工业互联网产业发展和标准体系

21.工业互联网内涵2.全球工业互联网标准进展3.工业互联网标准体系4.工业互联网产业发展5.我国工业互联网重点3。—工业互联网是新模式新业态,实现智能化生产、网络化协工业互联网应用工业互联网应用智能制造模式、业态 工业互联网终端机器、物料、控制系统、信息系统、智能产品、人……端端到端数据流动4智能网连汽车智能家居…个性化定制协同制造供应链协作智能制造……智能网连汽车智能家居…个性化定制协同制造供应链协作智能制造……工业互联网行业应用工业云平台制造管理平台（实时监测、系统控制）工业网络+传感终端+泛在感知终端先进材料3D打印元器件工艺与整机…智能制造智能制造服务化延伸 网络化协同个性化定制 智能化生产服务化延伸 网络化协同个性化定制……预测性运维产品良率资产优化……基于数据自决策自执行数据采集端基于数据自决策自执行数据采集端跨设备跨系统跨企业数据共享数据连接与传输管基于数据的建模与智能分析数据计算与处理云数据智能全面互联全面互联行业经验/知识/技能其它基础…先进材料先进工艺s行业经验/知识/技能其它基础…先进材料先进工艺s数据：本质是数据智能在工业数据：本质是数据智能在工业中的全周期应用，包括“采集交换-集成处理-建模分析-决策与控制”，形成优化闭环，驱动工业智能化。网络：本质是实现数据智能的网络基础，包括网络互联、标识解析、应用支撑三大体系。安全：本质是工业/产业互联网各个领域和环节的安全保障，包括设备安全、控制安全、网络安全、应用安全等。6总体架构安全总体架构安全用户（消费者/企业用户）产业视角产业视角数据物理系统物理系统工业互联网成为主要发达国家重塑制造业竞争优势的关键举措工业互联网是实现制造业智能化的核心，目前全球主要国家正加快工业互联网战略布局，以抢占未来制造业竞争的制高点。德国：工业4.0战略美国：先进制造战略德国：工业4.0战略美国：先进制造战略先进制造战略工业互联网/CPS：先进制造战略的重要创新方向和基础美国是利用基础科学、工业、信息技术、互联网等领域的综合优势，构建全球性的生态体系组织，从大数据应用等“软服务”切入,带动工业全流程、全环节竞争力的整体提升。工业4.0战略工业互联网/CPS：工业4.0的核心基础德国重点是基于制造装备、工业自动化、工业软件等方面的领先地位，通过全工业体系的协同（研究机构、协会、大学等强化“硬制造”优势，同时拓展“软服务”能力无论美德使用何种名词，均将工业互联网作为变革工业和确立竞争新优势的技术基础，注重将顶层设计与优势企业主导相结合，突出数据在整个架构中的核心作用，加快相关领域标准化进程。781.工业互联网内涵2.全球工业互联网标准进展3.工业互联网标准体系4.工业互联网产业发展5.我国工业互联网重点9工作互联网涉及的主要标准化组织工业标准化组织ICT标准化组织工业标准化组织工业标准化协会和联盟会TC184TC184国标委TC159国标委TC159(中国工业标准化组织国标委TC124(德国德国工业4.0。。。美国美国NIST其他国家工业标准化组织其他国家工业标准化组织工业4.0平台成立五个工作组对关键问题展开研究•WG1：参考架构，标准与规范•WG2：研究与创新•WG3：互联系统安全•WG4：法律框架•WG5：用工以及工作岗位等准化路标V2.0德国工业4.0参考模型业”为基础，并拓展到“产品”2015年4月，《德国工业4.0实施战略》提出参考模型RAMI4.0，其本质是从工业角度出发，结合已有工业标准，将以“CPPS（信息物理生产系统）”为核心的智能生产功能，映射到全生命周期价值链和全层级工业系统中，以简单直观的方式呈现数据驱动的工业智能化图景。功能映射现场设备产品企业控制设备功能映射全层级工业系统纵向集成原型1商功信通集资 功能映射现场设备产品企业控制设备功能映射全层级工业系统纵向集成原型1商功信通集资 3端到端集成IIoT应用案例分析，参考架构和关键技术方向总体设计，提炼标准需求，推动安全框架设计，搭建测试床，提供系统解决展示平台和设计支撑，加速全球产业发展；IIC定位为产业推广组织IIC工作范畴IIC组织架构IIC组织架构IIC指导委员会IIC指导委员会 •成果发布2015.7工业互联网术语2015.6工业互联网参考架构1.02016Q1工业互联网网络连接参考架构技术2016Q2工业互联网参考架构2.02016Q2动态组合和协同技术报告2016Q2产业分析框架文档2016Q2商业战略白皮书2016.6分布式数据管理和互操作参考架构•测试床通过测试床：20个待通过测试床：4个其中中国牵头测试床：2个•应用案例目前IIC已通过的应用案例共22个，累计应用案例35个美国IIC的工业互联网总体架构2015年6月，IIC提出工业互联网参考架构（1.7版本重点面向“工业互联网系统”开发，以ISO/IEC/IEEE42010（软件系统“架构描述”）标准作为系统架构设计方法论，提出了包含四个视角的参考架构。