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主讲：徐伟2021/4/80现代信息技术时代论坛系列讲座No.2020004绍兴职业技术学院目录2021/4/81一、工业互联网发展概述二、中国制造2025三、工业互联网的概念四、工业互联网体系架构五、业务视图六、功能架构七、实施框架八、工业互联网技术体系一、工业互联网发展概述•2012年，通用电气公司提出了工业互联网革命，GE总裁伊梅尔特在其演讲中称，一个开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来。工业互联网的目标是升级那些关键的工业领域。•2013年，德国提出的“工业4.0战略”，通用电气提出的“工业互联网”被称为美国版工业4.0。•2015年3月5日，李克强在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。•2015年5月19日，国务院正式印发《中国制造2025》。•2018年6月初，中国工业和信息化部正式发布《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》和《工业互联网专项工作组2018年工作计划》。2021/4/82世界工业发展历史1860年代-19世纪中19世纪中-20世纪初20世纪四五十年代-现在现在-未来工业1.0机械化工业2.0电气化工业3.0数字化工业4.0智能化与网络化3工业4.0四化特征数字化网络化自动化智能化工业4.04亚洲四小龙•西方国家因为金融和服务业发达（投入少产出多，而且低污染），对生产制造的利润看不上眼了，就把制造业丢给贫穷的国家和地区。一开始是丢给了韩国、新加坡、中国台湾和中国香港。•这些地区凭借着这些劳动密集型的加工产业，在短时间内实现了经济的腾飞，一跃成为全亚洲发达富裕的亚洲四小龙，推高了当地的地价和人力成本。•西方就将目光转到了刚刚改革开放的中国，因为那里人力成本低、地皮及厂房建设成本也低。2021/4/85改革开放的中国•改革开放四十年，中国为世界提供了大量的价格低廉的劳动密集型的产品，世界各国也从廉价的产品获利，大家都很满意，由于2007年以来美国的次贷危机让西方国家，特别是美国意识到一个国家不能仅仅靠金融和服务业作为主业，于是便产生工业和制造业重新回归西方的想法与政策。•但是他们又看到那些劳动密集型的工业，在他们高成本的国家是不可能存活的，便将目光聚焦于高端制造业，于是提出了工业互联网，期望将这些高端技术密集制造业作为他们工业和制造业回归的重器。2021/4/86美国的忌惮•让美国意想不到的是，中国在过去四十年从事劳动密集型的生产基础之上，已逐渐建立起世界上门类最齐全的工业体系。•中国是唯一一个拥有联合国产业分类目录中所有工业门类的国家，中国有数千种工业产品的产量居世界首位，其中大量产品的产量占到全球一半以上。•而中国还在不断追求创新，更是提出未来三十年中国制造的宏伟蓝图--中国制造2025。•然而，国际贸易产生的条件是国家分工，一旦美国发现，中美两国在国际分工之中趋于一致时，你说他能不着急么？俗话说带出了徒弟饿死了师傅，美国认为中国要从美国碗里抢饭吃了。2021/4/87二、中国制造2025中国制造2025，以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化网络化智能化制造为主线。主要包括八项战略对策：推行数字化网络化智能化制造；提升产品设计能力；完善制造业技术创新体系；强化制造基础；提升产品质量；推行绿色制造；培养具有全球竞争力的企业群体和优势产业：发展现代制造服务业。2021/4/88中国制造20259首次提出一个网络，二个主题，三个集成一个网络•CPS网络两个主题•智能工厂•智能生产三个集成•纵向集成•端到端集成•横向集成10信息物理网络系统（CPS）11智慧工厂与智能生产智能生产系统实时感知优化决策动态执行12三个集成2021/4/813端到端集成就是把所有该连接的端头（点）都集成互联起来，通过价值链上不同端口的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期管理和服务。