工业物联网行业研究报告
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工业过程测量 和控制）
TC159（
自动化系统与 集成）
美国 NIST
德国 工业4.0
。。。
中国工业标准化组织
其他国家工业标准化组织
ICT标准 化组织
ISO/IEC JTC1、W3C、ITU-T、TMF、IEEE、IETF等 9
德国工业4.0标准化
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
端
智能装备 机器人 智能产品 ……
管
工厂/企业外互联 工厂/企业内互联 信息/生产系统互联 ……
云
工厂/企业内专有云 外部专有云/公有云 ……
工业/产业基础
先进材料
先进工艺
行业经验/知识/技能
其它基础…
5
我们理解的工业互联网总体架构
三大智能化闭环：智能生产控制、智能运营决策优化、消费需求与生产制造精确对接
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。
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 。
1、发布工业4.0的参考架构模型
2、2015.11，发布工业4.0标 准化路标 V2.0
• • • • •
标准化需求 参考模型 应用案例 基础 非功能性特征
• • • • •
研发和工程 通讯 增材制造 工业4.0中的人 标准化的过程
中德加强标准合作，中德智能制造/工业4.0标准工作组于12月17日召开启 动会，确定后续将加强机器人、智能制造安全保障、预防性维护、无线通 信以及国际标准化合作
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。
7
主要内容
1. 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
云计算/ 边缘计算
端 到 端 数 据 流 动
3
工业互联网的范畴
行业应用
智能制造
个性化定制 供应链协作 协同制造 …… 工业云平台 制造管理平台（实时监测、系统控制） 工业网络
智能装备
智能网连汽车 … 智能家居
工业互联网
传感终端 生产设备本体
泛在感知终端
+
先进材料
3D打印
元器件
工艺与整机 …
4
核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能
物理系统
6
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。 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
德国：工业4.0战略
工业4.0战略 工业互联网/CPS：工业4.0的核心基础
安全
应用安全
总 体 架 构
应用支撑
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。
数据安全
控制安全
标识解析 数据集成处理
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
设备安全 网络互联 产业数据 采集交换 生产 反馈控制 网络安全
括设备安全、控制安全、网络安
全、应用安全等。
—工业互联网是网络，实现机 器、物品、控制系统、信息系 统、人之间的泛在联接 —工业互联网是平台，通过工 业云和工业大数据实现海量工 业数据的集成、处理与分析 —工业互联网是新模式新业态 ，实现智能化生产、网络化协 同、个性化定制和服务化延伸
工厂外网络/ 全球互联网络
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ云计算
工厂内 网络
IT网络 OT网络
1
主要内容
1. 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
2
工业互联网内涵
工业互联网是互联网和新一 代信息技术与全球工业系统全 方位深度融合集成所形成的产 业和应用生态，是工业智能化 发展的关键综合信息基础设施 。
智能化 生产 个性化 定制 服务化 延伸 网络化 协同…
智 能 制 造 数 据 智 能 全 面 互 联
智能化生产
预测性运维
虚拟仿真
网络化协同
资产优化 智能管理 设计协作 供应协作 制造协作
个性化定制 服务化延伸
C2B定制 智能服务 ……
产品良率 智能控制
B2B定制
基于数据自决策自执行 数据采集
跨设备跨系统跨企业数据共享 数据连接与传输
基于数据的建模与智能分析 数据计算与处理
CPPS功能图层
商业 功能 信息 CPPS
2
CPPS功能视角：“资产层-集成 层-通信层-信息层-功能层-商业 层”，是智能生产能力的解构。 价值链视角：基于IEC62890， 描述零部件、机器、工厂等单元 从原型到实物的价值生成全过程 工业系统视角：基于IEC62264 和61512，将工业层级分为“现 场设备-控制设备-工段-车间-企 业”为基础，并拓展到“产品” 和“世界”，构建完整工业系统 。 工业4.0的关键是将CPPS功能( 维度1)映射到全生命周期价值链 (维度2)和工业系统(维度3)中， 实现三大集成。
用户（消费者/企业用户）
产业视角 智能化生产
企业内
互联网视角 网络化协同
企业-企业
应用
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。
个性化定制
企业-用户
服务化延伸
企业-产品
网络
数据
车间/工厂/企业 运营决策优化 产业建模、仿真与分析
10
德国工业4.0参考模型
2015年4月，《德国工业4.0实施战略》提出参考模型RAMI 4.0，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。
1
工业4.0参考模型
8
工作互联网涉及的主要标准化组织
工业标准化组织 工业标准化协会和联盟
ISA 美国 仪器 协会 HAR T通 信基 金会 FDI( 现场 设备 集成) OP C基 金 会
工业标准 化组织
（工业过程测量、 控制和自动化）
IEC TC65
