第三章工業互聯網網絡互聯《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程3.1概述>>《工業互聯網基礎》目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07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。其本質是通過構建精準、實時、高效的數據采集互聯體系，建立面向工業大數據存儲、集成、訪問、分析、管理的開發環境，實現工業技術、經驗、知識的模型化、標準化、軟件化、復用化，不斷優化研發設計、生產制造、運營管理等資化、復用化，不斷優化研發設計、生產制造、運營管理等資源配置效率，形成資源富集、多方參與、合作共贏、協同演進的制造業新生態。工業互聯網平臺概念與發展圖3.1福田汽車工業互聯網云計算為制造企業帶來更靈活、更經濟、更可靠的數據存儲和軟件運行環境，物聯網幫助制造企業有效收集設備、產線和生產現場成千上萬種不同類型的數據，人工智能強化了制造企業的數據洞察能力，實現智能化的管理和控制，這些都是推動制造企業數字化轉型的新基礎化的管理和控制。通過網絡化平臺組織生產經營活動，制造企業能夠實現資源快速整合利用，低成本快速響應市場需求，催生個性化定制、網絡化協同等新模式新業態。信息技術與制造技術的融合帶動信息經濟、知識經濟、分享經濟等新經濟模式加速向工業領域滲透，培育增長新動能。新型信息技術重塑制造業數字化基礎，開放互聯網理念變革傳統制造模式，平臺經濟不斷創新商業模式。互聯網新型信息技術、理念和商業模式這三者成為構建工業互聯網平臺的重要方式。工業互聯網平臺概念與發展全球工業互聯網平臺市場持續呈現高速增長，美國、歐洲和亞太是當前工業互聯網平臺發展的焦點地區。美國當前平臺發展具有顯著的集團優勢，并預計在一段時間內保持其市場主導地位。歐洲平臺領域進展迅速，成為美國之外主要的競爭力量。中國大陸、印度等新興經濟體的工業化需求持續促進亞太地區工業互聯網平臺發展，亞洲市場增速最快且未來有望成為最大市場。工業互聯網平臺是一項長期、艱巨、復雜的系統工程，當前整體仍處于發展初期。工業互聯網平臺概念與發展圖3.2 工業互聯網產業圖譜目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07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。工業互聯網平臺體系架構圖3.3 工業互聯網平臺功能架構第一層是邊緣通過大范圍、深層次的數據采集以及異構數據的協議轉換與邊緣處理構建工業互聯網平臺的數據基礎。第二層是平臺基于通用PaaS疊加大數據處理、工業數據分析、工業微服務等創新功能構建可擴展的開放式云操作系統。第三層是應用形成滿足不同行業、不同場景的工業SaaS和工業APP形成工業互聯網平臺的最終價值。工業互聯網平臺體系架構圖3.3 工業互聯網平臺功能架構工業互聯網平臺體系架構目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07工業互聯網平臺能夠有效集成海量工業設備與系統數據，實現業務與資源的智能管理，促進知識和經驗的積累和傳承，驅動應用和服務的開放創新。可以認為，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。當前來看，工業互聯網平臺已成為企業智能化轉型重要抓手。工業互聯網平臺核心作用圖3.4 美的工業互聯網平臺架構（1）工業互聯網平臺幫助企業實現智能化生產和管理。通過對生產現場“人機料法環”各類數據的全面采集和深度分析，能夠發現導致生產瓶頸與產品缺陷的深層次原因，不斷提高生產效率及產品質量。基于現場數據與企業計劃資源、運營管理等數據的綜合分析，能夠實現更精準的供應鏈管理和財務管理，降低企業運營成本。