确定利益相关者，及其对建立工业互联网系统的商业愿景、价值和目标。以具体任务为牵引，确定工业互联网系统使用过程中人或逻辑用户的活动序列确定工业互联网系统的功能要素、相关关系、接口及交互方式。确定实现功能要素的关键技术、通信方式和生命周期流程美国工业互联网参考架构-功能视角1.工业互联网系统功能包括五个方面1.工业互联网系统功能包括五个方面，分别是控制、运营、信息、应用和商业。2.数据信息流与决策任务流3.实时闭环与深层优化闭环工业互联网系统功能架构决策任务流美国（II美国（II度德C总部）本已成立组织ISWC，打造工业互联网领域的“巴展”IIC于2015.9月在巴塞罗那举办首届IoTSolution峰会ISWC（IoTSolutionWorldCongress埃森哲、GE、IBM、微软、Vodafone作为钻石赞助商，吸引超过4500人参加，120多名嘉宾发表演讲，89家厂商参展，召开83个session，11个测试床项目集中展示IEC：工业网络及工控安全标准化为主已有主要标准示意图已有主要标准示意图功能安全过程工业功能安全IEC的工业互联网标准化基础•1、传统工业现场网络通信标准•2、三大工业无线网络标准•3、传统工控系统安全标准ISO：工业自动化系统集成标准为主ISO下属第184技术委员会（即TC184主要从事工业自动化系统和集成技术标准化工作，目前工作主要集中于工业自动化领域从工业互联网视角出发，从工业互联网视角出发，•SG2/WG10服务机器人的模块化软硬件标准(正在编制)•SG4/WG8&13&22&2在产品数据表达和交换、零件库结构和制造管理数据等标准•SC5/WG5&6&7&9在开放系统集成框架，应用服务接口、诊断与应用维护、运行管理等标准ISO的工业互联网标准化基础•1、传统工业数据标准•2、开放系统集成标准•3、智能机器人软件标准201.工业互联网内涵2.全球工业互联网标准进展3.工业互联网标准体系4.工业互联网产业发展5.我国工业互联网重点21•设备/产品模型与描述：如机床类型•设备/产品采集信息分类与描述：如•设备/产品智能化导则。设备的改造传感器执行器传感器执行器执行器传感器执行器传感器执行器执行器传感器执行器传感器2222方向工厂外公众互联网/专线：相互隔离、封闭、标准林立方向工厂外公众互联网/专线：相互隔离、封闭、标准林立（IEC标准有20多种40种无法实现IT与OT的充分数据流动和共享工厂级 、)车间级②扁平化 OT网络②扁平化化现场级④灵活组网③无线化化现场级④灵活组网③无线化23n场景描述：产品在整个生命周期过程中，不同环节都会产生信息，这些信息可能分部在企业不同环节、不同企业，甚至随着产品流通，分散在全球某类标识应用需要获取产品在多个环节的信息并进行关联分析，特别是可能需要从上千万家设计、制造、物流销售企业中n需求：建立唯一和全局性的标识是实现跨企业甚至全球范围内信息关联索引的重要手段，而标识解析系统是通过标识定位信息服务器地址/产品地址的重要支撑平台，而且需要全球化互联产品产品运维产品产品产品运维产品溯源标识解析类应用产品信息查询 物流平台)设计企业物流平台标识解析系统互联网物流平台)设计企业物流平台标识解析系统互联网制造企业原材料供应企业原材料供应企业2s2、网络互联—IPv6IPv6化是工业互联网发展必然趋势2015年，部长办公会确定了适用于工业互联网的IPv6地址编码规划方案。方案遵照了的现行地址结构，主要针对提供工业企业互联网接入服务的运营商；在运营商各自已的IPv6地址编码规划上，在地址前缀的业务/网络分类字段中嵌入标识码26•整体网络架构•工厂内部网络：工厂内部网络架构、网络组网技术【有线无线混合组网、SDN等】、工业有线【工业以太网、工业PON、有线IPv6】、工业无线网【工业4G、工业•工厂外部网络：工厂外部网络架构、工业VPN等•网络设备：工业网关、工业交换机、工业芯片及通信模块、其他•标识解析：编码类、解析类、数据类、管理类、应用类•资源管理：IPv6地址、频谱。3数据分析服务平台13数据分析服务平台12互联网通过互联网，应用支撑协议、网关等实现智能机器、产品、终端等的数据向云端的集成27应用支撑体系包括实现IT系统与生产系统间数据集成的服务器、网关设备、中间件软件、数据集成协议等传感器/传感器传感器/传感器/生产现场系统数据接口各异，应用支撑协议是工厂内各现场系统向IT系统实现数据集成的统一“数据总线”28•工厂内不同系统间的数据集成•消息总线•集成协议括：同种系统之间信息集成MES-MES不同系统之间信息集成：MES与ERP之间•工厂外部基于云平台的数据集成•集成协议•语义集成，含数据字典。