1、工業互聯網互聯網+制造業的一種范式r101Jr02Jr03J04h-f05V結語報告內容工業互聯網的發展背景工業互聯網體系架構與內涵平臺的核心關鍵技術工業互聯網的應用范式1.1業互聯網的發展背景第一個工業互聯網提案一一美國GE、工業互聯網一2012年末z美國GE公司提出的關于產業設備與IT融合的概念一定義：基于開放、全球化的網絡，將設備人和數據分析（工業互聯網三要素）連接起來，用過對大數據的利用與分析，升級航空、醫療裝備等工業領域的智能化，降低能耗，提升效率。:DIES命通過極的傳感器,控制和欽件將全球設備,機群和網絡連接起來將基于物理世界的分析預測算法，目動化航業識結合起來1智能機器人工業2

2、先進分析捋任何時間段工作和移動的人員連接起來支撐更加智能的設計運作，維護和更高的服務質星和安全1工業互聯網的發展背景工業互聯網提出的背景GE要為大量的工業、航空、醫療裝備提供運維服務借助互聯網、大數據的，可以顯著提高服務質量，實現增值-催充方式】數據獲取、計算分析和決策優化分離,圍繞歷史數據分析的結果難以實時精準作用到設備運行過程一【工業互聯網】設備、人和數據互聯，三個過程實時.并行開展,數據分析同步反映設備狀態,實時控制設備動作、精確優化運行效率由此帶來的T%的威力一1%提效創造1萬億美元市場：中國r未來15年燃氣發電機組能耗降低1%r節約80億美元燃料;油氣勘探開發的資本利用率提高1%,則

3、能省下70億美元；鐵路網絡的運輸行業運營效率提高1%,又能省下20億美元燃料成本。全球f燃氣發電廠生產效率提高1%,將節約價值660億美元燃油；石油天然氣勘探開發的資本利用率提高1%r每年將減少近900億美元支出；鐵腺航空、醫療、電力、石油天然氣行業提效1%,15年內帶來2760億美元熠長工業互聯網的發展背景傳統制造系統存在的問題制造系統互聯廣度不足跨領域信息孤島難以互聯互通無法準確描述領域間復雜關聯關系，決策全局性差感知深度不足傳統儀表自動化系統僅感知過程變量信息維度低、難以反映物理過程深層次動態特性1.1業互聯網的發展背景1.1業互聯網的發展背景通過多路攝像頭感知對溫度場建模、分析與實時調

4、節“XT提升感知深度實例:美國智能過程制造（SPM）”計劃，制氫工廠視覺感知相比傳統溫度變送器：從檢測溫度點“,到感知溫度場感知信息具有更高的維度和更大的信息呈為實時精準優化制氫過程提供可能提升互聯廣度實例：復國數宇工廠項目數宇工廠當前設計生產工藝過陽人工交付未來設計生產互聯數據互聯工藝過程互聯1.1業互聯網的發展背景反應式控制Reactive提升分順見性實例：歐洲KnowledgebasedFactory項目預渭式控制Proactive裝備預測性維護1.1業互聯網的發展背景TAIYUANUNIVERSEOFTECHNOLOGY制造業的需求一一以互聯網為代表的新一代信息技術與制造系統深度融合（

5、大數據互聯網物聯網ERPMESDCS/PCS信息資源跨領域協同與開放共享面、深度感知制造物理過程互聯網（信患）制造系統一+（物程）工業互聯網（信息物理深度融合）互聯網+第三產業釋放巨大活力成為重要經濟増長極互聯網+零售淘寶：構建商品買賣平臺及信用評價平臺淘寶網T65億用戶、10億件商品、850萬商家毎天超過1億次訪問、2700萬件包裏互聯網+金融支付寶、余額寶大幅度簡化金融流程用戶超8100萬，規模超過5000億，貨幣基金總規模近1萬億，占整個公募基金1/3互聯網+創新騰訊、阿里、百度等紛紛建立幵放創新平臺開放接口和數據，由第三方開發各類應用騰訊平臺：應用240萬件，創業者500萬能否把”互聯

