2.2.2 工業互聯網與工業互聯網平臺

1 工業互聯網的基本概念

工業互聯網是互聯網和新一代信息技術在工業全領域、全價值鏈、全產業鏈中的融合集成應用，是工業數字化、網絡化、智能化發展的關鍵綜合信息基礎設施。工業互聯網的本質是實現設備、控制系統、信息系統、人、產品之間的網絡互聯，通過工業大數據的深度感知和計算分析，實現整個工廠的智能決策和實時動態優化。

GE公司于2013年6月提出了工業互聯網戰略，隨后于2014年3月聯合AT&T、思科（Cisco）、IBM和英特爾（Intel）等公司發起了美國工業互聯網聯盟（IIC），IIRA（Industrial Internet Reference Architecture）是IIC發布的工業互聯網參考架構，2019年6月19日發布了1.9版本。IIRA注重跨行業的通用性和互操作性，提供一套方法論和模型，以業務價值推動系統的設計，把數據分析作為核心，驅動工業互聯網系統從設備到業務信息系統的端到端的全面優化。

2016年，針對我國工業互聯網技術的迫切發展，國內的工業互聯網產業聯盟（Alliance of Industrial Internet，AII）在參考美國IIRA、德國RAMI 4.0以及日本“工業價值鏈參考架構”（Industrial Value Chain Reference Architecture，IVRA）的基礎上，提出了以網絡、數據和安全為主要功能體系的工業互聯網體系架構1.0，如圖2-6所示。工業互聯網體系架構1.0定義了網絡、數據和安全三大功能體系。網絡是工業數據傳輸交換和工業互聯網發展的支撐基礎，數據是工業智能化的核心驅動，安全是網絡與數據在工業中應用的重要保障。體系架構1.0還給出工業互聯網三大優化閉環：面向機器設備運行優化的閉環、面向生產運營優化的閉環以及面向企業協同、用戶交互與產品服務優化的閉環，從而明晰了網絡聯通的節點、數據流動的方向和安全保障的要害。

2019年，為了更好地進行體系化的設計、新技術的融合以及實施的可行性，通過對工業互聯網體系架構需求的分析，綜合考慮體系的系統性、全面性、合理性、可實施性，AII設計如圖2-7所示的工業互聯網體系架構2.0，以業務視圖、功能架構、實施框架三大板塊為核心，自頂向下形成逐層的映射[41]。

1）業務視圖定義工業互聯網產業目標、商業價值、應用場景和數字化能力，體現工業互聯網關鍵能力與功能，并導向功能架構。

2）功能架構明確支撐業務實現的功能，包括基本要素、功能模塊、交互關系和作用范圍，體現網絡、平臺、安全三大功能體系在設備、系統、企業、產業中的作用與關系，并導出實施框架。

3）實施框架描述實現功能的軟硬件部署，明確系統實施的層級結構、承載實體、關鍵軟硬件和作用關系，以網絡、標識、平臺與安全為核心實施要素，體現設備/邊緣/企業/產業各層級中工業互聯網軟硬件和應用。

工業互聯網是第四次工業革命的重要基石。伴隨著新一輪的科技革命和產業革命，實體經濟各個領域的數字化、網絡化、智能化發展成為第四次工業革命的核心內容。工業互聯網通過人、機、物的全面互聯，全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接，對各類數據進行采集、傳輸、存儲、分析并形成智能反饋，推動形成全新的生產制造和服務體系，優化資源要素配置效率，充分發揮制造裝備、工藝和材料的潛能，提高企業生產效率，創造差異化的產品并提供增值服務。工業互聯網為實體經濟各個領域的轉型升級提供具體的實現方式和推進抓手，為產業變革賦能。

世界各國非常重視工業互聯網技術，并將其列為本國的研發重點。工業互聯網技術開始成為全球討論的熱點，同時各國也開始加大了相關技術的研發，爭取引導和占領相應的市場。

2 工業互聯網平臺

工業互聯網平臺本質上是一個工業云平臺，基于工業互聯網應用需求，搭建起采集、存儲、分析和應用工業數據的生產服務體系，保障生產資源的全面連接、按需供給和智能調度，實現工業生產過程的技術積累和應用創新。作為工業互聯網“網絡、平臺和安全”三大要素之一，工業互聯網平臺是工業全要素鏈接的樞紐，是工業資源配置的核心。工業互聯網平臺對制造業數字化轉型的驅動能力正逐漸顯現，依托平臺可以開展工業大數據分析以實現更高層次價值挖掘，平臺云化工具可以以較低成本實現信息化與數字化普及，基于平臺也可以實現制造資源優化配置和產融對接等應用模式創新，這些都推動了制造業向更高發展水平邁進。

AII給出了工業互聯網平臺功能參考架構，如圖2-8所示。工業互聯網平臺是面向制造業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業云平臺，包括邊緣、平臺（工業PaaS）、應用三大核心層級。可以認為，工業互聯網平臺是工業云平臺的延伸發展，其本質是在傳統云平臺的基礎上疊加物聯網、大數據、人工智能等新興技術，構建更精準、實時、高效的數據采集體系，建設包括存儲、集成、訪問、分析、管理功能的使能平臺，實現工業技術、經驗、知識模型化、軟件化、復用化，以工業APP的形式為制造企業提供各類創新應用，最終形成資源富集、多方參與、合作共贏、協同演進的制造業生態[42]。

泛在連接、云化服務、知識積累、應用創新是辨識工業互聯網平臺的四大特征。泛在連接讓平臺具備對設備、軟件、人員等各類生產要素數據的全面采集能力。云化服務，實現基于云計算架構的海量數據存儲、管理和計算。通過平臺上的知識積累，能夠提供基于工業知識機理的數據分析能力，并實現知識的固化、積累和復用。平臺應用目標是應用創新，能夠調用平臺功能及資源，提供開放的工業APP開發環境，實現工業APP創新應用。在制造行業，工業互聯網平臺是新型制造系統的數字化神經中樞，在制造企業轉型中發揮核心支撐作用。

3 工業互聯網與數字孿生

實現基于數字孿生的智能系統的基礎是數據的交互共融。工業互聯網技術通過物聯網、現場總線與工業以太網、互聯網等技術來實現萬物互聯，并通過邊緣計算有效地解決物理實體數據傳輸的實時性和可靠性。物理實體通過傳感層將數據通過網絡層傳遞到應用層進行數據處理，最后傳遞到虛擬模型中。同樣在虛擬模型中的仿真結果也逆向反饋到物理實體，通過網絡層中數據快速傳遞能力，結合計算機的強大計算能力，最后實現了物理實體和虛擬模型的實時同步。此外，工業互聯網的“萬物互聯”不僅注重物理實體的互聯互通，也包括物理-信息空間的深度融合，這與數字孿生系統的虛實融合相契合，即數字孿生系統最終功能的實現依賴于工業互聯網支持下構建的數據平臺，并進一步促進工業互聯網的應用與推廣。

工業互聯網平臺是數字孿生系統實施的基礎平臺。數字孿生系統涉及大量的模型和數據的管理與處理，包括模型訓練、數據處理、模型和數據的分發等工作，都需要工業互聯網平臺來提供支持。平臺的泛在互聯保證了數字孿生應用的便捷接入，為應用推廣提供了網絡基礎。