能力和范围。
工业互联网的核心是通过更广泛、更深层次的连接实现对工业系统的全面感知，并通过对获取的海量工业数据进行建模和分析，形成智能决策。
其技术体系由制造技术、信息技术和两大技术交织形成的融合技术组成。
制造技术和信息技术的突破是工业互联网发展的基础。
例如，增材制造、现代金属、复合材料等新材料和加工技术不断拓展制造能力的边界。
云计算、大数据、物联网、人工智能等信息技术不断拓展。
快速提高人类获取、处理和分析数据的能力。
制造技术与信息技术的融合，强化了工业互联网的赋能作用，催生了工业软件、工业大数据、工业人工智能等集成技术，实现了机器、过程、系统的实时建模与仿真，并使产品和工艺技术隐形。
性知识的挖掘和提炼等创新应用成为可能。
工业互联网技术体系应支撑解决“在哪里做”、“做什么”和“怎么做”问题的实施框架。
其核心是推动关键技术率先嵌入到工业互联网实施体系中，从而促进整体技术体系的全部潜力。
能行得通。
随着新一代信息技术的发展及其面向工业场景的二次开发，5G、边缘计算、区块链、工业人工智能、数字孪生等已成为影响工业互联网后续发展的核心技术和不可或缺的组成部分。
。
4、系统架构2.0在垂直行业的应用实践系统架构2.0的行业实践主要包括以下三个方面：一是结合业务视图，建立企业转型的业务场景和目标。
通过梳理行业特征、发展阶段、环境情况、问题痛点等，建立重点解决痛点的应用场景和参与者，明确行业转型方向、企业战略和业务目标、业务场景此场景中的范围和核心能力要求。
二是基于功能架构设计业务场景的核心功能和支撑能力。
基于公司自身基础与目标场景的差距，应明确公司应重点建设感知控制层、数字模型层和决策优化层的能力，进一步设计功能载体（网络、平台、安全）需要支持能力，并构建功能载体。
所需的功能级别和功能块。
三是基于实施框架设计业务场景的实施要素和关键技术。
基于行业传统制造架构和公司现有基础设施转型实施框架，设计了场景部署层级以及各层级的实施要素。
围绕“网络、识别、平台、安全”四个实施要素，明确实施核心，细化实施所需设备。
、设备、系统等软硬件组件以及关键支撑技术，为进一步的技术选型和系统部署提供参考。
通过上述行业应用梳理和实施方案构建，可以初步形成具体场景下工业互联网的建设思路和主要路径，为企业工业互联网应用提供参考，为推广应用提供系统指导工业互联网在行业中的应用。
当前架构2.0已经开始在工业互联网应用探索中发挥重要引领作用，为政府、企业、科研机构、投资者等各方提供指导和参考。
一方面，一批工业互联网企业基于架构2.0进行对标，持续提升自身技术、产品和服务能力，构建了以工业互联网为核心的业务体系。
另一方面，石化、钢铁、造船等行业结合架构2.0，成功推进各自行业应用和体系建设，探索行业转型路径，引领行业整体高质量发展。
与此同时，产业创新生态系统在架构2.0的引领下不断壮大。
5G、大数据、人工智能、区块链、边缘计算等技术创新活跃。
集成产品和解决方案不断涌现，有力支撑新兴产业和服务体系建设。
下一步，工业互联网产业联盟将不断深化和完善架构2.0内涵，联合重点行业共同开展行业架构设计、应用推广和工业生态培育，探索形成工业互联网发展模式和路径面向各行业，进一步推动我国工业互联网创新发展。
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此外，联盟还将促进建筑2.0与国际主流建筑的相互认可，不断扩大其国际影响力。
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