工业互联网网络连接白皮书
工业互联网 白皮书

工业互联网白皮书
工业互联网是将物联网、智能制造、大数据和人工智能技术融合在一起,建立在信息网络基础上的智能制造体系,利用数字化网络技术和信息技术,在全业务流程、全工序和全层次实现从资源规划到成品提供的智能化灵活的生产过程的总称。
工业互联网的核心在于实现原材料采购、生产、物料供应链和消费环节的信息化管理,实现网络化的信息和物联网的结合,以及网络中开发智能化的监控管理,形成“最短周期”的智能制造系统。
通过工业互联网,企业可以实现以客户为中心,全程可追溯的供应链开放式分布式化、高效互联的大尺度型“互联网制造”,从而在行业内赢得优势。
从政府的角度来看,工业互联网的发展将有利于提高产品质量、完善公共服务、增进能源效率,促进企业协调发展。
此外,工业互联网可以帮助加快社会信息化进程,实现从制造业型经济向智能制造业型经济的转型升级,加速全球化经济进程,促进世界经济发展和国家经济创新。
四个白皮书学习笔记

四个白皮书学习笔记在当代社会,技术和人工智能的发展对于各行各业的进步至关重要。
在这个过程中,四个白皮书——《人工智能2018》、《工业互联网白皮书》、《区块链白皮书》和《车联网白皮书》已经成为了学习笔记的关键素材。
在这篇论文中,我们将对这四个白皮书进行详细的分析,以便更好地理解它们的重要性。
《人工智能2018》是由中国科学院的研究人员编写的,它对当前人工智能技术的发展做了深入的研究和预测。
白皮书初步介绍了人工智能技术的演化,从基础的自然语言处理和机器学习到更高级的深度学习和智能系统。
尤其是对于深度学习技术的研究,白皮书提出了不少值得关注的观点。
例如,它认为社交网络分析和语义网络建模将成为深度学习的未来发展方向,同时对于图像和语音的识别能力也将会进一步提高。
对于经济领域而言,白皮书认为人工智能将会产生深远的影响。
人工智能技术将帮助减少无效的人工流程和降低成本,从而进一步提高产业效率。
另外,人工智能无疑将带来新的工作机会和领域,尤其是在智能制造和金融领域。
《工业互联网白皮书》则是一个关于未来制造业的重要文献。
白皮书强调了未来工业的互联互通将会是一项重要的趋势,而工业互联网的技术则将成为这一趋势的重要基础。
白皮书阐述了制造业内的数字化转型将会很有必要,使得数据得以共享和管理,同时也提高了制造过程的可靠性和效率。
特别是,在机器人领域的发展将会加速工业制造的自动化和智能化,从而引领未来的制造业。
另外,白皮书也提出了未来工业领域的未来趋势,如智能制造、服务化、网络化、安全性和可靠性等。
这对于制造业人员、工程师和学生们都将是一个非常重要的参考。
《区块链白皮书》则是一个探讨分布式计算原理和相应技术应用的重要文献。
白皮书详细介绍了区块链技术的基本原理,并提出该技术在金融、保险、电商、医疗和政府等领域应用的前景。
白皮书还深入探讨了在金融和保险领域的应用。
当然,白皮书也并非是万能的,它提出了分布式账本的安全生态问题和挑战。
工业互联网园区网络技术架构白皮书

工业互联网园区网络技术架构白皮书目录1工业互联网园区网络概述 (1)1.1工业园区发展现状 (1)1.2工业园区网络发展现状 (2)1.3工业互联网园区网络内涵 (5)1.4工业互联网园区网络利益相关方 (6)2工业互联网园区网络架构 (37)2.1园区网络组网架构 (37)2.1.1工业生产网络 (37)2.1.2企业信息网络 (43)2.1.3园区公共服务网络 (45)2.1.4云基础设施 (48)2.2园区网络组网实现 (49)2.2.1传统三层架构网络 (49)2.2.2大二层架构网络 (52)2.2.3无线网络架构 (57)2.3园区网络业务部署 (66)2.3.1园区网络主要业务 (66)2.3.2分层业务部署 (67)2.3.3管理和维护 (69)1工业互联网园区网络概述1.1工业园区发展现状工业园区作为推进我国改革开放和经济发展的重要载体,一直被视为经济建设的主战场。
