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新基建風口下，工業互聯網越來越熱鬧了。
近日，工信部公布了《工業互聯網體系架構（版本 2.0 ）》（以下簡稱“架構 2.0 ”）。架構 2.0 在繼承版本 1.0 核心理念、要素和功能體系的基礎上，從業務、功能、實施等三個角度重新定義了工業互聯網的參考架構。
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文檔來源：工業互聯網產業聯盟
工業互聯網體系架構 2.0 充分繼承了體系架構 1.0 的核心思想。
一是突出數據作為核心要素。業務視圖的數字化轉型方向、路徑與能力實質由數據所驅動，功能架構的網絡、平臺、安全服務于數據的采集、傳輸、集成、管理與分析，實施框架則核心回答了如何通過部署工業互聯網，提升現有制造系統的數據利用能力。
二是強調數據智能化閉環的核心驅動及其在生產管理優化與組織模式變革方面的變革作用。基于體系架構 1.0 提出的三大智能化閉環，體系架構 2.0 將其歸納為共性的數據優化閉環，體現其在工業互聯網系統中無處不在的特征。這一數據優化閉環既可以作用于企業現有生產和管理，使之更加精準智能，也可以作用于資源配置優化與生產方式重構，引發商業模式創新。
三是以平臺替代數據，重點體現 1.0 中數據的集成、管理與建模分析功能，形成網絡、平臺、安全三大體系，但功能內涵與 1.0 基本一致。
在意義上，主要有以下三點：
工業互聯網是實體經濟數字化轉型的關鍵支撐
工業互聯網通過與工業、能源、交通、農業等實體經濟各領域的融合，為實體經濟提供了網絡連接和計算處理平臺等新型通用基礎設施支撐；促進了各類資源要素優化和產業鏈協同，幫助各實體行業創新研發模式、優化生產流程；正推動傳動工業制造體系和服務體系再造，帶動共享經濟、平臺經濟、大數據分析等以更快速度、在更大范圍、更深層次拓展，加速實體經濟數字化轉型進程。
工業互聯網是實現第四次工業革命的重要基石
工業互聯網為第四次工業革命提供了具體實現方式和推進抓手，通過人、機、物的全面互聯，全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接，對各類數據進行采集、傳輸、分析并形成智能反饋，正在推動形成全新的生產制造和服務體系，優化資源要素配置效率，充分發揮制造裝備、工藝和材料的潛能，提高企業生產效率，創造差異化的產品并提供增值服務，加速推進第四次工業革命。
工業互聯網對我國經濟發展有著重要意義
一是化解綜合成本上升、產業向外轉移風險。通過部署工業互聯網，能夠幫助企業減少用工量，促進制造資源配置和使用效率提升， 降低企業生產運營成本，增強企業的競爭力。
二是推動產業高端化發展。加快工業互聯網應用推廣，有助于推動工業生產制造服務體系的智能化升級、產業鏈延伸和價值鏈拓展， 進而帶動產業向高端邁進。
三是推進創新創業。工業互聯網的蓬勃發展，催生出網絡化協同、規模化定制、服務化延伸等新模式新業態，推動先進制造業和現代服務業深度融合， 促進一二三產業、大中小企業開放融通發展，在提升我國制造企業全球產業生態能力的同時，打造新的增長點。
工業互聯網體系架構 2.0 包括業務視圖、功能架構、實施框架三大板塊。
有以下三個特點：
一是構建了由業務需求到功能定義再到實施架構的層層深入的完整體系。
其核心是從工業互聯網在促進產業發展中的作用與路徑出發，指引企業明確自己的數字化轉型商業目標與業務需求，進而確定其工業互聯網的核心功能與實施框架。