工業互聯網平臺核心作用圖3.5 智能生產（2）工業互聯網平臺幫助企業實現生產方式和商業模式創新。企業通過平臺可以實現對產品售后使用環節的數據打通，提供設備健康管理、產品增值服務等新型業務模式，實現從賣產品到賣服務的轉變，實現價值提升。基于平臺還可以與用戶進行更加充分的交互，了解用戶個性化需求，并有效組織生產資源，依靠個性化產品實現更高利潤水平。此外，不同企業還可以基于平臺開展信息交互，實現跨企業、跨區域、跨行業的資源和能力集聚，打造更高效的協同設計、協同制造，協同服務體系。工業互聯網平臺核心作用圖3.6 阿里云工業互聯網平臺未來，工業互聯網平臺可能催生新的產業體系。如同移動互聯網平臺創造了應用開發、應用分發、線上線下等一系列新的產業環節和價值，當前工業互聯網平臺在應用創新、產教融合等方面已顯現出類似端倪，未來也有望發展成為一個全新的產業體系，促進形成大眾創業、萬眾創新的多層次發展環境，真正實現“互聯網+先進制造業”。工業互聯網平臺核心作用圖3.7 互聯網＋智能制造目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07工業互聯網平臺需要解決多類工業設備接入、多源工業數據集成、海量數據管理與處理、工業數據建模分析、工業應用創新與集成、工業知識積累迭代實現等一系列問題，涉及七大類關鍵技術，分別為數據集成和邊緣處理技術、IaaS技術、平臺使能技術、數據管理技術、應用開發和微服務技術、工業數據建模與分析技術、安全技術。工業互聯網平臺技術體系圖3.8工業互聯網平臺關鍵技術體系圖數據集成和邊緣處理技術都是現代數據管理和分析的重要手段。數據集成技術能夠整合不同數據源的數據，提供統一的數據視圖；邊緣處理技術則能夠在靠近數據源的地方進行數據處理，提高數據處理的實時性和效率。一般會有設備接入、協議轉換、邊緣數據處理等功能。工業互聯網平臺技術體系1.數據集成與邊緣處理技術設備接入：基于工業以太網、工業總線等工業通信協議，以太網、光纖等通用協議，3G/4G/5G、NBIOT等無線協議將工業現場設備接入到平臺邊緣層。圖3.9工業數據采集體系架構圖協議轉換：一方面運用協議解析、中間件等技術兼容ModBus、OPC、CAN、Profibus等各類工業通信協議和軟件通信接口實現數據格式轉換和統一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式從邊緣側將采集到的數據傳輸到云端，實現數據的遠程接入。邊緣數據處理：基于高性能計算芯片、實時操作系統、邊緣分析算法等技術支撐，在靠近設備或數據源頭的網絡邊緣側進行數據預處理、存儲以及智能分析應用，提升操作響應靈敏度、消除網絡堵塞，并與云端分析形成協同。工業互聯網平臺技術體系1.數據集成與邊緣處理技術圖3.9工業數據采集體系架構圖IaaS是指基礎設施即服務技術（InfrastructureasaService）。基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調度等技術，實現網絡、計算、存儲等計算機資源的池化管理，根據需求進行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶提供完善的云基礎設施服務。工業互聯網平臺技術體系圖3.10虛擬化云計算管理平臺架構2.IaaS技術平臺使能技術旨在構建一個通用的、可擴展的平臺，為各種不同的用戶、開發者和業務提供所需的基礎設施、工具和服務。它可以幫助降低開發成本、提高開發效率、促進創新和協作，推動整個生態系統的發展。一般含有資源調度、多租戶管理的功能。資源調度：通過實時監控云端應用的業務量動態變化結合相應的調度算法為應用程序分配相應的底層資源，從而使云端應用可以自動適應業務量的變化。