近年来,随着城市化快速推进和产业转型升级,工业园区的建设和发展取得了显著成效,为区域经济发展做出了重大贡献。
目前全国各地已有近五百个国家级的经开区、出口加工区、保税区等,省级各类开发区超一千个,全国各类工业园区超两万个。
根据工业园区的发展规模,我国工业园区发展可分为三个阶段:1979 年-1990 年为工业园区的创建试点期;1991 年-2000 年为工业园区的高速增长期;2001 年到现今为工业园区的稳定和优化期。
根据工业园区的主导产业种类划分,可将工业园区划分为综合类工业园区、行业类工业园区、静脉产业类工业园区。
综合类工业园区是由不同工业行业的企业组成的工业园区,主要指在高新技术产业开发区、经济技术开发区等工业园区基础上改造而成的工业园区。
行业类工业园区以某一类工业行业的一个或几个企业为核心,通过物质和能量的继承,在更多同类企业或相关行业企业间建立共生关系的工业园区。
静脉产业类工业园区以从事垃圾回收和再资源化利用的企业为主体建设的一类工业园区。
2023-工业互联网平台工业设备上云白皮书-1

工业互联网平台工业设备上云白皮书“工业互联网平台工业设备上云白皮书”是当前热门的话题之一,关注度非常高。
国内许多企业已经开始进行工业设备的云化升级,从而进一步提高工业企业的生产效率和降低生产成本,这是一个非常重要的趋势。
本文将从以下几个方面分步骤阐述:1. 云技术的兴起随着云技术的不断兴起,人们对云技术的应用也开始越来越广泛。
云技术作为一种新型的IT基础设施服务方式,已经广泛应用于行业和企业,不仅提供了便捷和高效的资源分配,还优化了IT资源的使用,使IT资源的成本大大降低,从而更加适合企业间进行合作和共享。
2. 工业互联网平台工业互联网平台是目前最主流的商业模式之一,它可以真正地创造商业价值。
企业在建立工业互联网平台的过程中,首先需要实现的是工业设备的云化升级。
通过将工业设备上传到云端,工业企业可以实现设备数据的实时监控和故障预测,从而更加精准地维护设备。
同时,工业企业还可以通过从云端获得更多的数据,优化生产流程,提高生产效率。
3. 工业设备上云的优势首先,工业设备上云可以大大降低企业 IT 资源的成本,同时提高企业的生产效率和产能。
其次,通过工业设备的云化升级,企业可以实现设备数据的实时监控和故障预测,从而更加精准地维护设备。
最后,工业企业还可以通过从云端获取更多的数据来优化生产流程,提高生产效率。
4. 云化升级的挑战企业在实现工业设备的云化升级时,会面临一定的挑战,其中最大的挑战之一是如何应对设备的巨大数据量。
另外,企业还需要解决数据安全和隐私问题。
最后,企业在进行工业设备的云化升级时,还需要解决云化设备的兼容性问题。
总结工业设备上云是一项非常重要的趋势,可以降低 IT 资源的成本,提高企业的生产效率和产能,同时还可以优化生产流程。
但是,企业在实现工业设备的云化升级时,还需要解决一些难题。
未来,工业企业需要根据自身需求选择适合自己的工业设备云化升级方案。
2023-工业互联网平台上云白皮书-1

工业互联网平台上云白皮书随着科技的不断发展,工业互联网逐渐成为了工业发展的新趋势,工业互联网平台作为其中的重要组成部分也受到了广泛关注。
随着工业互联网平台的推广与普及,越来越多的企业加入了进来,而云计算的应用也逐渐成为了工业互联网平台上的一种趋势。
本文就将围绕“工业互联网平台上云白皮书”展开阐述,分步骤讲解工业互联网平台上云的重要性和应用。
一、云计算的基本概念云计算是一种将计算机硬件和软件资源通过网络服务的方式,按需分配给用户的一种新型的互联网计算模式。
它是一种具有高度可扩展性、可靠性和容错性的计算模式,能够提供强大的数据处理能力和存储能力,也可以提供高速网络服务和分布式计算服务。