端到端集成（产业链）在智能工厂内部，通过纵向集成，把传感器、各层次智能机器、工业机器人、智能车间与产品有机的整合在一起。纵向集成（车间）横向集成通过互联网、物联网、云计算、大数据、移动通信等等全新技术手段，对分布式的智能生产资源进行高度的整合，从而构建起在网络基础上的智能工厂间的集成。横向集成（生态）工业互联网纳入“新基建”•新基建，即新型基础设施建设•新基建是智慧经济时代贯彻新发展理念，吸收新科技革命成果，实现国家生态化、数字化、智能化、高速化、新旧动能转换与经济结构对称态，建立现代化经济体系的国家基本建设与基础设施建设。•新基建主要包括5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域。2021/4/814“新基建”历程•2018年12月19日至21日，中央经济工作会议在北京举行，会议重新定义了基础设施建设，把5G、人工智能、工业互联网、物联网定义为“新型基础设施建设”。•2019年7月30日，中共中央政治局召开会议，提出“加快推进信息网络等新型基础设施建设”。•2020年3月，中共中央政治局常务委员会召开会议提出，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。•2020年5月7日，上海市出台《上海市推进新型基础设施建设行动方案（2020-2022年）》。未来三年实施的第一批总投资约2700亿。•2020年5月22日，《2020年国务院政府工作报告》提出，重点支持“两新一重”（新型基础设施建设，新型城镇化建设，交通、水利等重大工程建设）建设。2021/4/815三、工业互联网的概念工业互联网（IndustrialInternet）——开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来，属于泛互联网的目录分类。它是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。工业互联网贯穿工业生产的设计、工艺、生产、管理、服务等全生命周期，使工业系统具备描述、诊断、预测、决策、控制等智能化功能。通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接。2021/4/816工业互联网的意义•工业互联网是实体经济数字化转型的关键支撑。•工业互联网是实现第四次工业革命的重要基石。•工业互联网对我国经济发展有着重要意义。①化解综合成本上升、产业向外转移风险。②推动产业高端化发展。智能化升级、产业链延伸和价值链拓展③推进创新创业。催生出网络化协同、规模化定制、服务化延伸等新模式新业态，推动先进制造业和现代服务业深度融合，促进一二三产业、大中小企业开放融通发展。2021/4/817工业互联网的特点多源性获取，数据分散，非结构化数据比例大数据蕴含信息复杂，关联性强持续采集，具有鲜明的动态时空特性采集、存贮、处理实时性要求高与具体工业领域密切相关18数据来源机器设备采集数据•传感器•仪表盘•BUS企业内部管理系统数据•ERP•供销存•客户关系企业外部相关数据•客户需求•物流•政策数据19工业互联网大数据的构成20工业大数据数字化设计CAD/CAE/CAM办公业务OA/Email数字化制造MES电子商务客户关系管理CRM数字化管理ERP产品运营服务MRO产品数据管理PDM/PLM制造设备通信接口数据中心Internet客户供应商同类企业工业大数据能解决什么问题？211.第一个层次，解决可见问题2.第二个层次，预防可见问题3.第三个层次，解决不可见问题4.第四个层次，预防不可见问题四、工业互联网体系架构•2016年8月，中国工业互联网产业联盟发布了《工业互联网体系架构(版本1.0)》。•体系架构1.0提出工业互联网网络、数据、安全三大体系，其中“网络”是工业数据传输交换和工业互联网发展的支撑基础，“数据”是工业智能化的核心驱动，“安全”是网络与数据在工业中应用的重要保障。•体系架构1.0形成智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等四大应用模式。