6、網#”在服務業的技術體系,直接平移到工業領域？F10102JF103Jr10405LJ報告內容工業互聯網的發展背景工業互聯網體系架構與內X平臺的核心關鍵技術工業互聯網的應用范式結語2工業互聯網體系架構與內涵2工業互聯網體系架構與內涵一一摘自工業互聯網平臺白皮書（2017）,工業互聯網產業聯盟一一摘自工業互聯網平臺白皮書（2017）,工業互聯網產業聯盟工業互聯網平臺功能架構消菱考開發者決應鏈|創乍企業:聽J臧化覦開發|（幵立ER同肉f架）:a服務組件庫（工昨、簞法爼件、京理曲$件Iik?mmo冊芳習、可視化）|軌gg、分析、就曲|衫層JJkPaaS工業安全防護2工業互聯網體系架構與內涵2工業互聯

7、網體系架構與內涵一一摘自工業互聯網平臺白皮書（2017）,工業互聯網產業聯盟一一摘自工業互聯網平臺白皮書（2017）,工業互聯網產業聯盟工業互聯網平臺功能架構WfiW工業APP是關Xx（軟件開發新模式）0入WiXM析(Ti/neA.1tt渭HfrK4fiARff運anassnxu仃么H93C)CJJT3.&mnbi.唱vwn用開女(幵IJiOBOT)1*5全訪護工業PaaS是核心（可擴展操作系統）數據采集是基礎2工業互聯網體系架構與內涵2工業互聯網體系架構與內涵從信息網絡維度,對平臺的個定位：、工業互聯網平臺是傳統工業云平臺的迭代升級大量工業用戶參與的軟件生態二、工業互聯網平臺是新工業體系的操

8、作系統扁平、靈活、軟件定義的組織架構三、工業互聯網平臺是資源隼聚共享的有效載體各方資源匯聚，社會化協同生產四、工業互聯網平臺是打造制造企業競爭新優勢的關鍵抓手臺/生態成為企業壟斷地位的標志從信息網絡視角看,工業互聯網是計算機網絡在工業的延伸按照計算機、網絡、軟件定義的思路,解構傳統工業系統遵循靈活、開放、生態的原則,重新組織工業系統運行工業互聯網本質內涵:人機物深度融合的智能網絡空間主姜特征:三元融合人行為模型工業過程模型信息系統模型時空關聯實時反映工業過程的時空變化平行演進信息空間與物理空間同步演迸）智能涌現%現工業過程的自感知、自分析、自優化、自執行工業互聯網本質內涵：人機物深度融合的智能

9、網絡空間主姜特征:人、機、物對數據的參與數據數據AP*數據數據1數據應用L分發封裝丿轉換.千*4創造三元融合人行為模型工業過程模型信息系統模型時空關聯實時反映工業過程的時空變化平行演進信息空間與物理空間同步演進（4）智能涌現直現工業過程的自感知、自分析、自優化、自執行2工業互聯網體系架構與內涵2工業互聯網體系架構與內涵背景與內涵網絡空間體系架構和演逬時延敏感網絡新架構及網絡行為特征數據科學問題一多源異構、時空關聯大數據分析網絡空間安全問題信息與物理V化安全IDC預測.工業互聯網未來8(?的終端是傳惑節點，90、的流姐是物理信息.傳輸需求具有時延敏咸佶征.寓尊硏究新的網絡體系結構、演化機理和動力

10、學特征從智能制造維度,工業互聯網不是一張網,是互聯的工業系統企業內部：制造系統互聯：各類制造設備互聯管理一控制互聯：業務系統與控制系統互聯跨企業間：產業鏈上下游企業互聯，構成制造網絡互聯工業孕統的需求:互聯的蠹玆目疑捕智能決策提供支撐,進而實現工業過程的運行優化亟需大量與工業過程相關機理、運行、優化知識的高效獲取、融合、處理與血用工業互聯網體系架構與內涵T.UYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY聽SISi自主瞬當前廠當前狀態數字化深化應用-全過程的數宇化隼成當前目標1互聯智能-企業內互聯跨企業互聯生命周期互聯自主智能工況自感知工藝自學習裝備自執行系統自組織未來目標制造信息空間主