多租戶管理：通過虛擬化、數據庫隔離、容器等技術實現不同租戶應用和服務的隔離，保護其隱私與安全。工業互聯網平臺技術體系圖3.11多租戶技術方案3.平臺使能技術數據管理技術在現代信息技術領域中占據著至關重要的地位，主要功能有數據清洗、數據處理、數據存儲與管理。數據處理：框架借助Hadoop、Spark、Storm等分布式處理架構，滿足海量數據的批處理和流處理計算需求。數據預處理：運用數據冗余剔除、異常檢測、歸一化等方法對原始數據進行清洗，為后續存儲、管理與分析提供高質量數據來源。數據存儲與管理：通過分布式文件系統、NoSQL數據庫、關系數據庫、時序數據庫等不同的數據管理引擎實現海量工業數據的分區選擇、存儲、編目與索引等。工業互聯網平臺技術體系圖3.12工業大數據架構4.數據管理技術應用開發和微服務技術是現代軟件開發領域中兩個重要的概念，它們共同推動了軟件開發的效率、靈活性和可維護性。一般有多語言與工具支持、微服務架構、圖形化編程等功能。多語言與工具支持：支持多種語言編譯環境，并提供各類開發工具，構建高效便捷的集成開發環境。微服務架構：提供涵蓋服務注冊、發現、通信、調用的管理機制和運行環境，支撐基于微型服務單元集成的松耦合應用開發和部署。圖形化編程：通過圖形化編程工具，簡化開發流程，支持用戶采用拖拽方式進行應用創建、測試、擴展等。工業互聯網平臺技術體系圖3.13SpringCloud微服務架構5.應用開發和微服務技術工業數據建模與分析技術是工業互聯網和智能制造領域的關鍵技術，涉及到從數據采集、處理、建模到分析和決策支持的全過程。數據分析算法：運用數學統計、機器學習及最新的人工智能算法實現面向歷史數據、實時數據、時序數據的聚類、關聯和預測分析。機理建模：利用機械、電子、物理、化學等領域專業知識，結合工業生產實踐經驗，基于已知工業機理構建各類模型，實現分析應用。工業互聯網平臺技術體系圖3.14時間序列預測6.工業數據建模與分析技術工業互聯網安全技術是指在工業互聯網環境中，為保護工業控制系統、設備、網絡、數據和服務不受威脅、攻擊、破壞或未經授權訪問而采取的各種技術和策略。工業互聯網安全技術的目標是確保工業系統的可靠性、完整性和可用性，同時保護企業資產和用戶隱私。主要有數據接入安全、平臺安全、訪問安全。數據接入安全：通過工業防火墻技術、工業網閘技術、加密隧道傳輸技術，防止數據泄漏、被偵聽或篡改，保障數據在源頭和傳輸過程中安全。平臺安全：通過平臺入侵實時檢測、網絡安全防御系統、惡意代碼防護、網站威脅防護、網頁防篡改等技術實現工業互聯網平臺的代碼安全、應用安全、數據安全、網站安全。訪問安全：通過建立統一的訪問機制，限制用戶使用計算資源和網絡資源的權限，實現對云平臺重要資源的訪問控制，防止非法訪問。工業互聯網平臺技術體系圖3.15工業互聯網平臺安全參考框架7.安全技術工業互聯網平臺技術體系在上述七大類技術中，通用平臺使能技術、工業數據建模與分析技術、數據集成與邊緣處理技術、應用開發和微服務技術正快速發展，對工業互聯網平臺的構建和發展產生深遠影響。在平臺層，PaaS技術、新型集成技術和容器技術正加速改變信息系統的構建和組織方式。在邊緣層，邊緣計算技術極大的拓展了平臺收集和管理數據的范圍和能力。在應用層，微服務等新型開發框架驅動工業軟件開發方式不斷變革，而工業機理與數據科學深度融合則正在引發工業應用的創新浪潮。圖3.8工業互聯網平臺關鍵技術體系圖目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07工業互聯網平臺價值工業互聯網平臺價值工業互聯網平臺價值圖16“應用價值-業務場景”二維熱力圖降低成本是平臺實現最多的應用價值，占比達63%。基于平臺實現擴大收入、提升質量、安全及可持續三者相對均衡，分別達到12%、11%和14%。