多种场景：设计、物流、工厂信息控制系统等与云平台对接 -大数据处理 -大数据处理·备2930•数据预处理要求：数据命名、加密等•数据存储要求：不同所属用户的数据隔离•数据管理要求：如用户账户信息加密等•云平台系统架构•云平台功能和性能•云操作系统•云上业务和数据迁移•基于云的工业互联网服务•导则：角色定义，要求•协同管理工业互联网安全保障应从上到下建立体系化的顶层设计工业互联网安全保障应从上到下建立体系化的顶层设计，未来需要关注的五大安全重点包括设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安全。④网络化协同、个性化定制等业务应用的多样化对公共互联网的安全能力提出了更高要求④应用安全控制环境开放化使外部互联网威胁渗透到工厂控制环境工业云平台数据的开放、流动和共享使数据和隐私保护面临前所未有的挑战数据安全控制环境开放化使外部互联网威胁渗透到工厂控制环境工业云平台数据的开放、流动和共享使数据和隐私保护面临前所未有的挑战数据安全工厂外网控制安全控制安全智能工厂③智能工厂③⑤工厂内网工业云平工厂内网工业云平设备智能化使生产装备和产品直接暴露在网络攻设备智能化使生产装备和产品直接暴露在网络攻击之下网络IP化、无线化以及组网灵活化给工厂网络带来更大安全风险 设备安全网络安全 设备安全网络安全①②…①②…131321.工业互联网内涵2.全球工业互联网标准进展3.工业互联网标准体系4.工业互联网产业发展5.我国工业互联网重点33工业互联网的核心是“数据”更强数据采集能力更深层次的数据链打通更强数据采集能力更深层次的数据链打通更复杂的数据分析和决策更大范围网络连接更大范围网络连接的产业环节2、现有环节创新变革智能传感器智能传感器智能工控系统智能工控系统新型工业软件新型工业软件……34威派格工业互联网架构图威派格工业互联网架构图在智能工厂内构建从研发设计、订单管理、资源计划、制造执行到设备监测的完整工业互联生产体系在智能工厂外构建以工业互联云为基础的产品数据集成分析平台，实现供水设备生产过程的智能化以及运维服务的智能化3536工厂外网技术加速向工厂内网渗透中国电信潍柴工业互联网项目中国电信潍柴工业互联网项目部署部署PON+LTE专网于生产端，实时采集设备运行状态、控制指令等全程数据对生产节能组件布设采集设备和控制单元,采集并交互控制电表、水表和阀门等采集生产管理应用如MES和PDM等关键数据中国移动定位构建涵盖窄带物联网、4G中档连接服务以及5G高档连接服务一揽子工业无线解决方案利用4G/5G替换原有工业以太网、短距离通信,打通工厂内、外部端到端信息链工控网络产业工控网络产业主导者以装备型企业为主。装备型企业通过将工控网络产品与制造装备捆绑销售，形成事实上的标准/市场垄断，长期以来OT系统呈现封闭化状态。国内通信制造企业需利用自身在以太网、IP产品、技术方面的优势，与工业装备供应商合作推动开放的工厂控制网络标准，打破垄断局面工控网络产业份额及主导者类型装备型企业主导使用企业主导行业协会主导!•现场控制网络与工业控制系统有着紧密的联系，因此现场控制网络也成为国际巨头强占技术优势的关注重点。•现场控制网络标准众多是存在多年的现实，要成功推动一项现场控制网络技术发展壮大，最重要是建立完整的产业生态。•PI组织是目前工业领域最成功的产业组织，从推广PROFIBUS到推出PROFINET，PI建立了一个组成完整、规模庞大、服务全面的产业生态环境。PROFIBUSandPROFINETInternational(PI)1400多个企业会员、27个地区PI协会、51个技术中心、28个培训中心、10个测试实验室CC专家指导产品认证技术白皮书国际标准专家指导产品认证技术白皮书国际标准3839工业以太网浙大中控等工业以太网浙大中控等提出的EPA（工厂控制以太网）在2007年发布现场总线国际标准IEC61158（第技术成为20种技术之一的Type14工业无线控制沈阳自动化所等提出的WIA-PA美国仪器仪表WirelessHA工业蜂工业蜂窝无线—华为在3GPP成立适用于CIoT（CellularIoT）项目组，推动低功耗广域覆盖网络技术LTE-M(LTE-MachinetoMachine)标准化，预计2016年完成—2015年，开通全球首个LTE-M技术试点华为提出现场采集解决方案4041利用平台聚集产业构建生态—三一重工三一重工工程机械的全生命周期管理平台。现在基于私有云，希望向公有云上转移，成为全行业的公共服务平台，提炼共性成为