二、工业互联网平台上云的重要性随着工业互联网平台的不断发展壮大,如何实现更高效的数据管理与交互成为了一个非常紧迫的需求。
而云计算平台正是以高效、快速、安全等特点成为现代企业建立数据中心、共享资源和信息技术服务的最佳方式之一。
1.降低IT成本工业互联网平台上云可以大大降低企业IT成本,使企业不必购买和维护大量的服务器、存储设备和软件等设备,这些都可以通过云计算平台予以提供。
通过云计算,企业只需按需付费,避免浪费,并可以使IT成本更加透明。
2.提高数据安全工业互联网平台上云可以保障安全性,不仅可以防止数据泄露,同时也可以避免用户信息被不可信系统或黑客攻击。
通过云计算平台,企业可以通过多层数据备份和保护,防止数据丢失和文件损坏,实现数据的高效备份和恢复。
3.提高数据处理效率通过工业互联网平台上云,企业可以实现数据的高效处理和分析。
在云计算平台上,企业可以利用图形处理器和多核处理器,快速分析大量的数据,从而提高生产效率和降低成本。
三、工业互联网平台上云的应用1.生产流程控制通过工业互联网平台上云,企业可以实现对生产流程的全面控制。
通过对云平台上获取的数据进行统计和分析,企业可以更好地把握生产流程,从而实现生产优化和工厂资源的更加优化利用。
工业互联网安全白皮书

工业互联网安全白皮书在当今数字化、智能化的时代浪潮中,工业互联网犹如一股强大的动力,推动着工业领域的深刻变革和创新发展。
然而,伴随着工业互联网的蓬勃兴起,安全问题也日益凸显,成为制约其发展的关键因素之一。
工业互联网将传统工业与互联网深度融合,实现了人、机、物的全面互联。
通过传感器、大数据、云计算等技术,企业能够实时监控生产流程、优化资源配置、提高生产效率。
但与此同时,这种广泛的连接也为网络攻击打开了新的大门。
一方面,工业互联网涉及众多关键基础设施,如电力、交通、石油化工等。
一旦遭受攻击,不仅会影响企业的正常生产运营,还可能对国家安全和社会稳定造成严重威胁。
例如,针对电力系统的网络攻击可能导致大面积停电,影响人们的日常生活和社会秩序。
另一方面,工业控制系统相较于传统的信息技术系统,其安全防护能力相对薄弱。
许多工业设备和系统在设计之初并未充分考虑网络安全问题,存在着诸多安全漏洞。
而且,由于工业生产环境的特殊性,设备更新换代周期长,难以及时进行安全补丁的升级和维护。
那么,工业互联网面临的安全威胁究竟有哪些呢?首先是网络攻击手段的不断进化。
黑客组织和不法分子利用高级持续性威胁(APT)、恶意软件、网络钓鱼等手段,对工业互联网进行有针对性的攻击。
其次,数据安全问题日益突出。
工业互联网中产生和传输的大量数据,包含了企业的核心机密和用户的个人信息,如果这些数据被窃取、篡改或泄露,将给企业带来巨大的损失。
此外,内部人员的误操作或恶意行为也不容忽视,他们可能因为疏忽或利益驱动,对工业互联网系统造成安全隐患。
为了应对这些安全挑战,我们需要采取一系列的防护措施。
首先,强化安全意识是至关重要的。
企业和员工要充分认识到工业互联网安全的重要性,加强安全培训,提高安全防范意识。
其次,建立完善的安全管理制度,明确责任分工,规范操作流程,从制度层面保障工业互联网的安全运行。
在技术层面,我们需要采用多种安全防护技术。
比如,部署防火墙、入侵检测系统、加密技术等,对网络进行实时监控和防护。
工业互联网平台白皮书宣讲

“工业互联网平台宣讲团”第二讲直播实录《工业互联网平台白皮书》宣讲时间:2018年1月17日晚20点主讲专家:朱敏:中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所副所长、《工业互联网平台白皮书》主要撰写者主持人:胡虎:《三体智能革命》主编、媒体专家【主持人开场白】:大家好。
101 个(注:实际直播转播微信群97个)科技、产经微信群同步图文直播、转播的工业互联网平台宣讲团再度开讲。
这里是宣讲团在数字虚体空间举行的第二场公益分享,我是活动主持人胡虎。
