工业互联网平台标准体系框架介绍
工业互联网体系架构
工业互联网体系架构1.边缘计算层：边缘计算是指将数据的处理和分析推向网络边缘，减少数据的传输延迟和带宽占用。
在工业互联网中，边缘计算层可以将边缘设备（如传感器、PLC、机器人等）与云平台连接，实现实时数据采集、处理和分析。
边缘计算还可以支持设备和系统的自主决策和智能调度，提高生产效率和响应速度。
2. 通信传输层：通信传输层是工业互联网的基础，用于实现设备之间的网络连接和数据传输。
通信传输层包括有线和无线通信技术，如以太网、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
通过通信传输层，边缘设备可以与其他设备、运营商、云平台等进行数据交互和通信。
3.云计算和大数据层：云计算和大数据是工业互联网的核心技术，用于存储、处理和分析海量的数据。
在云计算和大数据层，工业互联网平台提供了数据存储、计算和分析的基础设施和服务，支持企业进行数据挖掘、预测分析、模型优化等工作。
通过云计算和大数据技术，可以实现对生产过程、设备状态、能源消耗、产品质量等信息的实时监控和分析，为企业提供决策支持和优化方案。
4.应用层：应用层是工业互联网的核心功能层，用于实现各类应用场景。
在应用层，工业互联网平台可以提供包括生产计划管理、设备维护管理、供应链管理、质量管理、产品追溯等一系列应用功能。
通过应用层，企业可以实现生产过程的智能化、自动化和协同化，提高生产效率和产品质量。
5.安全和隐私保护层：工业互联网的安全和隐私保护层是保证数据安全和业务运行的重要保障。
在这一层面上，工业互联网平台需要采用多层次、多角度的安全措施，如身份认证、访问控制、数据加密、安全传输等。
安全和隐私保护层还需要考虑法律法规和业界标准的要求，确保企业和用户的数据安全和隐私不受侵犯。
总结起来，工业互联网体系架构包括边缘计算层、通信传输层、云计算和大数据层、应用层和安全和隐私保护层。
这一架构将边缘设备、通信技术、云计算和大数据技术、应用功能和安全保障有机地结合在一起，实现了工业生产、管理和服务的协同和智能化。
工业互联网工业互联网体系架构概貌
工业互联网工业互联网体系架构概貌为了推动工业互联网的发展，各个国家的工业互联网联盟纷纷推出了自己的工业互联网参考架构模型，用以指导相关标准体系建设及产业推进。
下面简单介绍一下美国、德国和中国的参考架构模型。
体系架构非常庞大，本文只介绍整体结构，后续将分别详细介绍业务指南、功能框架、技术框架及实施框架。
关键词：工业互联网参考架构美国IIRA 德国RAMI4.0SO/IEC/IEEE 42010-2011标准ISO/IEC/IEEE 42010-2011是用于描述系统架构的一套标准，它定义了架构视图、架构描述及架构语言，用以指导一个具体系统架构的表述方式。
工业互联网参考架构的定义遵循该标准。
美国工业互联网参考架构IIRA2015年6月美国工业互联网联盟（IIC）发布了《工业互联网参考架构IIRA》1.0版本。
按照ISO/IEC/IEEE42010-2011关于架构描述的标准，参考架构包括商业视角、使用视角、功能视角和实施视角四个层级，并论述了系统安全、信息安全、弹性、互操作性、连接性、数据管理、高级数据分析、智能控制、动态组合九大系统特性。
经过几年的改进和修订，目前最新版本为1.9。
图一美国工业互联网参考架构德国工业互联网参考架构RAMI4.02015年3月德国工业4.0工作组正式发布了工业4.0参考架构模型（RAMI4.0），它从产品生命周期/价值链、层级和架构等级三个维度，分别对工业4.0进行多角度描述的一个框架模型。
RAMI4.0的第一个维度，是在IEC 62264企业系统层级架构的标准基础之上，补充了产品或工件的内容，并由企业内部厂拓展至“企业外部互联”，从而体现工业4.0针对产品服务和企业协同的要求。
第二个维度是信息物理系统的核心功能，以各层级的功能来进行体现，分为业务层、功能层、信息层、通信层、集成层、资产层（机器、设备、零部件等）。
第三个维度是价值链，即以产品全生命周期视角出发，描述了以零部件、机器和工厂为典型代表的工业要素从虚拟原型到实物的全过程。
工业互联网平台标准体系框架介绍
工业互联网平台标准体系框架-背景