二是突出數據智能優化閉環的核心驅動作用。
進一步明確了工業互聯網在實現物理空間與數字空間虛實交互與分析優化中的核心作用，定義了其功能層級與關鍵要素，以此指導企業在設備、產線、企業、產業等不同層級、不同領域構建精準決策與智能優化能力，推動產業智能化發展；
三是指導行業應用實踐與系統建設。
在充分考慮企業現有基礎與轉型需求基礎上，結合國內外企業大量已開展實踐的相關經驗，提出網絡、標識、平臺和安全的實施部署方式，指導企業開展工業互聯網關鍵系統建設和技術選型。
業務視圖明確企業應用工業互聯網實現數字化轉型的目標、方向、業務場景及相應的數字化能力。
包括產業層、商業層、應用層、能力層四個層次，其中產業層主要定位于產業整體數字化轉型的宏觀視角，商業層、應用層和能力層則定位于企業數字化轉型的微觀視角。
四個層次自上而下來看，實質是產業數字化轉型大趨勢下，企業如何把握發展機遇，實現自身業務的數字化發展并構建起關鍵數字化能力；
自下而上來看，實際也反映了企業不斷構建和強化的數字化能力將持續驅動其業務乃至整個企業的轉型發展，并最終帶來整個產業的數字化轉型。
1）產業層：
“產業層”主要闡釋了工業互聯網在促進產業發展方面的主要目標、實現路徑與支撐基礎。
從發展目標看，工業互聯網通過將自身的創新活力深刻融入各行業、各領域，最終將有力推進工業數字化轉型與經濟高質量發展。 為實現這一目標，構建全要素、全產業鏈、全價值鏈全 面連接的新基礎是關鍵，這也是工業數字化、網絡化、智能化發展的核心。
基于這一新基礎，一是一批以數據為核心，提供數據采集、網絡傳輸、數據管理、建模分析、應用開發與安全保障等相關產品和解決方案的企業快速成長興起，形成一個工業 數字技術的“新產業”，并成為各行業數字化轉型的關鍵支撐；
二是各行業紛紛探索運用工業互聯網提升現有業務，形成智能化生產、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸等一系列數字化轉型的“新模式”，這之中既有數據智能對現有業務的優化提升，也有基于網絡化組織帶來的模式創新與重構；
三是伴隨產業數字化轉型的深入，將在諸如網絡眾包眾創、 制造能力交易、產融結合等領域涌現一批服務企業，形成數字化創新的“新業態”。 新產業、新模式、新業態共同構成了產業高質量發展的新動能，同時也是工業互聯網價值創造的關鍵路徑。
2）商業層：
“商業層”主要明確了企業應用工業互聯網構建數字化 轉型競爭力的愿景理念、戰略方向和具體目標。
從目標愿景來看，在數字化發展趨勢下，企業應加快依托工業互聯網來構建數字化轉型的競爭優勢，形成以數據為核心驅動的新型生產運營方式、資源組織方式與商業模式， 以支撐企業不斷成長壯大。
為實現上述目標愿景，企業可通過工業互聯網，從提升價值、創新模式和降低成本三大戰略方向進行努力。上述三大戰略方向可進一步分解和細化為若干戰術目標，如商業模式、市場需求、產品質量、生產效率、運營管 理、資源調配和交付速度等，這是工業互聯網賦能于企業的具體途徑。工業互聯網實現企業各層級要素全面互聯，對各類數據進行采集、傳輸、分析并形成智能反饋，助力企業生產效率、產品質量和運營管理提升，加快市場需求響應與交付速度，優化資源要素配置，強化商業模式創新，實現各類生產經營活動目標的提升優化。
3）應用層：
“應用層”主要明確了工業互聯網賦能于企業業務轉型 的重點領域和具體場景。
產品鏈、價值鏈、資產鏈是工業企業最為關注的三個核心業務鏈條（包括這三者所交匯的生產環節），工業互聯網賦能于三大鏈條的創新優化變革，推動企業業務層面數字化發展。