作为人民邮电报社一名专业媒体人,本人长期从事前沿科技与数字经济的深度报道和趋势研究工作,也是机械工业出版社近期出版的国内首部讨论智能化理论的专著——《三体智能革命》的主编。
此次宣讲活动,是为了贯彻落实国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,宣贯《工业互联网平台白皮书》,在工信部信软司大力支持下,由中国信息通信研究院、工业互联网产业联盟、走向智能研究院主办的。
上期说到,“工业互联大潮起,实体经济春天来”。
这回单表,“工业互联百业兴,平台创新点雄兵。
”去年11月,有关单位正式发布了《工业互联网平台白皮书》。
《白皮书》对于工业互联网平台的来龙去脉、概念架构、关键要素、场景案例等等作了极富说服力的描述。
由于概念新、理念新、技术新、案例新,工业界、IT通信界、企业界人士在积极拥抱“工业互联网平台”新生事物的同时,迫切希望听到更加深入、详细的解读。
宣讲活动得到我国工业、IT等领域若干重要的行业协会、管理部门、产业联盟、研究机构、知名企业大力支持。
他们是:工业互联网平台宣讲团支持单位(排名不分先后,更新中):中国机电一体化技术应用协会、中国工业技术软件化产业联盟、宁夏宁东能源化工基地管委会、沈阳市大数据管理局、苏州工业园区科技和信息化局、杭州市余杭区科学技术局、东北大数据产业联盟、浙江省工业互联网产业联盟、中国精算研究院大数据中心、成都汽车产业研究院、苏州市智能制造公共服务平台、北京中关村科技园丰台园3D打印数字维创中心、杭州市计算机学会、杭州市物联网行业协会、无锡市信息化协会、绍兴市产业互联网促进会、深圳市大数据研究与应用协会、工业互联网产业联盟上海分联盟、华东理工大学信息科学与工程学院、北京信息科技大学自动化学院、中国人工智能学会智慧能源系统专业委员会、航天云网、徐工信息、海尔工业智能研究院、树根互联、中国移动、中船信息、西门子、ABB、PTC、东方国信、日海物联、索为系统、《航空动力》编辑部、e-works数字化企业网、工业4.0俱乐部、中国科技自动化联盟、工业4.0创新平台、工业4.0商业共同体、智能制造百人会、工控兄弟连、工业服务联盟、寄云科技、北京兮易、兰光创新、英诺维盛、合众联恒、北京格分维、大驰工业设计、昱辰泰克、青岛天河制造业转型升级研究院、中之杰、互联智佑、宝信信息、中安鼎辉、安星联供应链、联讯动力、造奇智能、制学网、廊庭科技、2045加速器、翔正国际、智汇工业、国脉物联网、工程师联盟、慧造智能研究院、渤海方略等等。
工业互联网信息模型白皮书 (征求意见稿)

工业互联网信息模型白皮书(征求意见稿)2020年4月目录一、概述 (1)(一)构建工业互联网信息模型将助力工业互联网信息交互 (1)(二)传统工业垂直领域信息模型难以满足工业互联网协同发展需求 (3)(三)构建工业互联网信息模型将推动工业互联网的高质量发展 (4)二、3IM的内涵 (4)(一)3IM的范围 (4)(二)3IM的定义 (6)三、3IM的应用 (7)(一)设备-设备闭环 (8)(二)设备/系统-信息系统闭环 (8)(三)设备/系统-信息系统-应用闭环 (9)(四)企业-产品-用户闭环 (9)四、3IM的框架 (10)(一)3IM基本框架 (10)(二)3IM的包含与被包含关系 (11)(三)3IM包含的关键要素 (14)(四)3IM和工业互联网体系架构的关系 (14)五、构建3IM的主要步骤 (17)(一)需求确定 (17)(二)了解现状 (18)(三)定义信息模型 (18)(四)搭建信息模型实例 (18)(五)测试验证 (19)(六)部署实施 (19)(七)推广应用 (20)六、附件 (20)(一)应用场景概览 (20)(二)机械工业仪器仪表综合技术经济研究所制造装备信息模型 (21)(三)中国科学院沈阳自动化研究所机器视觉信息模型 (24)(四)华为技术有限公司OceanConnect IoT云服务信息模型 (27)前言受各国战略引领和市场推动影响,全球工业互联网信息的应用呈现加速发展态势,各企业和研究单位纷纷涉足工业互联网信息标准化领域,试图寻找一种有效可靠的方法,实现信息的互联互通互操作。
