工业物联网

2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3工业互联网内涵个性化定制网络化协同…服务化延伸工厂外网络/全球互联网络工厂内网络IT网络OT网络云计算/边缘计算云计算智能化生产端到端数据流动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。—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4工业互联网的范畴先进材料3D打印元器件工艺与整机…生产设备本体传感终端工业网络制造管理平台（实时监测、系统控制）行业应用工业云平台+智能装备泛在感知终端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5核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能智能控制资产优化虚拟仿真智能化生产服务化延伸设计协作供应协作制造协作智能服务全面互联端管云网络化协同个性化定制C2B定制数据采集数据连接与传输数据计算与处理数据智能产品良率预测性运维智能装备机器人智能产品……工厂/企业外互联工厂/企业内互联信息/生产系统互联……工厂/企业内专有云外部专有云/公有云……先进材料先进工艺其它基础…行业经验/知识/技能基于数据自决策自执行跨设备跨系统跨企业数据共享基于数据的建模与智能分析B2B定制……智能制造智能管理工业/产业基础6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智能化生产企业内网络化协同企业-企业个性化定制企业-用户服务化延伸企业-产品应用物理系统数据网络安全设备安全数据安全控制安全应用安全网络互联应用支撑标识解析产业视角互联网视角产业数据采集交换生产反馈控制数据集成处理产业建模、仿真与分析车间/工厂/企业运营决策优化网络安全数据：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。总体架构用户（消费者/企业用户）7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。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。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。8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9工作互联网涉及的主要标准化组织IECTC65（工业过程测量、控制和自动化）ISOTC184（自动化系统和集成）国标委TC124（工业过程测量和控制）国标委TC159（自动化系统与集成）工业标准化组织工业标准化协会和联盟中国工业标准化组织工业标准化组织ISO/IECJTC1、W3C、ITU-T、TMF、IEEE、IETF等ISA美国仪器协会HART通信基金会FDI(现场设备集成)OPC基金会IIC美国NIST。。。德国工业4.0其他国家工业标准化组织ICT标准化组织10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11德国工业4.0参考模型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。商业功能信息通信集成资产123工业4.0参考模型CPPS功能图层CPPS功能工业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。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。12工业互联网联盟（IIC）-总体情况•2014年4月成立•IIC由GE、IBM、Intel、AT&T、思科五家单位发起•IIC由对象管理组织(ObjectManagementGroup,OMG)管理•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指导委员会IIC工作人员市场组安全工作组技术工作组测试床工作组商业生命周期战略及解决方案组13工业互联网联盟（IIC）--主要进展•成果发布•应用案例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目前IIC已通过的应用案例共22个，累计应用案例35个链接：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•城市智慧供水（威派格+新思维+信通院）•生产质量管理（华为+海尔+中国电信+信通院）•测试床14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。商业视角使用视角功能视角实现视角确定利益相关者，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实现功能要素的关键技术、通信方式和生命周期流程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。利益相关方决策者产品经理操作者系统工程师程序员或相关组织工业互联网的总体架构architecture15美国工业互联网参考架构-功能视角数据信息流决策任务流工业互联网系统功能架构边缘实时优化全系统深度优化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。−控制域是实现信息世界与物理世界交互的关键。−信息域具备数据汇集、分析、分发功能，是其它模块优化的核心驱动。2.数据信息流与决策任务流3.实时闭环与深层优化闭环CPS架构中能够更好体现控制模块、运营模块、应用模块、商业模块的原始数据均会汇集到信息模块进行集中处理分析，形成相关优化信息反馈给各个模块；决策和任务由上至下传递，现有工业系统层级能够满足由上至下的决策控制。依托边缘计算分析，形成的实时控制闭环依托高性能的综合数据分析处理，形成的更深层次的工业系统优化闭环物理实体16IIC加速全球化布局与德国开展参考架构对接美国（IIC总部）中国日本印度德国推动成立国家分部组织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已成立17IEC：工业网络及工控安全标准化为主工业通信网络通信协议IEC61158-X工业无线通信网络IEC62591(WirelessHart)IEC62601(WIA-PA)IEC62734(ISA100.11a)功能安全IEC61508过程工业功能安全IEC61511设备行规IEC61784-1IEC61784-2功能安全行规IEC61784-3网络信息安全IEC61784-4安装规范IEC61784-5高可用性IEC62439网络与系统安全IEC62443工业控制系统通信网络安装IEC61918无线共存IEC62657IEC的工业互联网标准化基础已有主要标准示意图•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18ISO：工业自动化系统集成标准为主ISOTC184物理设备控制分技术委员会（SC1）机器人与机器人装备分技术委员会（SC2）工业数据分技术委员会（SC4）体系结构、通信和集成框架分技术委员会（SC5）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，•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19小结•美德等都非常重视标准化工作，也非常重视发挥产业力量德国标准化学会（DIN）和德国电气电工信息技术委员会（DKE）工业4.0协调组、德国工业4.0理事会美国产业驱动成立工业互联网联盟IIC•主要标准化方向涉及总体标准（需求、参考架构、业务用例、安全等）智能装备/产品标准。IEC/TC65、ISO/TC184等推动工业用传感器、测量仪表、服务机器人等标准，云管端模式发展，装备标准需统筹考虑工业软件（包括嵌入式终端操作系统等）标准网络互联标准。传统工业现场总线和工业以太网标准并存，未来面向无线化、IP化的网络互联技术和产品标准将成为重点数据标准：数据描述、数据集成协议（语法、语义）、数据平台等相关标准安全标准。安全体系以及设备、网络、数据、服务等安全相关标准20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21工业互联网标准体系（草案）221、设备/产品集成接入生产装备传感器执行器PLC生产线传感器执行器PLC网关/智能设备/大型控制设备生产装备生产线传感器执行器嵌控传感器执行器嵌