一是工業互聯網通過對產品全生命周期的連接與貫通， 強化產品設計、流程規劃到生產工程的數據集成與智能分析，實現產品鏈的整體優化與深度協同。
二是工業互聯網面向企業業務活動，一方面支撐計劃、供應、生產、銷售、服務等全流程全業務的互聯互通，另一方面面向單環節重點場景開展深度數據分析優化，從而實現全價值鏈的效率提升與重點業務的價值挖掘，。
三是工業互聯網將孤立的設備資產單元轉化為整合互聯的資產體系，支撐系統設計、建造、投產、運維、退役到報廢與回收等設備全生命周期多個環節數據集成串聯，這為設備管理難度大的企業，尤其是為重資產企業，提供輕便化、靈活化、智能化的設備管理方式和產品后服務，實現資產鏈的全面運維保障與高質量服務。
4）能力層
“能力層”描述了企業通過工業互聯網實現業務發展目 標所需構建的核心數字化能力。
企業在數字化轉型過程中需構建泛在感知、智能決策、敏捷響應、全局協同、動態優化五類工業互聯網核心能力，以支撐企業在不同場景下的具體應用實踐。具體來說：
一是通過廣泛部署感知終端與數據采集設施，實現全要素、全產業鏈、全價值鏈狀態信息的全面深度實時監測，打造企業泛在感知能力；
二是基于泛在感知形成的海量工業數據，通過工業模型與數據科學的融合開展分析優化，并作用于設備、產線、企業等各領域，形成企業智能決策能力；
三是基于實現信息數據的充分與高效集成，打通企業內、企業間以及企業與客戶，提升企業對市場變化和需求的響應速度和交付速度，形成企業敏捷響應的能力；
四是基于泛在感知、全面連接與深度集成，在企業內實現研發、生產、管理等不同業務的協同，探索企業運行效率最優，在企業外實現各類生產資源和社會資源的協同，探索產業配置效率最優，最終建立全局協同的能力；
五是通過對物理系統的精準描述與虛實聯動，建立數字孿生，在監控物理系統同時，能夠在線實時對物理系統的運行進行分析優化，使企業始終在最優狀態運行，形成動態優化的能力。
功能架構明確企業支撐業務實現所需的核心功能、基本原理和關鍵要素。
工業互聯網以數據為核心，數據功能體系主要包含感知控制、數字模型、決策優化三個基本層次，以及一個由自下而上的信息流和自上而下的決策流構成的工業數字化應用優化閉環。
在工業互聯網的數據功能實現中，數字孿生已經成為關鍵支撐，通過資產的數據采集、集成、分析和優化來滿足業務需求，形成物理世界資產對象與數字空間業務應用的虛實映射，最終支撐各類業務應用的開發與實現。
1）感知控制
感知控制層構建工業數字化應用的底層“輸入-輸出”接口，包含感知、識別和控制、執行四類功能。
感知是利用各類軟硬件方法采集蘊含了資產屬性、狀態及行為等特征的數據，例如用溫度傳感器采集電機運行中的溫度變化數據。
識別是在數據與資產之間建立對應關系，明確數據所代表的對象，例如需要明確定義哪一個傳感器所采 集的數據代表了特定電機的溫度信息。
控制是將預期目標轉化為具體控制信號和指令，例如將工業機器人末端運動轉化各個關節處電機的轉動角度指令信號。
執行則是按照控制信號和指令來改變物理世界中的資產狀態，既包括工業設備機械、電氣狀態的改變，也包括人員、供應鏈等操作流程和組織形式的改變。
2）數字模型
數字模型層包含數據集成與管理、數據模型和工業模型構建、信息交互三類功能。
數據集成與管理將原來分散、雜亂的海量多源異構數據整合成統一、有序的新數據源，為后續分析優化提供高質量數據資源，涉及到數據庫、數據湖、數據清洗、元數據等技術產品應用。
數據模型和工業模型構建是綜合利用大數據、人工智能等數據方法和物理、化學、材料等各類工業經驗知識，對資產行為特征和因果關系進行抽象化描述，形成各類模型庫和算法庫。
