工信部、国家标准委联合印发《工业互联网综合标准化体系建设指南》
发布时间：
2019-03-21
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天地和兴按语
工业和信息化部、国家标准化管理委员会近日联合印发《工业互联网综合标准化体系建设指南》，提出到2020年，初步建立工业互联网标准体系，研制“工业互联网体系架构”等基础共性标准 10 项以上，“工业互联网时间敏感网络技术要求”等总体标准 30 项以上，“工业互联网 个性化定制分类指南”等应用标准 20 项以上;到2025年，制定 100 项以上标准，基本建成统一、综合、开放的工业互联网标准体系，涵盖工业互联网关键技术、产品、管理及应用需求。
一、技术发展现状
工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施，形成智能化发展的新兴业态和应用模式，见图1所示。
图1 工业互联网参考架构
(一)网络体系
网络体系是工业互联网的基础。工业互联网网络体系将连接对象延伸到工业全系统、全产业链、全价值链，可实现人、物品、机器、车间、企业等全要素，以及设计、研发、生产、管理、服务等各环节的泛在深度互联。网络体系包括网络与联接、标识解析、边缘计算等关键技术。
1.网络与联接
网络与联接技术主要包括工厂内外网等网络互联技术以及异构协议数据间互通技术。我国在工厂外部网络相关产业及技术基础相对较好，在工厂内部网络相关产业及技术方面基础薄弱。经过近几年的努力，我国在工厂自动化用以太网(EPA)、面向工业过程自动化的无线网络(WIA-PA)等方面有所突破，相关技术标准已成为国际标准。随着工业互联网的发展，工业以太网、工业无源光纤网络(PON)、工业无线、确定性网络(DetNet)、时间敏感网络(TSN)、软件定义网络(SDN)、低功耗无线网络、第五代移动通信技术(5G)、支持互联网协议第六版(IPv6)的技术和产品等已成为发展重点，需要在这些重点技术领域加快技术标准及产业布局。
2.标识解析
工业互联网标识解析技术是指可以根据目标对象的标识编码查询其网络位置或者相关信息的过程，标识解析系统是工业互联网重要基础设施之一。目前，国内外存在多种标识解析技术，包括标码(Handle)、对象标识符(OID)、国际物品编码协会(GS1)等以及我国的物联网统一标识(Ecode)编码体系等。现有的标识解析技术大部分是面向物联网个别领域应用，缺少针对工业互联网特定应用场景、复杂工序流程等特定应用设计，在数据互认、互操作等方面也缺技术方案，无法满足工业互联网全产业链协同发展的需求。为了促进工业互联网产业持续快速健康发展，需要从整体上构建一套体系完整、兼容性强、能够满足各行业应用的我国工业互联网标识解析标准体系。
3.边缘计算(网络侧)
边缘计算是网络体系和平台体系的重要支撑技术，是网络、平台功能在边缘侧的映射。从网络侧看，边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧构建的融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放体系和关键技术。通过边缘计算能够“就近”提供边缘智能服务，满足工业在敏捷联接、实时业务、安全与隐私保护等方面的需求。国际上主流信息通信企业均加大对边缘计算技术的研发及产品研制，产业处于发展初期，国内外标准化工作进入起步阶段，正在加快推动相关的标准研制工作。
(二)平台体系
平台体系是工业互联网的核心。工业互联网平台体系是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的载体。平台体系包括平台与数据、工业APP等关键技术。
1.平台与数据
工业互联网平台是工业全要素、全产业链、全价值链连接的枢纽，是实现制造业数字化、网络化、智能化过程中工业资源配置的核心，是信息化和工业化深度融合背景下的新型产业生态体系。工业互联网平台是在云计算、大数据、工业通信、工业软件等技术综合集成应用基础上延伸出来的新型技术体系，支撑实现海量异构数据汇聚和建模分析、工业经验知识转化复用、工业智能应用开发运行。全球工业互联网平台发展迅速，涌现出一批优秀平台产品和创新应用，但整体上看，当前平台发展还处于初级阶段，产业发展与标准化共识正在形成，工业设备连接、数据采集、工业大数据应用、工业机理建模分析、工业微服务、工业应用开发环境、平台间兼容等重点领域成为标准化和产业推广布局的重点。
2.工业APP
