工业互联网体系架构_工业互联网 | 工业互联网体系架构概貌

为了推动工业互联网的发展，各个国家的工业互联网联盟纷纷推出了自己的工业互联网参考架构模型，用以指导相关标准体系建设及产业推进。下面简单介绍一下美国、德国和中国的参考架构模型。体系架构非常庞大，本文只介绍整体结构，后续将分别详细介绍业务指南、功能框架、技术框架及实施框架。

关键词：工业互联网参考架构 美国IIRA 德国RAMI4.0

SO/IEC/IEEE 42010-2011标准

ISO/IEC/IEEE 42010-2011是用于描述系统架构的一套标准，它定义了架构视图、架构描述及架构语言，用以指导一个具体系统架构的表述方式。工业互联网参考架构的定义遵循该标准。

美国工业互联网参考架构IIRA

2015年6月美国工业互联网联盟（IIC）发布了《工业互联网参考架构IIRA》1.0版本。按照ISO/IEC/IEEE42010-2011关于架构描述的标准，参考架构包括商业视角、使用视角、功能视角和实施视角四个层级，并论述了系统安全、信息安全、弹性、互操作性、连接性、数据管理、高级数据分析、智能控制、动态组合九大系统特性。经过几年的改进和修订，目前最新版本为1.9。

图一 美国工业互联网参考架构

德国工业互联网参考架构RAMI4.0

2015年3月德国工业4.0工作组正式发布了工业4.0参考架构模型（RAMI4.0），它从产品生命周期/价值链、层级和架构等级三个维度，分别对工业4.0进行多角度描述的一个框架模型。

RAMI4.0的第一个维度，是在IEC 62264企业系统层级架构的标准基础之上，补充了产品或工件的内容，并由企业内部厂拓展至“企业外部互联”，从而体现工业4.0针对产品服务和企业协同的要求。第二个维度是信息物理系统的核心功能，以各层级的功能来进行体现，分为业务层、功能层、信息层、通信层、集成层、资产层（机器、设备、零部件等）。第三个维度是价值链，即以产品全生命周期视角出发，描述了以零部件、机器和工厂为典型代表的工业要素从虚拟原型到实物的全过程。

图二 德国工业参考模型

中国工业互联网体系架构

中国工业互联网产业联盟在参考美国工业互联网参考架构IIRA、德国RAMI4.0、日本IVRA的基础上于2016年8月发布了《工业互联网体系架构1.0》。其后在不断总结经验的基础上修订完善，于2019年8月发布了《工业互联网体系架构2.0》。

整个体系框架由以下四部分组成：

业务指南：体现工业互联网产业目标、商业价值、数字化能力及业务场景。

功能框架：明确支持业务实现的功能包括基本要素、功能模块、交互关系和作用范围。

实施框架：描述实现功能的软硬件部署，明确系统实施的层级结构、承载结构、关键软硬件和作用关系。

技术框架：汇聚支撑工业互联网业务、功能、实施所需要的软硬件技术。

图三 中国工业互联网体系架构

工业互联网业务指南总体视图：业务指南框架由产业级、企业级、应用级及场景级组成，不同层级的人关注点不一样。

图四 中国工业互联网体系业务指南框架

工业互联网功能架构总体视图：功能框架由网络、安全、数据、平台等核心功能及行业解决方案、实施层级组成。

图五 中国工业互联网体系架构

工业互联网实施框架视图：框架由网络、安全、数据、应用等功能组件的实施，以及在产业层级、企业级、边缘层级、设备层的部署方式。

图六 中国工业互联网体系架构

主要参考文献

• 《工业互联网体系架构报告1.0》中国工业互联网产业联盟 2016年8月

• 《工业互联网体系架构2.0》中国工业互联网产业联盟 2019年8月

• 《美国工业互联网参考架构》

• 《Reference Architechture Model Industries 4.0》

肖鹏

AMT事业合伙人

数字化转型专家、产业互联网、工业互联网研究学者，中国人民大学商学院MBA企业家导师，EMBA企业家考官

先后担任顺丰商业副总裁、CTO，新奥集团信息中心副总经理、IBM 首席咨询顾问（首席架构师）。有28年的信息技术经验，其中15年的机械制造业、5年的能源行业、8年的互联网行业。设计过多个大型企业架构，管理实施过多个大型IT建设项目。