为促进工业互联网平台有序健康发展，由工业和信息化部信息化和软件服务业司指导， 工业互联网产业联盟（以下简称AII）启动了工业互联网平台标准体系框架的研究。
基于《工业互联网标准体系框架（版本1.0）》和《工业互联网平台白 皮书（2017）》对工业互联网平台标准体系进行细化，提出了工业互联 网平台标准体系建设的总体思路、基本原则、标准体系框架、重点标准 化方向及标准化推进建议。
工业互联网平台标准亟需加快研制。
工业互联网平台标准化工作机制有待创新。
全球工业互联网平台相关标准竞争加剧。
建议
推动产业协作开展工业互联网平台标准研制。
探索工业互联网平台标准制定的新模式。
推进工业互联网平台标准验证和标准推广。
9
积极参与国际标准研制。
P A G E 43
THANKS
（机理建模、机器学习、可视化）
工
平台层
业
（ 工 业 PaaS）
工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）
安 全
通 用 PaaS平 台 资 源 部 署 和 管 理
防
护
设备管理
资源管理
运维管理
故障恢复
IaaS层 边缘层
云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）
设备接入
协议解析
边缘数据处理
6
数据采集是基础。利用泛在感
工业互联网平台起步于2013年， 2015年开始呈井喷式发展
2017
装备和自动化企业发挥工业制造技术、产品、经验和数据等积累优势，构建工业 互联网平台，典型代表如GE、西门子、ABB、和利时等。
2016
生产制造企业将自身数字化转型经验以平台为载体对外提供服务，如三一重工/ 树根互联、海尔、航天科工等
工业互联网平台架构设计与实现
工业互联网平台架构设计与实现随着物联网技术的发展和应用，工业互联网逐渐成为重要的产业方向。
工业互联网平台作为工业互联网的核心基础设施，具有很高的重要性。
一个好的工业互联网平台可以为企业提供全面的数字化支持，提高生产效率，降低成本，增强竞争力。
本文将重点介绍工业互联网平台的架构设计和实现。
一、工业互联网平台的架构设计（一）平台的整体架构一般情况下，工业互联网平台可以分为前端、中间层和后端三个部分。
前端主要是用户界面或终端设备，中间层主要是数据采集、存储和处理，后端主要是数据分析和应用。
（二）平台的核心功能1. 数据采集：工业互联网平台需要采集各种互联设备和传感器的数据，并将其转化为可用数据格式供分析和决策使用。
2. 数据存储和处理：将采集到的数据存储到开发平台中，并使用大数据分析技术进行数据处理和挖掘，从中发现潜在的价值。
3. 数据分析：通过数据分析，能够为企业提供更好的决策支持，使生产效率不断提高。
4. 应用服务：根据业务需求开发相应的应用程序和服务，帮助企业完成各项业务活动。
（三）平台的安全保障由于工业互联网应用的特殊性，平台的安全性是一个必须重视的因素。
平台的安全保障主要包括数据隐私保护和系统安全性。
对于数据隐私保护方面，平台需要加密，保护用户的隐私数据，以及制定完善的用户隐私保护政策。
对于系统的安全保障，平台需要采用多层次、多角度、多措施的安全防护策略，包括网络安全、系统安全、应用安全等方面。
同时，对于平台的监控、报警、备份和恢复都需要进行规范管理，以保障平台的稳定性和可靠性。
二、平台的实现（一）平台实现的关键技术1. 数据采集技术：要利用各种设备传感器等物联设备进行数据采集，同时要保证数据采集的实时性和准确性。
2. 大数据处理技术：要利用大数据技术进行数据的存储和分析。
3. 数据可视化技术：数据可视化能够帮助决策者和用户更好了解数据，有助于做出更好的决策。
4. 人工智能技术：通过机器学习和深度学习等人工智能技术，能够从大量的数据中进行挖掘，提高决策的准确性。
工业互联网平台的架构与实现
工业互联网平台的架构与实现随着互联网技术的不断发展，许多企业开始将工业化与互联网技术相结合，从而形成了工业互联网的概念。
工业互联网最大的特点是具有高度的自动化、智能化和信息化水平，企业通过工业互联网实现产业链的整合和产业生态的协同，进一步提高生产效率和管理效率，实现企业数字化转型。
在工业互联网的实现过程中，平台架构是非常重要的一环。