近年来,国内外一些研究组织和单位机构陆续开展了信息模型的相关研究工作,信息模型技术方向的研究成果也得到不断丰富。
国内方面,中国信息通信研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中科院沈阳自动化研究所、华为等单位针对信息模型相关技术展开研究,涉及到信息模型的通用建模规则、模型元素定义、语义化描述方法以及信息模型统一描述等内容。
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工业互联网网络连接白皮书(版本1.0)工业互联网产业联盟(AII)2018年9月编写说明2017年11月,国务院在《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中,将“夯实网络基础”作为主要任务之一,提出大力推动工业企业内外网建设。
目前工业领域内已广泛存在各种网络连接技术,这些技术分别针对工业领域的特定场景进行设计,并在特定场景下发挥了巨大作用和性能优势。
对工业互联网网络连接技术的理解差异,可能导致后期技术选择路线的分化,影响网络的规划部署,进而影响数据的无缝集成。
为此,工业互联网产业联盟(以下简称AII)启动了工业互联网网络连接的研究,在总结国内外实践及发展趋势的基础上,撰写了工业互联网网络连接白皮书。
本白皮书旨在促进业界对工业互联网的网络连接框架、技术趋势达成广泛共识,为工业互联网网络连接的技术创新、试验验证、应用实践等提供参考和引导,共同推动工业互联网基础设施的健康快速发展。
本白皮书编写过程中,得到了联盟成员及国内外众多企业的大力支持。
经过多次深入调研和探讨,为白皮书的观点形成与编写提供了有力支撑。
后续我们将根据业界的实践情况和各界的反馈意见,在持续深入研究的基础上适时修订和发布新版报告。
—I—组织单位:工业互联网产业联盟编写单位(排名不分先后):华为技术有限公司、中国信息通信研究院、中国科学院沈阳自动化研究所、中国电信集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、施耐德电气(中国)有限公司、中国移动通信集团公司、大唐电信科技产业集团、北京恩易通技术发展有限公司、沈机(上海)智能系统研发设计有限公司编写组成员(排名不分先后):华为技术有限公司:彭炎、殷佳欣、王冬、王斌、朱作燕、刘恩慧、陈李昊中国信息通信研究院:张恒升、徐骁麟、段世惠、赵锋、陈洁中国科学院沈阳自动化研究所:李栋、刘意杨、王智凝、杨明中国电信集团有限公司:金嘉亮、沈成彬、孙剑平、陈仲华中兴通讯股份有限公司:李斌、常娥、黄光平施耐德电气(中国)有限公司:贾德胜、阎新华中国移动通信集团公司:刘鹏、王蕾大唐电信科技产业集团:徐晖北京恩易通技术发展有限公司:陈强沈机(上海)智能系统研发设计有限公司:刘广杰—II—目录一、工业互联网网络连接框架 (1)(一)、网络连接框架 (1)(二)、实现视图 (2)(三)、协议视图 (6)二、工业互联网网络互联 (7)(一)、工厂内网络 (7)1.现状 (7)2.发展趋势 (10)3.有线网络 (12)4.无线网络 (23)5.工厂内定位 (29)6.敏捷网络/工厂SDN (34)(二)、工厂外网络 (36)1.现状 (36)2.发展趋势 (36)3.企业专线 (38)4.移动通信网络 (41)三、工业互联网数据互通 (46)(一)、现状与趋势 (46)(二)、面向工业现场设备的OPC UA (47)(三)、面向轻量级设备的L IGHTWEIGHT M2M (50)(四)、ONE M2M (53)四、适配边缘计算架构的网络连接 (57)(一)、边缘计算在工业网络中的位置 (57)(二)、边缘计算与网络连接的关系 (58)— I —1.