2.1 工业互联网网络体系架构

网络、数据及安全是工业和互联网共同的基础和支撑，其中网络是工业系统与数据传输的媒介，包括网络互联体系、地址与标识解析系统，以及应用支撑体系。

2.1.1 网络互联体系

工业互联网网络体系分为工厂内部网络和外部网络两种。

工业互联网中的工厂内部网络方案主要包括5个环节。

第一个是工厂IT网络。无论是适应互联网发展，还是工厂内生产监控终端的接入，这两者都要求制造企业工厂IT网络应该支持IPv6（互联网协议第六版）或IPv4（互联网协议第四版）/IPv6双栈。

第二个是工厂OT（Operation Technology，操作技术）网络。现场总线已经成为过去，工业以太网将是未来操作的新趋势，实现“e网到底”。同时，制造企业还应在以太网的基础上延伸实现智能机器、传感器、执行器等设备的IP化或IPv6化。

第三个是智能机器与生产品的连接。智能机器、传感器、生产品等生产设备与产品与IT网络的连接将实现工业互联网对生产过程产生数据的实时采集。

第四个是泛在的无线连接。无线技术的应用将实现制造企业中智能机器、传感器、生产品及运输设备的连接。制造企业可以根据设备耗能及传输距离的需求采用多种无线技术。

第五个是基于SON（Self-Organized Networks，自组织网络）的IT/OT组网方案。IT网络和OT网络都是通过SON技术实现控制平面与转发平面的分离，同时，SON控制器与制造控制系统的联合应用还能对制造企业的网络资源进行调动，以支撑制造企业的制造和生产自组织。

工厂外部网络方案主要包括4个环节。

由于工业互联网的终端数量巨大，因此，工业互联网必须部署IPv6网络。可能有些制造企业无法马上搭载IPv6网络，那就要设计从IPv4网络过渡到IPv6网络的方案。如果制造企业对网络质量有更高的需求，或是需要处理一些关键性的业务，那么制造企业就需要考虑应用专网或是VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）技术。

工厂外部网络还包括泛在无线接入。制造企业可以通过对NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）、LTE（Long Term Evolution，长期演进）增强以及5G技术等实现多种智能产品的无线接入。工厂外部网络还应支持工业云平台的接入和数据采集。工厂外部网络应支持企业信息化系统、生产控制系统以及各种智能产品向工业云平台的数据传输。

2.1.2 地址与标识解析体系

建设工业互联网发展需要大量的IP地址。在大量智能机器、产品的接入下，过去的IPv4网络已经很难满足未来工业互联网的发展需求，因此，使用IPv6网络已经是未来工业互联网的必然要求。IPv6不仅能解决工业互联网对地址的需求问题，还能为工业内网中的设备提供全球唯一地址，有效推进了制造企业的数据交互和信息整合。

从工业互联网中标识及标识解析体系的现状来看，标识解析体系已经在工业互联网中占据了关键的地位。

对于工业互联网中标识的理解，制造企业可以将它类比为互联网中的域名，是识别和管理物品、信息还有设备的关键基础性资源。而工业互联网中的标识解析系统就类似于互联网中的域名解析系统，是网络能够做到互联互通的保证。

为了能够适应未来工业互联网的发展，制造企业需要对当前的标识解析系统做出一些改善，具体的改善方案如下。

第一，在功能方面，未来的标识解析系统要在兼容性和扩展性上有所改进，这是因为工业互联网中的主题对象来源复杂，并且标识形式多样，所以很难做到标识的统一。

第二，由于未来工业互联网的标识数据将远超现在的工业互联网的标识数据，导致未来的工业互联网对标识解析系统的高效性及可靠度要求更高，因此，这一点应该作为制造企业对标识解析系统性能上改造的重点。

另外，工厂内的柔性制造等特定场景未来将普遍存在于制造企业之中，因此，在性能方面标识解析系统还应在低延迟解析上做好升级。

第三，由于标识解析系统中存有大量的关系国计民生的重要数据，因此在安全方面，制造企业一定要提升标识解析系统隐私保护、真实认证、抗攻击、抗溯源的能力。

第四，标识是工业互联网的关键基础资源，能够对制造企业的制造生产状态作出反应和统计，因此，在标识解析系统的管控方面，制造企业还应秉持公正平等的治理理念。

目前，我国工业互联网的标识解析系统还在发展之中，工业互联网是否能够满足功能、性能、安全与管控方面的需求，还需要在具体应用中进行验证。

2.1.3 应用支撑体系

实现工业互联网应用、系统与设备间数据集成的应用使能技术、工业互联网应用服务平台及服务化封装与集成是工业互联网应用支撑体系的3个层面。

制造企业内部或其与互联网数据分析平台间数据集成和互操作的基础协议即工业互联网的应用、系统与设备集成的应用使能技术。应用使能技术同互联网中的HTML（超文本标记语言）等协议相似，使不同的操作系统及硬件架构能够做到在数据层面的相互理解，简单来讲就是实现信息集成与互操作。

目前，大多数制造企业使用的应用使能技术是OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE），为了能够达到被其他系统获取和集成的目的，OPC定义了一套不同系统及硬件架构都可用的数据描述方式和信息模型，使不同系统能够利用OPC规定的格式重新组织各自的数据信息。

能够将各类工业云平台的服务能力和资源进行统一部署是工业互联网应用服务平台的主要作用，其目的是向中小制造企业提供在线设计研发、协同开发等工业云计算服务。

在为制造企业提供设计资源和工具服务时，应用服务平台能利用在线的集成设计云服务支撑起服务的供应。如果制造企业有高效整合制造资源的需求，则制造企业也可以利用应用服务平台在云平台的基础上开展多方协作，以及设计众包等开发形式实现自身需求。

现今，一些工业云服务平台也在逐渐问世，这些平台在利用应用使能技术的前提下，对生产现场的数据进行采集和分析，制造企业将利用其输出的结果进行企业管理和企业决策。

服务化集成主要存在于工厂运营层信息系统中，很多企业会利用ESB（Enterprise Service Bus，企业服务总线）把CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）、ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）和MES（Manufacturing Execution System，生产过程执行系统）等通过SOA（Service-Oriented Architecture，传统服务化）重新进行组织，提供企业运营所需的基础管理。