目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07我國工業互聯網平臺的未來圖17“綜合型+特色型+專業型”工業互聯網平臺體系未來，我國將深化平臺中樞功能，從提升平臺技術供給質量，加快平臺應用推廣、持續推動工業互聯網平臺建設、促進工業互聯網平臺精準對接等方面進行，進一步推進工業互聯網平臺體系化發展。1.提升平臺技術供給質量，加快平臺應用推廣持續開展工業互聯網平臺賦能深度行活動。指導召開工業互聯網平臺賦能深度行、“工業互聯網平臺+園區”賦能深度行等活動，深化普及工業互聯網平臺應用。加快平臺技術選型推廣應用。指導開展《工業互聯網平臺選型要求》國家標準符合性評估，構建平臺產品星級評價推薦名單。加快工業設備數據字典推廣應用。開發數據字典“工具鏈”，搭建測試環境及服務平臺，分行業進行應用推廣。打造貫通供應鏈、覆蓋多領域的網絡化配置體系，發展協同設計、共享制造、協同供應鏈等新模式，開展重點企業和行業應用推廣。我國工業互聯網平臺的未來圖18“上云上平臺”試點示范服務商工廠動力車間（空壓站）“云智控”節能管理2.持續推動工業互聯網平臺建設打造高水平的能源工業互聯網平臺。著力推動能源工業互聯網自主可控軟件工程系統，優化數據采集、平臺運營、安全保障等方面的能力，打造更廣覆蓋、更高智能、更安全的能源工業互聯網平臺，將能源行業經驗向其他行業復制推廣。建設面向重點行業和區域的特色型工業互聯網平臺。發展面向特定技術領域的專業型工業互聯網平臺。持續培育面向重點行業和重點區域的特色型工業互聯網平臺以及面向特定技術領域的專業型工業互聯網平臺。持續開展跨行業跨領域工業互聯網平臺培育工作，完善平臺培育機制，總結平臺發展現狀，推廣平臺發展經驗。開展“雙跨”平臺動態評價，對“雙跨”平臺進行分類分級，打造“以評促建、以評保質”發展模式。我國工業互聯網平臺的未來圖19設備監控平臺3.促進工業互聯網平臺精準對接研制分類型工業SaaS供應商能力畫像。分領域征集工業SaaS技術產品，研制工業SaaS服務商魔力象限，支持制造企業產品選型。推動產業鏈數字化生態體系搭建，實現基于工業互聯網的產業鏈協作和供應鏈預警。支持工業互聯網+產業鏈協作和供應鏈預警平臺建設推廣運營，開展供應鏈數字化合作伙伴生態體系建設。目錄工業互聯網平臺體系架構02工業互聯網平臺概念與發展01工業互聯網平臺核心作用03《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業互聯網平臺技術體系04我國工業互聯網平臺的未來06工業互聯網平臺價值05國內工業互聯網平臺介紹07邊緣計算綜述1.樹根互聯網根云平臺樹根互聯股份有限公司由三一重工物聯網團隊創業組建是獨立開放的工業互聯網平臺企業。2017年初，樹根互聯發布了根云平臺。根云平臺主要基于三一重工在裝備制造及遠程運維領域的經驗，由OT層向IT層延伸構建平臺，重點面向設備健康管理，提供端到端工業互聯網解決方案和服務。目前，根云平臺能夠為企業提供資產管理、智能服務、預測性維護等工業應用服務。同時基于平臺開展產業鏈金融創新，服務于保險公司等金融機構，提升其風險管控和金融服務能力。圖2.20根云4.0平臺架構邊緣計算綜述1.樹根互聯網根云平臺根云平臺主要具備三方面功能。一是智能物聯，通過傳感器、控制器等感知設備和物聯網絡，采集、編譯各類設備數據。二是大數據和云計算，面向海量設備數據，提供數據清洗、數據治理、隱私安全管理等服務以及穩定可靠的云計算能力并依托工業經驗知識譜構建工業大數據工作臺。三是SaaS應用和解決方案。為企業提供端到端的解決方案和即插即用的SaaS應用，并為應用開發者提供開發組件，方便其快速構建工業互聯網應用。目前，根云平臺能夠為企業提供資產管理、智能服務、預測性維護等工業應用服務。同時基于平臺開展產業鏈金融創新，服務于保險公司等金融機構，提升其風險管控和金融服務能力。