垂直行业现场的边缘计算 (58)2.移动边缘计算 (60)五、部署与演进 (61)(一)、总体原则 (61)(二)、工厂内网 (62)(三)、工厂外网 (63)—II—— 1 —一、 工业互联网网络连接框架在工业互联网体系架构中,网络是基础,为人、机、物全面互联提供基础设施,促进各种工业数据的充分流动和无缝集成。
工业互联网网络连接,涉及了工厂内外的多要素、多主体间的不同技术领域,影响范围大,可选技术多。
工业领域内已广泛存在各种网络连接技术,这些技术分别针对工业领域的特定场景进行设计,并在特定场景下发挥了巨大作用和性能优势,但在数据的互操作和无缝集成方面,往往不能满足工业互联网日益发展的需求。
工业互联网网络连接的总体目标,是促进系统间的互联互通,从孤立的系统/网络中解锁数据,使得数据为行业内及跨行业的应用发挥更大价值。
(一)网络连接框架图1 工业互联网网络连接框架工业互联网网络连接框架(见图1),包括网络互联和数据互通两个层次。
网络互联,包括工厂内网络和工厂外网络。
工厂内网络,用于连接工厂内的各种要素,包括人员(如生产人员、设计人员、外部人员)、机器(如装备、办公设备)、材料(如原材料、在制品、制成品)、环境(如仪表、监测设备)等。
通过工厂内网络,与企业数据中心及应用服务器互联,支撑工厂内的业务应用。
工厂外网络,用于连接智能工厂、分支机构、上下游协作企业、工业云数据中心、智能产品与用户等主体。
智能工厂内的数据中心/应用服务器,通过工厂外网络与工厂外的工业云数据中心互联。
分支机构/协作企业、用户、智能产品,也根据配置,通过工厂外网络连接到工业云数据中心或者企业数据中心。
工业互联网中的数据互通(本白皮书中也以“连接”指代),实现数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递,使得异构系统在数据层面能相互“理解”,从而实现数据互操作与信息集成。
工业互联网,要求打破信息孤岛,实现数据的跨系统互通,融合分析。
因此数据互通的连接层,一方面支撑各种工厂要素、出厂产品等产生的底层数据向数据中心的汇聚;另一方面为上层应用提供对多源异构系统数据的访问接口,支撑工业应用的快速开发与部署。
(二)实现视图传统的工厂内网络,主要用于连接生产设备和办公设备,—2—因此呈现为两层三级的结构:OT网络(又分为现场级和车间级)和IT网络,二者通过网关实现互联和安全隔离。
工业互联网工厂内,一方面,工厂的数字化要求很多已有业务流程的数字化由相应的网络来承载。
另一方面,大量新的联网设备被引入,如AGV、机器人、移动手持设备等;大量新的业务流程被引入,如资产性能管理、预测性维护、人员/物料定位等。
新的设备和业务流程的引入,对网络产生新的需求。
从而,工厂内传统的两张网(生产网络和办公网络),会变为多张网,这会相应引起工厂内网络架构的变化。
企业为了打破信息孤岛、提高运营效率,会将原来分散部署在各服务器的业务系统,如MES、PLM、ERP、SCM、CRM等,集中部署到工厂内数据中心/云平台。
各联网设备、业务流程产生的数据,都要能够实时汇聚到数据中心/云平台,进行联合分析,快速决策。
业务系统部署的变化,也会引起网络架构的变化。
工业互联网对于柔性制造与个性化定制的需求,要求生产域能够根据需求进行灵活重构,智能机器可能在不同生产域间调整和迁移。
这就要求工厂内的网络架构,能够适应快速组网与灵活调整的需求。
图2是工厂内网络的一个实施参考。
其中,工厂内网络可以分为骨干网络和各种边缘网络两大部分,二者可以通过工业PON互联,所有的网络设备由网络控制器进行统一管理。