11、導技術：主導技術：主導技術:互聯網AI)4物聯網J202020252030制造物理空間2工業互聯網體系架構與內涵2工業互聯網體系架構與內涵人腦特征:1智能發育2神經網絡3視聽觸覺工業智腦”的構建（MI）ZDlk智能特征1系統自主學習自我優化能力2以連接為特征的分布式計算能力3跨媒體信息融合認知能力云：認知大脳網：倚干神經:IIII端:末梢感知;現有工業控制系統特征:智能：依靠人的編程輸入，無法演進通信一計算:分布式采集-集中式計算感知：僅可感知.檢測過程量物聯網、大數據.互聯網、云計算個性化定制、遠程監控、預測性維護、云制造云：認知大腦網：符干神經端：末悄感知發疇訓鬆舉爲實現跨越式變革現有工4

12、k互聯網平臺：僅提供信息技術支擦架構（末梢感知+骨干神經）F10102Lr103r10405L報告內容工業互聯網的發展背景工業互聯網體系架構與內涵平臺的核心關鍵技術工業互聯網的應用范式結語工業互聯網平臺關鍵技術體系APPBWAPP分析優化laaS技術AP?摘自工業互聯網平臺白皮書（升3平臺的核心關鍵技術泛在化感知技術設備、生產過程的泛在化感知:實現傳感器、控制器、執行器互聯通信的WSN技術：工業應用的挑戰：遠干擾局實時低功耗工業應用的挑戰：WirelessHARTISA100.11aWIA-PAWIA-FATint*干擾謎3平臺的核心關鍵技術泛在化感知的新技術方向WIA-PA面向流程工業泛在感

13、知的低速、低功耗無線傳感器網絡技術。在801：154物理層基礎上”實現自適應跳頻，多跳高實時傳輸技術、高精度同步技術,使得數據傳輸可靠性99%以上,網絡功耗微安級。2011年月fIEC/TC65投票通過,成為IEC國際標準。IEEE80115.416個可用信道二蘋f二在雕道3-平臺的核心關鍵技術3-平臺的核心關鍵技術TAJYUANUNIVERSITYOFTSCHNOLOGYWIA-PA產品通用裝曽，WIA-PA題溫度變送器WIA-PA無線壓tl變送器zWIA-PA無線琴壓流雖變送器，WIA-PA無線閥位彳令感器WIA-PA無線U型壓力計WIA-PA務智能網關WIA-PA無線路由器專用裝舌WIA

14、-PA無線適銅xW1A-PA無線水表適配器”WIA-PA爾Oil配器WIA4A無線振動變送器WI/VPA無線示功儀/WIA-PA油水井遠程控制器xWIA-PA超RTU模塊，W1A-PA昉爆手持器WIA-PA林勰變送器WIAPA無線債位傳感審WIAPA無線U型壓力計WIA-PA7cduS配器y0W1AJA無線10適配器WUPA兀線于持就WIAPA無線水表適配罰WIAPA無線撮動變法器油7K并說捍禪議元比RTU模塊WIA-PA應用概況1領啞1客戶名項目名遼河油田油井遠程計星與優化控制系統石油擁油田油井遠程計量與優化益制系統吉林油田遠程數據采集系統勝利油田油井遠程計呈與優化徨制系統撫順石化設備監控與

