1.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考體系架構(gòu)

現(xiàn)階段，國際上還沒有正式發(fā)布專門的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺框架性標準，目前一般采用ISO/IEC/IEEE 42010:2011《系統(tǒng)和軟件工程體系結(jié)構(gòu)描述》，該標準基于共同目標的約束導(dǎo)出不同的描述視圖，共同構(gòu)成參考框架。

IIRA是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟推出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，用于指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)和部署，加快布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（見圖1-1），它包括商業(yè)視角、使用視角、功能視角和實現(xiàn)視角四個層級，旨在通過標準來引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新、互聯(lián)互通、系統(tǒng)安全。其構(gòu)建思路是從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要實現(xiàn)的商業(yè)目標出發(fā)，明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行和操作的主要任務(wù)，進而確定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心功能、關(guān)鍵系統(tǒng)模塊及相互關(guān)系。其中，最核心的是參考架構(gòu)中的功能視角，該視角確定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要具備的關(guān)鍵功能及其相互關(guān)系，包括控制、運營、信息、應(yīng)用和商業(yè)五個功能域。這些域的實現(xiàn)可以產(chǎn)生許多架構(gòu)模式，例如三層架構(gòu)模式、分層數(shù)據(jù)總線架構(gòu)模式等。IIRA注重跨行業(yè)的通用性和互操作性，提供了一套方法論和模型，通過業(yè)務(wù)價值推動系統(tǒng)的設(shè)計，把數(shù)據(jù)分析作為核心，驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從設(shè)備到業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的端到端的全面優(yōu)化。

圖1-1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA

德國“工業(yè)4.0平臺”于2015年4月發(fā)布了《工業(yè)4.0實施戰(zhàn)略》，其中一項重要內(nèi)容是提出了“工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型”（Reference Architecture Model Industry 4.0，RAMI 4.0），對工業(yè)4.0的內(nèi)涵與體系進行了具體描述。工業(yè)4.0的總體視圖包含功能、價值鏈和工業(yè)系統(tǒng)三個維度。其構(gòu)建思路是從工業(yè)角度出發(fā)，結(jié)合已有的工業(yè)標準，將以“信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)”為核心的智能化功能映射到產(chǎn)品全生命周期價值鏈和全層級工業(yè)系統(tǒng)中，突出以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的工業(yè)智能化圖景。具體模型如圖1-2所示。

圖1-2　工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型

對比而言，IIRA包括商業(yè)視角、使用視角、功能視角和實現(xiàn)視角四個層級，論述了系統(tǒng)安全、信息安全、彈性、互操作性、連接性、數(shù)據(jù)管理、高級數(shù)據(jù)分析、智能控制、動態(tài)組合九大系統(tǒng)特性。RAMI 4.0深度聚焦于制造過程和價值鏈的生命周期，為其建立功能維度、價值鏈維度和工業(yè)系統(tǒng)維度的三維模型，對工業(yè)4.0的內(nèi)涵與體系進行了直觀和具體的描述。IIRA從制造業(yè)一直追求的質(zhì)量、成本和效率（產(chǎn)出）等傳統(tǒng)要素以及環(huán)保要求的管理角度出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境的資產(chǎn)（人、流程、產(chǎn)品和工廠）角度和作業(yè)流程（計劃、執(zhí)行、查驗和反應(yīng)）角度，細分出智能制造單元，對信息化在生產(chǎn)過程中的優(yōu)化進行了細致的分析，進而提出了智能制造的總體功能模塊架構(gòu)。

美、德兩國提出的參考架構(gòu)都面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化領(lǐng)域，強調(diào)數(shù)據(jù)在工業(yè)智能化中的核心作用，通過數(shù)據(jù)感知、傳輸、集成、處理、分析、決策與反饋，形成設(shè)備和運營優(yōu)化的數(shù)據(jù)驅(qū)動閉環(huán)，促進工業(yè)系統(tǒng)全層級、全價值鏈的智能化。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）提出的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本2.0）》形成了工業(yè)、軟件、通信融合的方法論，具有網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系。

“網(wǎng)絡(luò)”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、標識解析、泛在連接等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)人、物、設(shè)備、車間、企業(yè)等要素，以及設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)的泛在、深度互聯(lián)，實現(xiàn)信息/數(shù)據(jù)在生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各單位之間、生產(chǎn)系統(tǒng)與商業(yè)系統(tǒng)的各主體之間的無縫傳輸，最終構(gòu)建出新型的機器通信接入方式、設(shè)備有線與無線的連接方式，支持形成實時感知、協(xié)同交互的生產(chǎn)模式。

“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)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系，是支撐制造資源在連接、彈性供給、高效配置方面的載體。從構(gòu)成來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺包含三個要素：數(shù)據(jù)采集（邊緣層）、工業(yè)PaaS（平臺層）和工業(yè)APP（應(yīng)用層）。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而言，平臺是核心；對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺而言，工業(yè)PaaS（平臺層）是核心。

“安全”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的保障，圍繞設(shè)備、控制、網(wǎng)絡(luò)、平臺、數(shù)據(jù)安全，從制度/機制、技術(shù)手段、產(chǎn)業(yè)發(fā)展三個方面構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系。該體系應(yīng)能提升設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全防護能力，避免網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和系統(tǒng)軟件受到內(nèi)部和外部的攻擊，降低未經(jīng)授權(quán)訪問企業(yè)數(shù)據(jù)的風險，確保數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性，構(gòu)建工業(yè)智能化發(fā)展的安全可信環(huán)境，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的全方位保護。

總結(jié)而言，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有新模式、新業(yè)態(tài)、特色應(yīng)用以及三大優(yōu)化閉環(huán)。

1）面向機器設(shè)備運行優(yōu)化的閉環(huán)，其核心是將機器數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及工藝數(shù)據(jù)匯聚起來，通過云計算、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術(shù)進行分析，實現(xiàn)對機器設(shè)備的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，構(gòu)建智能機器和柔性產(chǎn)線。

2）面向生產(chǎn)運營優(yōu)化的閉環(huán)，其核心是基于信息系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的匯聚，通過云計算、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術(shù)進行分析，實現(xiàn)生產(chǎn)運營管理的動態(tài)調(diào)整，形成各種場景的智能生產(chǎn)模式。

3）面向企業(yè)、用戶、產(chǎn)品的服務(wù)優(yōu)化閉環(huán)，其核心是基于供應(yīng)鏈、用戶需求和產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)的匯聚，通過云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)進行分析，實現(xiàn)企業(yè)資源和商業(yè)活動的創(chuàng)新，形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制、服務(wù)化延伸等諸多新模式、新業(yè)態(tài)。