信息交互是通過不同資產之間數據的互聯互通和模型的交互協同，構建出覆蓋范圍更廣、智能化程度更高的“系統之系統”。
3）決策優化層
決策優化層主要包括分析、描述、診斷、預測、指導及應用開發。
分析功能借助各類模型和算法的支持將數據背后隱藏的規律顯性化，為診斷、預測和優化功能的實現提 供支撐，常用的數據分析方法包括統計數學、大數據、人工智能等。
描述功能通過數據分析和對比形成對當前現狀、存在問題等狀態的基本展示，例如在數據異常的情況下向現場工作人員傳遞信息，幫助工作人員迅速了解問題類型和內容。
診斷功能主要是基于數據的分析對資產當前狀態進行評估， 及時發現問題并提供解決建議，例如能夠在數控機床發生故障的第一時間就進行報警，并提示運維人員進行維修。
預測功能是在數據分析的基礎上預測資產未來的狀態，在問題還未發生的時候就提前介入，例如預測風機核心零部件壽命，避免因為零部件老化導致的停機故障。
指導功能則是利用數據分析來發現并幫助改進資產運行中存在的不合理、低效率問題，例如分析高功耗設備運行數據，合理設置啟停時間， 降低能源消耗。
實施框架描述各項功能在企業落地實施的層級結構、軟硬件系統和部署方式。
工業互聯網實施框架是整個體系架構 2.0 中的操作方案， 解決“在哪做”、“做什么”、“怎么做”的問題。當前階段工業互聯網的實施以傳統制造體系的層級劃分為基礎，適度考慮未來基于產業的協同組織，按“設備、邊緣、企業、產業” 四個層級開展系統建設，指導企業整體部署。
設備層對應工業設備、產品的運行和維護功能，關注設備底層的監控優化、 故障診斷等應用；
邊緣層對應車間或產線的運行維護功能，關注工藝配置、物料調度、能效管理、質量管控等應用；
企業層對應企業平臺、網絡等關鍵能力，關注訂單計劃、績效 優化等應用；產業層對應跨企業平臺、網絡和安全系統，關 注供應鏈協同、資源配置等應用。
工業互聯網的實施重點明確工業互聯網核心功能在制造系統各層級的功能分布、系統設計與部署方式，通過“網絡、標識、平臺、安全”四大實施系統的建設，指導企業實現工業互聯網的應用部署。
其中，網絡系統關注全要素、全系統、全產業鏈互聯互通新型基礎設施的構建；
標識系統關注標識資源、解析系統等關鍵基礎的構建；
平臺系統關注邊緣系統、企業平臺和產業平臺交互協同的實現；安全系統關注安全管控、態勢感知、防護能力等建設。
1）網絡實施框架
工業互聯網網絡建設目標是構建全要素全系統全產業鏈互聯互通的新型基礎設施。從實施架構來看，在設備層和邊緣層建設生產控制網絡，在企業層建設企業與園區網絡， 在產業層國家骨干網絡，全網構建信息互操作體系。
2）標識實施框架
工業互聯網標識實施貫穿設備、邊緣、企業和產業四個層面，形成了以設備層和邊緣層為基礎，以企業層和產業層節點建設為核心的部署架構。
3）平臺實施框架
工業互聯網平臺部署實施總體目標是打造制造業數字 化、網絡化、智能化發展的載體和中樞。其實施架構貫穿設備、邊緣、企業和產業四個層級，通過實現工業數據采集、 開展邊緣智能分析、構建企業平臺和打造產業平臺，形成交 互協同的多層次、體系化建設方案。
4）安全實施框架
安全實施框架體現了工業互聯網安全功能在“設備、邊 緣、企業、產業”的層層遞進，包括邊緣安全防護系統、企業安全防護系統和企業安全綜合管理平臺，以及省/行業級安全平臺和國家級安全平臺。