2021/4/822体系架构1.0总体框架2021/4/823•工业互联网重点构建三大优化闭环：①面向机器设备运行优化的闭环②面向生产运营决策优化的闭环③面向企业协同、用户交互与产品服务优化的全产业链、全价值链的闭环。工业互联网体系架构(版本2.0)•2020年4月，中国工业互联网产业联盟发布了《工业互联网体系架构(版本2.0)》。1.体系架构2.0仍突出数据作为核心要素。2.体系架构2.0仍强调数据智能化闭环的核心驱动及其在生产管理优化与组织模式变革方面的变革作用。3.体系架构2.0继承了1.0的三大功能体系。以平台替代数据，重点体现1.0中数据的集成、管理与建模分析功能，形成网络、平台、安全三大体系，但功能内涵与1.0基本一致。2021/4/824体系架构2.0更新部分•在架构设计内容和要素方面，体系架构2.0充分参考了工业、软件和通信等领域具有代表性的架构。1.充分参考了主流的架构设计方法论，包括以ISO/IEC/IEEE42010为代表的系统与软件工程架构方法论，和以开放组体系结构框架(TOGAF)、美国国防部体系架构框架(DODAF)为代表的企业架构方法论，以提升架构设计的科学性和体系性;2.借鉴现有相关参考架构的设计理念与关键要素，包括以工业互联网参考架构(IIRA)为代表的软件架构，以工业4.0架构(RAMI4.0)和工业价值链参考架构(IVRA)为代表的工业架构，和以物联网参考架构(ISO/IEC30141)为代表的通信架构。2021/4/825工业互联网体系架构2.0•工业互联网体系架构2.0包括业务视图、功能架构、实施框架三大板块。1.以商业目标和业务需求为牵引。2.明确系统功能定义与实施部署方式。3.自上向下、层层细化和深入。2021/4/8261-业务视图2-功能架构3-实施框架技术体系需求能力支撑需求引导需求构建工业互联网体系架构2.0三大板块业务视图•明确了企业应用工业互联网实现数字化转型的目标、方向、业务场景及相应的数字化能力。功能架构•明确企业支撑业务实现所需的核心功能、基本原理和关键要素。实施框架•描述各项功能在企业落地实施的层级结构、软硬件系统和部署方式。2021/4/827五、业务视图2021/4/828业务视图包括产业层、商业层、应用层、能力层四个层次，其中产业层主要定位于产业整体数字化转型的宏观视角，商业层、应用层和能力层则定位于企业数字化转型的微观视角。（一）业务视图-产业层•“产业层”主要阐释了工业互联网在促进产业发展方面的主要目标、实现路径与支撑基础。•从发展目标看，工业互联网通过将自身的创新活力深刻融入各行业、各领域，最终将有力推进工业数字化转型与经济高质量发展。•新产业、新模式、新业态共同构成了产业高质量发展的新动能，同时也是工业互联网价值创造的关键路径。•构建全要素、全产业链、全价值链全面连接的新基础是关键，这也是工业数字化、网络化、智能化发展的核心。全面连接可以显著提升了数据采集、集成管理与建模分析的水平。2021/4/829新产业、新模式、新业态新产业•数据采集、网络传输、数据管理、建模分析、应用开发与安全保障等相关产品和解决方案。新模式•智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等一系列数字化转型。新业态•网络众包众创、制造能力交易、产融结合等领域的数字化创新现象。2021/4/830业务视图-商业层•商业层主要明确了企业应用工业互联网构建数字化转型竞争力的愿景理念、战略方向和具体目标。•商业层主要面向CEO等企业高层决策者，用以明确在企业战略层面，如何通过工业互联网保持和强化企业的长期竞争优势。•企业可通过工业互联网，从提升价值、创新模式和降低成本三大战略方向进行努力。2021/4/831提升价值、创新模式和降低成本提升价值•工业互联网可以帮助企业更好对接客户，通过产品创新实现更高附加价值。创新模式•工业互联网可以推动企业由卖产品走向卖服务，创造新的业务模式和收入来源，甚至进一步实现生产、服务与信贷、保险、物流等其他领域的创新融合，进一步释放数据价值红利。降低成本•工业互联网通过数据驱动的智能，可以帮助企业在提高生产效率、减少停机与不良品、减少库存等一系列关键环节和场景发挥作用。2021/4/832