（自动化系统 和集成）
ISO TC184
IIC
国标委
国标委
TC124（
TC159（
自动化系统与 集成）
美国 NIST
德国 工业4.0
。。。
中国工业标准化组织
其他国家工业标准化组织
ICT标准 化组织
ISO/IEC JTC1、W3C、ITU-T、TMF、IEEE、IETF等 9
德国工业4.0标准化
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
端
智能装备 机器人 智能产品 ……
管
工厂/企业外互联 工厂/企业内互联 信息/生产系统互联 ……
云
工厂/企业内专有云 外部专有云/公有云 ……
工业/产业基础
先进材料
先进工艺
行业经验/知识/技能
其它基础…
5
我们理解的工业互联网总体架构
三大智能化闭环：智能生产控制、智能运营决策优化、消费需求与生产制造精确对接
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。
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 。
1、发布工业4.0的参考架构模型
2、2015.11，发布工业4.0标 准化路标 V2.0
• • • • •
标准化需求 参考模型 应用案例 基础 非功能性特征
• • • • •
研发和工程 通讯 增材制造 工业4.0中的人 标准化的过程
中德加强标准合作，中德智能制造/工业4.0标准工作组于12月17日召开启 动会，确定后续将加强机器人、智能制造安全保障、预防性维护、无线通 信以及国际标准化合作
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。
7
主要内容
1. 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
云计算/ 边缘计算
端 到 端 数 据 流 动
3
工业互联网的范畴
行业应用
智能制造
个性化定制 供应链协作 协同制造 …… 工业云平台 制造管理平台（实时监测、系统控制） 工业网络
智能装备
智能网连汽车 … 智能家居
工业互联网
传感终端 生产设备本体
泛在感知终端
+
先进材料
3D打印
元器件
工艺与整机 …
4
核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能
物理系统
6
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。 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
德国：工业4.0战略
工业4.0战略 工业互联网/CPS：工业4.0的核心基础
安全
应用安全
总 体 架 构
应用支撑
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。
数据安全
控制安全
标识解析 数据集成处理
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
设备安全 网络互联 产业数据 采集交换 生产 反馈控制 网络安全
括设备安全、控制安全、网络安
全、应用安全等。
—工业互联网是网络，实现机 器、物品、控制系统、信息系 统、人之间的泛在联接 —工业互联网是平台，通过工 业云和工业大数据实现海量工 业数据的集成、处理与分析 —工业互联网是新模式新业态 ，实现智能化生产、网络化协 同、个性化定制和服务化延伸
工厂外网络/ 全球互联网络
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ云计算
工厂内 网络
IT网络 OT网络
1
主要内容
1. 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
2
工业互联网内涵
工业互联网是互联网和新一 代信息技术与全球工业系统全 方位深度融合集成所形成的产 业和应用生态，是工业智能化 发展的关键综合信息基础设施 。
智能化 生产 个性化 定制 服务化 延伸 网络化 协同…
智 能 制 造 数 据 智 能 全 面 互 联
智能化生产
预测性运维
虚拟仿真
网络化协同
资产优化 智能管理 设计协作 供应协作 制造协作
个性化定制 服务化延伸
C2B定制 智能服务 ……
产品良率 智能控制
B2B定制
基于数据自决策自执行 数据采集
跨设备跨系统跨企业数据共享 数据连接与传输
基于数据的建模与智能分析 数据计算与处理
CPPS功能图层
商业 功能 信息 CPPS
2
CPPS功能视角：“资产层-集成 层-通信层-信息层-功能层-商业 层”，是智能生产能力的解构。 价值链视角：基于IEC62890， 描述零部件、机器、工厂等单元 从原型到实物的价值生成全过程 工业系统视角：基于IEC62264 和61512，将工业层级分为“现 场设备-控制设备-工段-车间-企 业”为基础，并拓展到“产品” 和“世界”，构建完整工业系统 。 工业4.0的关键是将CPPS功能( 维度1)映射到全生命周期价值链 (维度2)和工业系统(维度3)中， 实现三大集成。
用户（消费者/企业用户）
产业视角 智能化生产
企业内
互联网视角 网络化协同
企业-企业
应用
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。
个性化定制
企业-用户
服务化延伸
企业-产品
网络
数据
车间/工厂/企业 运营决策优化 产业建模、仿真与分析
10
德国工业4.0参考模型
2015年4月，《德国工业4.0实施战略》提出参考模型RAMI 4.0，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。
1
工业4.0参考模型
8
工作互联网涉及的主要标准化组织
工业标准化组织 工业标准化协会和联盟
ISA 美国 仪器 协会 HAR T通 信基 金会 FDI( 现场 设备 集成) OP C基 金 会
工业标准 化组织
（工业过程测量、 控制和自动化）
IEC TC65
（自动化系统 和集成）
ISO TC184
IIC
国标委
国标委
TC124（