下文将从工业互联网平台的架构、实现和发展趋势三个方面，对工业互联网平台进行详细的阐述。
一、工业互联网平台的架构工业互联网平台的架构主要包括三个层次，即物理层、数据层和应用层。
物理层是工业互联网平台的硬件基础，数据层是工业互联网平台的数据存储和处理层，应用层是工业互联网平台的业务逻辑实现层。
1. 物理层物理层是工业互联网平台的硬件基础，主要包括传感器、设备、网关和通信网络等。
传感器是物联网最基本的元素，用于感知和采集物理量信号，将采集到的信号转换成数字信号后通过通信网络传输到上层设备。
网关是连接设备和通信网络的中转设备，可将不同类型和不同协议的设备数据转换成统一的数据格式供上层处理。
通信网络包括云平台、局域网和广域网等，它们为各个设备提供数据传输的基础设施。
2. 数据层数据层是工业互联网平台的数据存储和处理层，主要包括数据采集、数据传输、数据存储、数据挖掘和数据分析等。
数据采集是指将物理层的传感器采集到的原始数据进行整合和预处理，以便后续的分析和处理。
数据传输是指将数据从物理层传输到数据层，包括设备的数据上传和云平台的数据下载等。
数据存储是指将采集到的数据存储到数据库中，以便后续的数据挖掘和数据分析。
数据挖掘是指以计算机算法为基础，挖掘数据中的潜在信息，发现数据中的规律和趋势，以便企业管理者做出正确的决策。
数据分析是对数据进行处理，提取出相关的信息，并进行分析和比较，以便制定有效的战略和措施。
3. 应用层应用层是工业互联网平台的业务逻辑实现层，主要包括应用服务及接口、流程管理、安全和授权等。
工业互联网2-平台体系架构及各层分解（Pass层重点阐述）
工业互联网2-平台体系架构及各层分解（Pass层重点阐述）
阐述工业互利网平台体系架构，自低向上可以划分为边缘层→Iaas层→Pass→Saas层（工业app）四个层级，其中Pass层是平台的核心，以下将重点论述。
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图1 工业互联网平台体系架构
1、边缘层
最接近设备、人等资源的层次，您可以想象成章鱼的触手，这个层次负责收集数据、向顶层传输数据以及分解云端计算压力。
图2 边缘层
图3 数据采集
图4 协议转换
图6 边缘智能
2、Iass层
公共资源层，你可以将该层理解为计算机基础设施2、Pass层
您可以将该层理解成计算机操作系统
图7 工业Paas核心层
图8 微服务定义
图9 微服务架构
图10 微服务存储
图11 微服务运行环境
图12 微服务通信
图13 基于微服务架构软件开发范式
图14 微服务数字化模型池
图15 AI推动作用
图16 微服务组件应用举例
图17 微服务组件应用举例
图18 微服务组件应用举例。
工业互联网体系架构介绍
THANKS
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网络层
总结词
数据传输与通信保障
详细描述
网络层负责将感知层采集的数据快速、可靠地传输到平台层，并确保数据在传输过程中的安全性和完整性。这一 层主要依赖于各种通信协议和网络技术，如5G、物联网、云计算等，为上层应用提供强大的通信保障。
平台层
总结词
数据处理与存储中心
详细描述
平台层负责对感知层采集的数据进行集中处理、存储和管理，通过数据分析和挖掘，提取有价值的信 息，为上层应用提供支持。这一层主要依赖于大数据处理技术和云计算技术，能够实现海量数据的快 速处理和存储。
应用层
总结词
行业应用与创新中心
VS
详细描述
应用层主要负责将平台层提供的数据和信 息服务应用于各个行业领域，推动工业互 联网的创新发展。这一层主要依赖于各行 业的专业知识和业务需求，通过开发各种 应用系统，实现智能化生产、个性化定制 、网络化协同等创新服务模式。
CHAPTER 03
工业互联网关键技术
工业互联网案例分析
案例一：智能制造的工业互联网应用
总结词
智能制造是工业互联网在制造业领域的重要应用，通过数据采集、分析和优化，实现生产过程的智能化和柔性化 。
详细描述
智能制造利用工业互联网技术，实现设备连接、数据采集和实时监控，优化生产流程，提高生产效率和产品质量 。同时，智能制造能够快速响应市场需求，实现个性化定制和柔性生产。
总结词