15、能源管理系統煉化安慶石化能浪計量與優化荼統蘭州石化能源計量系統沈砂電局用電信息采集系統電力朝陽電網公司變電站遠程在線監測系筑冶金鞍鋼冷軋廠退火爐溫度監測系統規模效果1500點穩定運行1年以上,地面系統運行費用降低30%以上，節能15%以上500點經受惡另氣候考驗，穩定運行1年以上，實現遠程計量100點遠程計量傳輸成功率99%5采用防盜設計,完成油井數據刪計量300點支裝時間由3個月縮短到半個月，施工適試費降低80%。為企業帶來經濟效益近千萬元。50點改變能源9除計雖粗狂苣理損式,實現管連精細化節省人ZM$10點解決夕M共油料結算差異問題,建設損失400萬元440點提升抄表成功率至99%,節約電

16、雖計星損失120點設備維護周期從2年調整至IJ3年主變的大修周期從5年凋到9年，每年可以節省的檢修費用百萬兀406點實現軸溫的連續在線監測,提升工藝3-平臺的核心關鍵技術3-平臺的核心關鍵技術泛在化感知的新技術方向WIA-FA面向離散加工,傳感器、控制器、執行器之間互聯通信的高速無線網絡技術802.11物理層基礎上，實現頻域輪詢、動態信道調度、聚合Ack技術，使得百點規模的數揺專輸St延低于10ms,可靠性99.99%以上。莎2014年9月26日，IEC/TC65投票通過，作為IEC可公開提供的技術規范發布。PullSJXHZ-ifraquvnLvIfwnwmlQliftmen、MW*”丄一丄

17、|IIIIlliIIIIIIwllltlllllllllllllllllllllllllllll2441sirs嚴丿YW:A1CAfACV強域輪甸妙務TTMA詢吃下疔響應聚舍全互聯制造網絡基于Internet的TCP/IP架構實現對工廠管理網絡.控制網絡、傳感網絡進行全面互聯.并與Internet集成,實現無縫信息傳輸實現工廠全覆蓋，管理和控制業務混流傳輸，并提供安全可靠保障的組網與傳輸技術工業應用的挑戰異構網絡互聯.高安全.管理流控制流混合傳輸控制業務呈秒級時延IndustrialprccswPDAcP心PIC?Wh“LANPcofLusGSM/GPRSRnutarInterconnecti

18、ngdeviceFartorvkphones&PDAsSTLow卜AVSRBPx三FPro71-i|.Prio410卜MAC3平臺的核心關鍵技術全互聯制造IEEE802.1Time-SensitiveNetworking基于802伯無線網絡實現管理業務與控制業務的混流傳輸，保障控制業務流的同步低時延通信；在802.11的MAC機制進行改進，借鑒Profine啲全網調度方法，通過對傳輸任務載止期的精細化調度保障傳輸時延；提出了802.1Qbu幀優先級和8021Qbv傳輸調度兩個標準補充，已經通過項目授權(PAR),正在技術硏究階段。TASr*neAwareStiaprC:CreditbasedS

19、haperP:PrioritybasedShaper3平臺的核心關鍵技術全互聯制造網絡新技術方向ISA100.15WirelessBackhaulNetwork基于遠距離競帶無線技術實現現場傳感網與工廠骨干控制網的互聯,支撐現場感知數據回傳到控制中心;設計了回程網絡的標準接口和管理架構，硏發了多種無線網絡共享頻譜下的共存技術;2013年8月巴西油田RIOdeJaneiro開展了面向油井遠程測呈的回程網絡現場驗證，70余家企業參與。PUiatAmtIsmarVXWGAW*&marWOa*/AffTl*i?UrTr*rtrfTJ*rU5enpywrtlsmar*oaio3ProcwfiOabika

20、lonColurwi3.平臺的核心關鍵技術3.平臺的核心關鍵技術工業SIN面向服務的浚交換Internet全互聯制適網傳Service全互聯制造網絡新技術方向工業軟件定義網絡（SDN）技術基于SDN技術實現工廠管理業務與控制業務的混流傳輸；針對工廠管理業務和控制業務特征，設計了基于流交換的處理核和基于SDN的協同調度機制,形成了混流傳輸模式下的確定性傳輸保障技術體系；已研制出工業SDN交換機原型。現有：應用無關的包交換.難以保障管理、控制混合數據流的QoS平臺的核心關鍵技術平臺的核心關鍵技術提出了SDN協議擴充提出了Openflow的工業SDN協議擴充當前的Openflow協議的meter表是

