离散制造企业工业互联网平台发展模式分析.pdf

1序言

在“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”的发展趋势下，以

工业互联网为核心的数字化转型为我国制造业升级提供了强大动力。工业互联网

由网络、平台和安全三大体系构成[1]，其中，工业互联网平台是工业互联网的核

心，是连接设备、软件、工厂、产品和人等工业全要素的枢纽，是海量工业数据

采集、汇聚、分析和服务的载体，是支撑工业资源泛在连接、弹性供给和高效配

置的中枢，是智能制造时代的关键基础设施。工业互联网平台的建设和实施，需

要充分考虑产业发展趋势，从技术实现、业务组织、企业管理和人才培养等不同

视角来分析工业互联网平台模式和架构，经过一个反复迭代、动态优化和不断演

进的过程，实现工业互联网平台的生态化发展，推动两化融合迈向新的阶段。

2离散制造工业互联网平台模式分析

离散制造企业的生产效率不像流程制造企业主要由设备产能决定，而是很大

程度上取决于资源要素配置的合理性。相同规模和硬件设施的两个企业因管理水

平不同，可能导致生产效率的巨大差异。从这个意义上来说，离散制造企业通过

实施工业互联网转型来提升竞争力更具潜力。建设面向离散制造的工业互联网平

台，需要充分考虑离散制造特点，融合云计算、物联网等新兴信息技术，合理规

划工业互联网平台运行模式。

与传统互联网平台相比，工业互联网平台有诸多明显区别。应用场景方面，

互联网平台主要部署在云端服务器中，主要连接的主体是个人计算机（PC）、手

机等终端设备，提供网页、视频、游戏和数据存储等服务，应用场景相对简单。

而工业互联网平台需要实现人、机和物等各类工业要素的实时连接与智能交互，

连接种类、数量更多，提供工业业务流程管理和产品全生命周期服务，场景更为

复杂；技术需求方面，互联网平台突出体现为“尽力而为”的服务方式，对服务响

应、网络时延和可靠性等要求不严格，但工业互联网平台直接涉及生产过程控制，

网络和服务性能上要求低时延、确定性、高可靠性和高安全性。

由于互联网平台的应用场景相对简单，所以比较容易提炼出较多的共性需求，

由此诞生了多种云服务平台模式，典型的云服务模式被划分为3种：IaaS

（InfrastructureasaService，基础设施即服务）、PaaS（Platform-as-a-Service，

平台即服务）和SaaS（Software-as-a-Service，软件即服务）。当前工业互联

网平台的建设大多借鉴或者沿用了PaaS和SaaS服务模式，寄希望于发掘和整合

工业生产过程中的共性需求，结合云服务相关技术栈开发诸多工业应用，形成工

业互联网服务套件，供企业组合搭配应用。但是，由于工业互联网应用场景更加

复杂，尤其是涉及机器、物料等要素的连接，所以工业互联网平台更多注重边缘

层设备接入和数据采集，因此，工业互联网企业通常会提供配套的边缘网关设备，

通过协议转换实现生产现场的“万物互联”。目前，业界基本已形成智能终端（边

缘网关）+云架构平台+工业APP的工业互联网平台架构模式。

现有工业互联网平台解决方案，大都支持公有云、私有云两种部署方式。公

有云方式下业务功能大多数运行在平台提供商的远程服务器中，这种方式可以为

企业节省大量的运维成本。私有云方式是在企业内部服务器部署工业互联网平台，

这种方式可以实现网络隔离，有效保护私有数据的安全，同时，数据传输的高带

宽、低时延和高可靠性要求都比较容易得到满足。离散制造企业通常以车间、生

产线的形式组织生产，生产过程控制的动态性、不确定性较强，生产现场数据呈

现大数据的5V特点。由于数据传输的时延、带宽需求高，所以离散制造企业更

加适合私有云方式部署工业互联网平台。

从功能的角度分析，离散制造企业希望工业互联网平台能够提供生产监控、

业务系统和企业管理等功能的一站式解决方案，也就是说，工业互联网平台是传

统SCADA、MES和ERP等多个系统功能的集合体。然而，由于离散制造现场设

备的多样性，导致边缘层数据交互需求极其碎片化，工业互联网平台与设备层之

间数据采集和指令传递不仅存在巨大的障碍，使工业现场数据采集的时效性降低，

而且工业互联网平台中的工业APP产生的各种决策指令难以传递至现场加工设备。

因此，工业互联网平台应该与底层设备控制系统协同开发，工业互联网企业应该

不仅提供边缘网关设备用于数据采集，还应该提供边缘控制器用于生产设备的控

制。

综合上述分析，面向离散制造的工业互联网平台发展模式应当具有如下特征。

（1）边缘层工业互联网平台提供基于边缘网关的工业数据采集和基于边缘

控制器的设备控制。

（2）企业层以私有云部署工业PaaS平台+工业APP的方