利用机器学习和深度学习等技术，使计算机 具有类似于人类的思维和学习能力。
详细描述
人工智能技术是工业互联网体系架构中的核 心驱动力。通过机器学习和深度学习等技术 ，使计算机具有类似于人类的思维和学习能 力，能够进行智能分析、预测和决策，为企 业提供智能化解决方案，帮助企业实现转型
工业互联网平台架构与实现
工业互联网平台架构与实现随着互联网和物联网技术的日益成熟，工业互联网的概念已经逐渐引起人们的关注和重视。
工业互联网作为数字化和智能化生产的重要手段，可以改进生产过程，提高生产效率和质量，深刻影响各个行业。
而其中最核心的要素之一便是工业互联网平台。
一、工业互联网平台的概念工业互联网平台是一个基于物联网技术和云计算技术的开放性、共享性的集成平台，是物联网与信息化深度融合的产物。
它通过对各种设备、系统和应用进行数据采集、存储、分析和处理，为企业提供数字化和智能化的解决方案。
具体而言，工业互联网平台包括硬件平台、软件平台和服务平台三个层面：1. 硬件平台：主要指各种设备、传感器、通信模块、网关等硬件设施。
这些硬件设备能够获取生产过程中的各种数据，然后将这些数据传输到工业互联网平台的软件平台层面进行处理和分析。
2. 软件平台：主要是云计算和大数据分析技术，包括数据存储、处理和应用等环节。
云计算为工业互联网平台提供了强大的计算和存储能力并支持多方共享资源。
大数据分析则通过对采集到的数据进行深度分析和处理，为企业运营者提供更加科学、准确、有效的决策依据。
3. 服务平台：包括数据服务、平台服务和应用服务等。
数据服务主要指各种数据的订阅和管理服务，平台服务主要是提供基础架构、服务治理和架构管理等各种平台层面的服务。
应用服务则可以通过平台的API（应用编程接口）进行各种应用的开发和创新。
二、工业互联网平台的架构设计工业互联网平台的架构设计是整个平台能否可靠稳定运行的关键之一。
在实现工业互联网平台的过程中，我们需要考虑如下三个方面的问题：1. 功能层面的设计：工业互联网平台集成了各种设备、系统和应用，必须要满足多样、变化的需求。
在设计工业互联网平台的时候，应该充分考虑各种需求和应用场景，灵活设计功能模块，保证有足够的扩展性和兼容性。
2. 性能层面的设计：工业互联网平台所涉及到的设备、系统和应用非常复杂，具有大量数据资源和处理任务。
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工业互联网平台标准体系框架
Industrial Internet platform standard system framework
1 工业互联网平台产业发展情况 2 工业互联网平台标准化需求 3 工业互联网平台参考架构 4 工业互联网平台标准体系框架
1
工业互联网平台产业发展情况
平台是实现以工业大数据为核心的工业智能的关键载体，平台竞争日趋激烈，全球已有近150个。
总体思路
抓住新一轮科技革命和产业变革 契机，紧密结合我国工业互联网平 台发展及标准化需求，按照“统筹规 划、需求牵引、持续迭代、兼容并 蓄”的原则，建立统一、综合、开放 的工业互联网平台标准体系，明确 工业互联网平台重点标准化领域和 方向，协同推进国际标准制定，为 我国工业互联网平台有序、快速发 展提供支撑和保障。
（机理建模、机器学习、可视化）
工
平台层
业
（ 工 业 PaaS）
工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）
安 全
通 用 PaaS平 台 资 源 部 署 和 管 理
防
护
设备管理
资源管理
运维管理
故障恢复
IaaS层 边缘层
云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）
设备接入
协议解析
边缘数据处理
6
数据采集是基础。利用泛在感
知技术对多源设备、异构系统、 运营环境、人等要素信息进行实 时高效采集和云端汇聚。
工业PaaS是核心。在现有成熟
的IaaS（基础设施即服务）平台 上构建一个可扩展的操作系统， 为工业应用软件开发提供一个基 础平台。
工业APP是关键。面向特定工
业应用场景，激发全社会资源推 动工业技术、经验、知识和最佳 实践的模型化、软件化、再封装 （即工业APP），用户通过对工 业APP的调用实现对特定制造资 源的优化配置。