21、用于限流的簡單協議,缺少對工業級實時保瞳的支撐；對Openflowt辦議提出修正草案r對meter表進行擴充,支持對每個流的優先級、帶克預留、截止期優化等QoS策略;與華為、信通院合作,在ONF基金會成立OpenflowinIndustry工作組，討論在下一版本中增加面向工業的協議修正。OPENNETWORKINGFOUNDATION平臺的核心關鍵技術RequiredActionOptionalActionOUtputset-queuedroppushTag/popTaggroupset-Fieldchange-TTLPVW05TUMI智能制造云服務TOC o 1-5 h z以模塊化、服務化的

22、模式,實現制造應用的像動態自組織；s提供數據管理、建模等基礎服務,數據分析、仿真、優化等核心服務，支撐制造應用開發;工Mk應用的挑戰。蠱嵌入式設備資源受限.服務高并發性服務及時處理.動態服務組織。計聊產j嚴河度j|JIT配送|慣管理|成示調度工作流引輩1行業知識庠（分析橫型1代億根型1算法楫型11致據分折引窣1優化引戲11推理引輩1制達戰堀管理1般字工廠建橫1系統段務用務總線平臺的核心關鍵技術智能制造云服務的新技術方向基于OPC-UA的制造資源服務化接入基于WebService框架實現自動化設備數據與操作的封裝，提供開放服務；以統一的WebService描述，兼容了工業領域原有的數據存儲、報警

23、事件、安全約束、歷史訪問等多種數據交換標準r實現了跨平臺、跨應用的不同廠商設備的互操作；OPCUA標準受到了眾多工業設備制造商支持,西門子、Matrikon.Softing等多家廠商提出了軟件解決方案，并正在研發硬件連接網關產品。PICDCSRemoteIOPICDCSRemoteIOOFCUnifiedArchitocturcopcClassicHMI.平臺的核心關鍵技術智能制造云服務的新技術方向平臺使能技術：具有容災特性的服務總線面向互聯網的不穩定性，研究基于排產計劃的系統模型片段和關聯生產數據片段的預載、煖存機制在優化利用有限網絡帶克的同時充分考慮移動設備能星受限的特點，研究高效節能的數

24、據壓縮傳輸算法。復雜的加蜜算法會造成移動終端能耗加大,研究支持低能耗、高加童強度的算法是要解決的難題之。r$|43平臺的核心關鍵技術智能制造云服務的新技術方向數據管理技術：實時增量工業大數據處理技術支持實時増量數據的組織高速集成接口及增呈存儲規范;數據業務關聯關系模型;數據集成安全規范。工業大數據處理技術輕星級大規模數據索引技術;基于內存的高速實時流數據處理方法；工業流數據過濾及回歸算。分析欖型3.平臺的核心關鍵技術智能制造云服務的新技術方向工業數據建模和分析技術:數字工廠建模與仿真分析面向工廠/車間規劃設計布局優化計算模型、工位平衡分析模型、物流路徑重構優化模型面向生產過程精益管控產品模型、工藝模型、設備模型、業務模型等生產模型面向虛實融合與數據驅動應用虛實融合1總線、模型驅動引擎、虛擬傳感器建模、多模態數據集成VR、AR等技術應用于實操培訓、生產甸空、維修指導、智能倉儲等。F10102LJF103Jr10405LJ報告內容工業互聯網的發展背景工業互聯網體系架構與內涵平臺的核心關鍵技術工業互聯網的應用范式結語4-1業互聯網的應用范式4-1業互聯網的應用范式以互聯制造為特征的工業互聯網應用模式工業互聯網推動智能制