圖2.20根云4.0平臺架構邊緣計算綜述2.格創東智科技有限公司東智平臺格創東智科技有限公司作為TCL戰略孵化的工業互聯網平臺公司，同時也是AI驅動的工業智能解決方案提供商，為集團及外部客戶提供全面的以工業互聯網平臺為核心的新一代信息技術產品和智能制造解決方案。其依托TCL40年制造經驗和大型集團數字化轉型實踐經驗，沉淀面向制造業多場景的核心技術能力，建設模塊化的可復制的平臺系統，由點帶面推動中國制造業轉型升級。2022年，東智平臺被工信部遴選認證為“2022年跨行業跨領域工業互聯網平臺”。在東智平臺上沉淀工業模型近3萬個、積累工業APP超1萬個。在賦能成效方面，格創東智已服務泛半導體、新能源、3C電子、家電、石油石化、航空航天等二十多個細分行業，成功為TCL華星光電、TCL實業、華虹華力、ASML、中車半導體、高德紅外、立訊精密、長電紹興、康吉森、中信科移動通信、武鋼維爾卡等一批行業龍頭企業打造標桿示范案例，應用場景覆蓋生產制造、質量管控、運營管理、節能減排等9大領域。圖2.21格創平臺架構邊緣計算綜述2.格創東智科技有限公司東智平臺格創東智提出“面向生產現場”的工業互聯網平臺研發方向，通過深度融合人工智能、大數據、云計算等前沿技術，研發由四個平臺和工業APP商店組成的新一代智能工廠操作系統—東智智能工廠操作系統。基于應用賦能平臺、大數據平臺、AI平臺、物聯平臺，圍繞客戶設備優化、品質提升、能耗降低等需求，為制造企業提供從邊緣數據采集、工業大數據分析到頂層應用APP的一站式解決方案。圖2.21格創平臺架構邊緣計算綜述3.航天云網INDICS平臺航天科工基于自身在制造業的雄厚實力和在工業互聯網領域的先行先試經驗，打造了工業互聯網平臺INDICS。INDICS平臺在IaaS層自建數據中心，在DaaS層提供豐富的大數據存儲和分析產品與服務，在PaaS層提供工業服務引擎、面向軟件定義制造的流程引擎、大數據分析引擎、仿真引擎和人工智能引擎等工業PaaS服務，以及面向開發者的公共服務組件庫和200多種API接口，支持各類工業應用快速開發與迭代。INDICS提供SmartIOT產品和INDICSOpenAPI軟件接口支持工業設備產品和工業服務的接入，實現云計算邊緣計算混合數據計算模式。平臺對外開放自研軟件與眾研應用APP共計500余種，涵蓋了智能研發、精益制造、智能服務、智慧企業、生態應用等全產業鏈、產品全生命周期的工業應用能力。圖2.21航天云網INDICS架構邊緣計算綜述4.海爾COSMOPlat平臺海爾集團基于家電制造業的多年實踐經驗，推出工業互聯網平臺COSMOPlat形成以用戶為中心的大規模定制化生產模式，實現需求實時響應、全程實時可視和資源無縫對接。COSMOPlat平臺共分為四層：第一層是資源層，開放聚合全球資源，實現各類資源的分布式調度和最優匹配。第二層是平臺層，支持工業應用的快速開發、部署、運行、集成實現工業技術軟件化。第三層是應用層，為企業提供具體互聯工廠應用服務形成全流程的應用解決方案。第四層是模式層，依托互聯工廠應用服務實現模式創新和資源共享。圖2.22海爾COSMOPlat平臺架構邊緣計算綜述4.海爾COSMOPlat平臺目前，COSMOPlat平臺已打通交互定制、開放研發、數字營銷、模塊采購、智能生產、智慧物流、智慧服務等業務環節，通過智能化系統使用戶持續、深度參與到產品設計研發、生產制造、物流配送、迭代升級等環節滿足用戶個性化定制需求。圖2.22海爾COSMOPlat平臺架構邊緣計算綜述5.華為OceanConnectIoT平臺華為推出的OceanConnectIoT平臺在技術架構上分為垂直和水平兩個方向。在垂直方向，又分為三層架構，分別為連接管理層、設備管理層和應用使能層。其中，連接管理層主要提供SIM卡生命周期管理、計費、統計和企業門戶等功能，設備管理層主要提供設備連接、設備數據采集