—3—图2 工业互联网工厂内网络实施参考由于所连接的工厂要素的多样化,边缘网络呈现为类型多样化:根据业务需求,边缘网络可以是工业控制网络、办公网络、监控网络、定位网络等;根据实时性需求来,边缘网络可以是实时网络、非实时网络;根据传输介质来,边缘网络可以是有线网络、无线网络;根据采用的通信技术,边缘网络可以是现场总线、工业以太网、通用以太网、WLAN、蜂窝网络等;边缘网络的范围,可能是一个车间、一栋办公楼、一个仓库等。
工业企业可以综合考虑业务需求及成本,选择合适的技术部署相应的边缘网络。
骨干网络用于实现各边缘网络、工厂内云平台/数据中心等之间的互联,要求高带宽、高速率。
根据企业的规模不同,骨干网络的规模也可大可小,可以是全互联的路由器集群,也可能仅包一到两台骨干路由器。
工业SDN,采用网络控制器对工厂内有线、无线网络资源进行统一管理,以保障关键业务的网络质量需求,实现对网络资源精细控制、灵活调整,提升运维效率;提供全面统一的安全认证机制,增强对威胁的防护能力,保护企业的信息安全;对网络流量进行全面可视化,提供全路径故障检测能力,降低网络运维成本;基于统一的策略配置,保障合法用户在不同边缘网络的无缝接入、一致体验。
工厂外网络,从工业企业关注的角度看,主要包括智能工厂的三个专线,以及出厂产品的一个连接(见图3)。
图3 工业互联网工厂外网络实施参考●上网专线:实现智能工厂连接到互联网。
还可以接受用户或者出厂产品通过互联网对智能工厂的访问,这是工业企业基本的专线需求;●互联专线:实现智能工厂与分支机构/上下游企业间安全可靠的互联。
对于大中型企业,这是常见的专线需求;●上云专线:实现智能工厂与位于公有云的工业云平台的互联。
通常是企业到公有云服务提供商的专线,此类专线需求近年来发展迅速,尤其是随着国家推进“百万企业上云”工程,工业企业对此类专线的需求将尤为强烈;●上网连接:实现出厂产品到互联网的连接,进而与智能工厂或者工业云平台互联,这是工业企业实现制造服务化的基础。
(三)协议视图工业互联网的网络连接框架,分为网络互联与数据互通两个层次(见图4)。
●网络互联指实体间通过网络通信,实现数据传递,对应协议栈层次的物理层到网络层;●数据互通指建立数据的结构和规范,使得传递的数据能被有效地理解和利用,对应协议栈的TCP/UDP层到应用层。
图4 模型、协议对应关系在IEC 61804-1标准中,定义了6个不同的互操作层次。
在这些不同层次的互操作中,interconnectable层次互操作可通过本白皮书中网络互联实现,interworkable层次互操作可以通过本白皮书中的数据互通实现。
二、工业互联网网络互联(一)工厂内网络1.现状(1)工业控制网络架构现状当前,工厂内网络呈现“两层三级”的结构,如图5示例。
“两层”是指存在“工厂IT网络”和“工厂OT网络”两层技术异构的网络;“三级”是指根据目前工厂管理层级的划分,网络也被分为“现场级”、“车间级”、“工厂级/企业级”三个层次,每层之间的网络配置和管理策略相互独立。
图5 当前典型的工厂内网络示意在现场级,工业现场总线被大量用于连接现场检测传感器、执行器与工业控制器,通信速率在数kbps到数十kbps。
近年来,虽然已有部分支持工业以太网通信接口的现场设备,但仍有大量的现场设备依旧采用电气硬接线直连控制器的方式连接。
在现场级,无线通信只是部分特殊场合被使用,存量很低。
这种现状造成工业系统在设计、集成和运维的各个阶段的效率,都受到极大制约,进而阻碍着精细化控制和高等级工艺流程管理的实现。
车间级网络通信主要是完成控制器之间、控制器与本地或远程监控系统之间,以及控制器与运营级之间通信连接。
这部分主流是采用工业以太网通信方式,也有部分厂家采用自有通信协议进行本厂控制器和系统间的通信。
当前已有的工业以太网,往往是在通用的802.3百兆以太网的基础上进行修改和扩展而来,不同工业以太网协议间的互联性和兼容性限制大规模网络互联。