2015
工业软件企业借助平台的数据汇聚与处理能力提升软件性能拓展服务边界，如 PTC、SAP、Oracle、用友等
2014
2
2013
信息通信技术企业发挥ICT技术优势将已有平台向制造领域延伸，如IBM、微软、 华为、思科等。
平ห้องสมุดไป่ตู้之间相互合作不断深化
工业互联网平台标准化需求
架构 开放性 数据流转
制定标准
工业互联网平台标准体系框架-平台参考架构
应用层 （工业 SaaS）
消费者
设计 APP
供应链
协作企业
业务运行
生产 APP
管理 APP
服务 APP
设备状 态分析
开发者
应用创新
供应链 分析
能耗分 析优化
……
应用开发
（开发工具、微服务框架）
工业微服务组件库
（工业知识组件、算法组件、原理模型组件）
工业数据建模和分析
工业互联网平台起步于2013年， 2015年开始呈井喷式发展
2017
装备和自动化企业发挥工业制造技术、产品、经验和数据等积累优势，构建工业 互联网平台，典型代表如GE、西门子、ABB、和利时等。
2016
生产制造企业将自身数字化转型经验以平台为载体对外提供服务，如三一重工/ 树根互联、海尔、航天科工等
工业互联网平台标准体系框架-背景
为促进工业互联网平台有序健康发展，由工业和信息化部信息化和软件服务业司指导， 工业互联网产业联盟（以下简称AII）启动了工业互联网平台标准体系框架的研究。
基于《工业互联网标准体系框架（版本1.0）》和《工业互联网平台白 皮书（2017）》对工业互联网平台标准体系进行细化，提出了工业互联 网平台标准体系建设的总体思路、基本原则、标准体系框架、重点标准 化方向及标准化推进建议。
工业互联网平台标准体系框架-标准体系
7
工业互联网平台标准体系框架-标准体系
总体标准主要规范工业互联网平台的总体性、通用性、指导性标准，包括术语定义、需求 标准、架构标准、测试评估标准、服务管理标准、安全防护标准等。
平台共性支撑标准主要规范工业互联网平台的关键共性支撑技术。包括平台边缘连接标准、 平台云资源标准、平台数据标准、平台管理服务标准、平台互联标准等。
统筹规划准等相关标准化工作。
做好顶层设计
基本原则
持续迭代
逐步改进完善
适应工业互联网平台发展 和竞争需求，采用边部署
•实施、边创新发展、边完
善管理的总体思路，协同 推进标准研制， 持续完善 标准体系。
需求牵引
推进产业发展
坚持以应用需求为牵引， 强化标准的先进性、适用
• 性和有效性，结合产业共
性需求规划部署阶段性推 进重点，强化基础共性、 产业亟需标准研制。
4
工业互联网平台标准体系框架-总体思路&基本原则
加强我国工业互联网平台
技术创新成果向国际标准
的转化，充分借鉴国际工
业互联网平台技术和标准
化成果，协同推动国内国
际标准研制。
兼容并蓄
深化国际合作
加强工业互联网平台标准 体系框架设计及标准化工 作的组织实施，明确重点 标准化领域和方向，有效 指导工业互联网平台国家 标准、行业标准、团体标
应用服务标准主要规范涉及工业企业运行的涉及的生产、管理、服务等环节的关键应用服 务，如，研发设计、生产制造、供应链和物流、产品运维等，包括服务功能、接口、配置 等要求。以及面向垂直行业围绕产业链上下游协作，新型的应用服务，如，设备状态分析， 供应链分析等，包括服务功能、接口、配置等要求。
8
工业互联网平台标准体系框架-问题挑战&建议 问题挑战
工业互联网平台标准亟需加快研制。
工业互联网平台标准化工作机制有待创新。
全球工业互联网平台相关标准竞争加剧。
建议
推动产业协作开展工业互联网平台标准研制。
探索工业互联网平台标准制定的新模式。
推进工业互联网平台标准验证和标准推广。
9
积极参与国际标准研制。
P A G E 43
THANKS
性能
安全
3
整体上，工业互联网平台尚处于发展初期，相 关的技术标准和管理规范尚未建立，各种平台 独立发展，平台与设备、智能产品等互联协议 多且缺乏统一标准，数据转换与互认标准基本 空白，对平台运行、平台资源、平台服务缺少 规范化管理。为避免碎片化发展，规范平台研 发、建设、运行和服务，引导产业健康发展， 亟需加快工业互联网平台相关标准制定，并协 同推进标准的国际化。