工業互聯網技術體系是支撐功能架構實現、實施架構落地的整體技術結構，其超出了單一學科和工程的范圍，需要將獨立技術聯系起來構建成相互關聯、各有側重的新技術體系，在此基礎上考慮功能實現或系統建設所需重點技術集合。 同時，以人工智能、5G 為代表的新技術加速融入工業互聯網， 不斷拓展工業互聯網的能力內涵和作用邊界。
工業互聯網的核心是通過更大范圍、更深層次的連接實現對工業系統的全面感知，并通過對獲取的海量工業數據建模分析，形成智能化決策，其技術體系由制造技術、信息技術以及兩大技術交織形成的融合性技術組成。
制造技術和信息技術的突破是工業互聯網發展的基礎，例如增材制造、現代金屬、復合材料等新材料和加工技術不斷拓展制造能力邊 界，云計算、大數據、物聯網、人工智能等信息技術快速提 升人類獲取、處理、分析數據的能力。制造技術和信息技術 的融合強化了工業互聯網的賦能作用，催生工業軟件、工業 大數據、工業人工智能等融合性技術，使機器、工藝和系統的實時建模和仿真，產品和工藝技術隱性知識的挖掘和提煉 等創新應用成為可能。
工業互聯網技術體系要支撐實施框架解決“在哪做”、 “做什么”、“怎么做”的問題，其核心在于推動重點技術率先嵌入到工業互聯網實施系統中，進而帶動發揮整體技術體系的賦能作用。隨著新一代信息技術的自身發展和面向工業 場景的二次開發，5G、邊緣計算、區塊鏈、工業人工智能、 數字孿生成為影響工業互聯網后續發展的核心重點技術和 不可或缺的組成部分。
體系架構 2.0 的行業實踐主要包含以下三個方面：
一是結合業務視圖樹立企業轉型的業務場景與目標。通過行業特點、發展階段、環境形勢、問題痛點等方面梳理，確立解決痛點應聚焦的應用場景和參與主體，厘清該場景下行業轉型方向、企業戰略和商業目標、業務場景范圍、核心能力需求。
二是結合功能架構設計該業務場景的核心功能和支撐能力。基于企業自身基礎與目標場景的差距，應明確企業在感知控制層、數字模型層和決策優化層重點建設能力，進一步設計支撐能力所需的功能載體（網絡、平臺、安全），構建功能載體所需的功能層級和功能板塊。
三是結合實施框架設計業務場景下的實施要素與關鍵技術。基于行業傳統制造架構和企業當前基礎改造實施框架， 設計場景部署層級和每個層級的實施要素，面向“網絡、標識、 平臺、安全”四大實施要素，明確實施核心，詳細展開實施所需設備、裝置、系統等軟硬件組成，以及關鍵支撐技術，為進一步技術選型和系統部署作參考。 通過以上行業應用梳理與實施方案構建，可初步形成特定場景下工業互聯網的建設思路和主要路徑，為企業工業互聯網應用提供參考，為行業工業互聯網推廣應用提供系統性指南。
當前架構 2.0 在工業互聯網應用探索中已開始發揮重要引領作用，為政府、企業、科研機構、投資者等各方提供指引和參考。
一方面，一批工業互聯網企業已基于架構 2.0 開展對標，持續完善自身技術、產品和服務能力，構建以工業互聯網為核心的業務體系。
另一方面，石化、鋼鐵、船舶等多個行業結合架構 2.0 ，成功推進自身行業應用和系統建設，探索行業特色轉型路徑，引領行業整體高質量發展。同時，產業創新生態在架構 2.0 指引下走向壯大，5G、大數據、人工智能、區塊鏈、邊緣計算等技術創新活躍，融合型產品和解決方案不斷涌現，有力支撐新興產業與服務體系構建。
下一步，工業互聯網產業聯盟將繼續深化和完善架構2.0內涵，聯合重點行業共同開展行業架構設計、應用推廣與產業生態培育，探索形成各行業工業互聯網發展模式和路徑，深入推進我國工業互聯網創新發展。此外，聯盟還將推動架構 2.0 與國際主流架構的對接互認，不斷擴大國際影響力。
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