什么是工业互联网？它从哪里来，要到哪里去？

Posted 2021-07-22 边缘计算社区

来源：5G行业智库

01

什么是工业互联网

工业互联网的本质是通过开放的、全球化的工业级网络平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接和融合起来，高效共享工业经济中的各种要素资源，从而通过自动化、智能化的生产方式降低成本、增加效率，帮助制造业延长产业链，推动制造业转型发展。

工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的一种结果。美国、德国、日本和中国都相继建立了工业互联网相关的参考体系或标准体系，奠定了面向工业互联网发展的基础架构。

具体介绍如下

01

美国

美国工业互联网架构名称叫做IIRA（Industrial Internet Reference Architecture），即美国工业互联网参考架构，最新版本为v1.9版，2019年6月19日由美国工业互联网联盟IIC（Industrial Internet Consortium ）发布。IIRA包括商业视角、使用视角、功能视角和实现视角四个层级，(采纳自ISO/IEC/IEEE 42010: 2011), 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。

图1  美国工业互联网架构IIRA模型（数据来源：美国工业互联网联盟IIC）

02

德国

德国工业互联网架构名称叫做RAMI4.0（Reference Architecture Model Industrie 4.0），即德国工业4.0 参考架构模型，2015年4月由德国工业4.0平台发布。德国的工业4.0一词最早是在2011年的汉诺威工业博览会提出，2013年4月，德国机械及制造商协会(VDMA)、德国电气电子行业协会(ZVEI)和信息技术协会(BITKOM)等设立“工业4.0平台”。RAMI4.0对包括数字化的零部件、设备、产线、车间、工厂、甚至信息化系统在内的所有资产提供一个统一的CPS模型，描述其功能、性能和状态，并为它们之间的交互，从通讯协议、句法和语义，提供统一的界面。

图2  德国工业互联网架构RAMI4.0模型（数据来源：工业4.0平台&ZVEI）

03

日本

日本工业互联网架构名称叫做IVRA（Industrial Value Chain Reference Architecture），即日本工业价值链参考架构，2016年12月8日由日本工业价值链促进会IVI（Industrial Value Chain Initiative）发布。IVRA从制造业一直追求的质量、成本和效率（产出）传统要素加上环保要求的管理角度出发，结合生产环境的资产（人、流程、产品和工厂）角度和作业流程（计划、执行、查验和反应）角度，细分出智能制造单元，对信息化在生产过程的优化，作了细致的分析，进而提出了智能制造的总体功能模块架构，在不同的（设备、车间、部门和企业）层次上，分析知识/工程流程（相当于产品链）和供给流程（相当于价值链）的各个环节的具体功能构成。

图3  日本工业互联网架构IVRA模型（数据来源：日本工业价值链促进会IVI）

04

中国

中国有三个工业互联网参考架构体系：信通院发起的工业互联网产业联盟（AII），发布了《中国工业互联网体系架构》；工信部四院（中国电子技术标准化研究院）发布的《中国智能制造能力成熟度模型白皮书》；信部一所（中国两化融合服务联盟）发布的《两化融合管理体系评估审核要点》。

2016年2月1日，在工业和信息化部的指导下，中国信息通信研究院联合制造业、通信业、互联网等企业共同发起成立了工业互联网产业联盟，考虑到标准的重要性，联盟在成立之初即设立了技术标准工作组，并于2017年、2018年分别发布了《工业互联网标准体系框架（版本1.0）》及《工业互联网标准体系框架（版本2.0）》，2020年正在着手制定的《工业互联网标准体系框架（版本3.0）》。

标准体系框架由三大功能体系网络、平台和安全组成，网络是基础，平台是核心，安全是保障；实施层次覆盖全环节，从企业内到企业外，设备-系统-企业-产业；垂直行业扩展多领域，从制造业到其他行业，向能源、医疗、交通等延伸。

图4  中国AII工业互联网架构2.0（数据来源：工业互联网产业联盟AII）

中国电信对工业互联网的理解

中国电信致力于“云改数转”，服务产业数字化转型，通过构建云网融合的基础设施，承载客户信息化需求；通过打造数字化平台，为垂直行业赋能注智；通过自研+合作相结合，构建丰富的应用生态，支撑客户转型升级。中国电信认为云网融合包含四层涵义 ,“网是基础，云为核心，网随云动，云网一体” ，在工业互联网方面，通过智能连接、工业云网、工业平台及安全保障，实现网络化、数据化、智能化，打造中国电信服务5G生态的工业物联技术体系！

图5  中国电信“端网云用”工业互联网技术体系

在物联终端方面，通过智能连接，实现一站式接入服务；在网络方面，通过定制云网，满足客户智慧运营需求； 在平台方，通过工业平台，实现数据驱动业务发展；在应用方面，应用汇聚，安全保障，创新生态发展。

 

02

它从哪里来

01

IT/CT层面

在1994年之前，互联网的发展还主要是由学术科研力量驱动。1994年之后，随着互联网技术的快速发展，搜索引擎、电子商务、社交网络深刻改变了人们的衣食住行娱乐等消费领域。1994-2007 年，互联网提供的是生活服务。而在2007年之后，随着云计算、物联网、大数据的逐步成熟商用，互联网越来越多的提供生产服务，即为生产制造企业提供配套服务。互联网同传统的制造、能源、医疗、教育、交通等产业的结合越来越紧密。于是，业界基于互联网同传统产业的结合提出了“产业互联网”的概念。例如，2014年1月《财经》杂志刊登文章《从消费互联网到产业互联网》，指出互联网还将创造从改变消费者个体的行为到改变各个行业、政府乃至社会的新时代，并称之为“产业互联网时代”。

“产业互联网”，是相对“消费互联网"而言。消费互联网主要针对个人用户的生活体验改善，而产业互联网更多是服务于企业生产者，通过生产、资源配置和交易效率的提升，来创造新的价值(而不是对原有价值的转移和替代)。

2015年3月第十二届全国人民代表大会第三次会议上，李克强总理在政府工作报告中提出制定“互联网+”行动计划。“互联网 +”实际上就是产业互联网，是将互联网深度融合于经济社会各领域之中，其中，工业互联网是“互联网+”概念在工业制造的落地产物。

02

OT层面

从工业信息化角度，在2012年末GE通用电气公司发布了《工业互联网白皮书》，这标志着工业互联网概念的产生。

中国电信工业互联网服务的起点

中国电信于2015年5月13日在北京正式发布了《“互联网+”行动白皮书》，白皮书明确了消费互联网和产业互联网的概念，从互联网同产业、企业结合的视角来看“互联网+"的构成，可以分成四大板块:互联网+现代农业、互联网+工业制造、互联网+新兴服务、互联网+企业运营。工业互联网是顺应新一轮工业革命和产业变革的一个重点发展领域，也是“互联网+”的重点领城，而智能制造是工业互联网的主攻方向。

03

它要到哪里去

工业互联网支撑智能制造发展，推动第四次工业革命实施落地。为此，世界经济论坛与全球顶尖的管理咨询公司麦肯锡合作开展，从全球1000多家工厂中挑选出了在第四次工业革命尖端技术应用整合工作方面卓有成效、堪为全球表率的领先企业“灯塔工厂”，成为“数字化制造”和“全球化4.0”的示范者。这些领先者的经验可成为制造企业的指路明灯，展示如何从数字化中挖掘新的价值，包括大幅提升资源生产率、提高敏捷度和响应能力、加快新品上市速度、提升客制化水平等。

3月15日，世界经济论坛宣布，全球灯塔网络迎来15个新成员，15家新加入全球灯塔网络的企业中，位于中国境内的包括：苏州博世、成都富士康、顺德美的、青岛啤酒、昆山纬创。在总计69家“灯塔工厂”中，中国“灯塔工厂”增至20家，是全球拥有“灯塔工厂”最多的国家。

图6   “灯塔工厂”全球分布（数据来源：世界经济论坛&麦肯锡）

中国电信工业互联网服务探索

中国电信这两年与各行业企业开展了300多个工业互联网探索项目。我们依托中国电信网络优势、平台优势，在5G工业物联的“端网云用”四个层面进行关键技术的创新，抓住新基建的机遇，促进5G与大数据、人工智能、云计算等ICT技术进一步融合，特别是发挥5G大带宽、低时延特性的工业场景，与产业链头部企业合作，共同打造创新应用。面向电力能源、钢铁、石化、水泥、航天航空、汽车、电子信息、工程机械等8大类别企业开展深入合作，参与绽放杯上千个案例，成功打造多个千万级的商用项目。

图7  中国电信依托“端网云用”技术体系提供工业互联网服务

中国电信5G+美的集团智能制造项目，即是通过在厂区内全面建设5G工业专网，从而进一步推进实施5G智慧工厂整体解决方案，最终建成全流程互联互通、透明可视的“5G+工业互联网”平台，利用5G技术对机器、零部件、控制系统、信息系统、产品以及人之间进行网络互联，实现从单个机器到生产线、车间乃至整个工厂的智能决策和动态优化，不仅大幅提升工厂内产线间多工位、工艺间的协同生产效率，同时促进新技术更快融入生产流程，是同类行业利用5G技术场景最多、介入最深的项目。中国电信5G+美的集团智能制造项目硕果累累，2019年正式发布了《5G+智能工厂网络及应用白皮书（2019）》，2020年入选广东省第一批5G应用标杆项目，入选国家创新工程管理项目，2021年美的微波炉顺德工厂成功入选世界经济论坛“灯塔工厂”。以美的为代表，中国电信将在建设5G网络、工业互联网、大数据中心等新型数字基础设施方面，助力制造业建成一批智能制造示范基地，打造更多世界级“灯塔工厂”。

图8  中国电信“端网云用”技术体系助力美的灯塔工厂落地

审核：闻磊、张启迪

排版：张启迪

来源：5G行业智库