工业APP是基于工业互联网平台，承载工业知识和经验，满足特定需求的工业应用软件。工业APP涵盖了从设计开发、测试部署到应用改进的软件开发技术，并涉及基础学科、行业知识和专业能力等工业技术。工业APP属于新兴领域，产业界尚无相关标准。随着工业APP产品的推出及试点应用标准化工作成为当前迫切需求，急需围绕工业APP架构、开发部署、运维管理、测试验证等关键领域开展标准研制和产业化推广。
3.边缘计算(平台侧)
为满足工业生产实时性、安全性等方面的需求，平台功能需要在靠近数据源的边缘侧进行映射，负责生产现场数据实时处理与业务快速优化，满足工业在虚拟化和资源抽象、超低时延数据感知、边云协同、轻量级机器学习应用等方面的需求。工业互联网平台企业均开展平台边缘计算智能算法和模块的研发及产业化，亟需加快制定平台边缘计算智能的实时操作系统、分布式计算任务调度、边云协同策略等方面的标准。
(三)安全体系
安全体系是工业互联网的保障。安全体系通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系，打造满足工业需求的安全技术体系和相应管理机制，识别和抵御来自内外部的安全威胁，化解各种安全风险，是工业互联网可靠运行，实现工业智能化的安全可信保障。
工业互联网安全从防护对象、防护措施及防护管理三个维度构建。针对不同的防护对象部署相应的安全防护措施，根据实时监测结果发现网络中存在的或即将发生的安全问题并及时做出响应，并通过加强防护管理，明确基于安全目标的可持续改进的管理方针，从而保障工业互联网的安全。
工业互联网安全主要涉及设备、控制系统、网络、数据、平台、应用等方面的防护技术和管理手段，现有面向公网或专网的安全技术及管理标准尚不能满足工业互联网跨网络、跨领域的整体安全保障需求。现阶段针对工业互联网安全相关标准主要集中在工业控制系统领域，为支撑工业互联网健康发展，需要系统全面地开展工业互联网安全技术研究与标准研制。
(四)应用
工业互联网应用催生的新模式新业态是我国工业互联网的特色之一。我国工业企业、信息通信企业、互联网企业积极开展工业互联网应用探索和模式创新，形成了智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等典型应用。
对于智能化生产，企业围绕研发设计、生产制造、经营管理各环节，应用工业互联网将人、机、料、法、环等资源进行集成与分析，实现生产管控一体化、制造工艺优化、柔性制造、能耗管理、仓储物流优化等。对于网络化协同，制造企业基于工业互联网平台集成设计企业、供应链企业的业务系统，实现协同设计与供应链协同优化;在制造装备联网的基础上，远程下达加工制造需求、对外开放空闲制造能力，实现云制造。对于个性化定制，企业应用工业互联网精准、无缝对接用户个性化需求，并结合产品的模块化设计，实现个性化产品定制。对于服务化延伸，企业应用工业互联网将产品的研发设计数据、运行状态数据、历史维护数据、用户使用行为数据等进行汇聚并分析，实现故障预测与健康管理、远程维护、产品设计反馈优化等。在工业互联网典型应用方面已经开展了少量标准的制定，涵盖在智能化生产、网络化制造、供应链管理、个性化定制等方面，面向重点行业领域的标准研制工作尚未开展，需要根据行业应用需求不断凝练标准化目标，联合产业链上下游主体持续推进标准化工作。
二、建设思路及目标
从工业互联网产业发展实际出发，运用综合标准化的理念和方式，着力构建重点突出、协调配套、科学开放、融合创新的工业互联网标准体系，加快基础共性、总体性、、安全、应用等重点领域标准的制定和实施，促进工业互联网产业持续快速健康发展。
(一)总体思路
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大精神，按照国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》的部署，推动构建统一、综合、开放的工业互联网综合标准化体系，鼓励创新技术成果向标准转化，加强工业互联网标准的国际交流与合作，提升标准对工业转型升级的整体支撑和引领作用。
(二)基本原则
1.统筹规划、协同推进
做好工业互联网标准体系顶层设计，明确标准化的重点领域和方向，指导标准化工作分领域同步推进实施，加强工业互联网标准制定工作的整体协调。
2.共性先立、急用先行
结合产业发展需求，加快基础共性、产业急需标准的研究制定，实现标准与工业互联网产业发展的同步推进，提升标准的先进性、适用性和有效性。
3.兼容并蓄、合作共享
加强与国际标准化组织、产业联盟等的技术交流与标准化合作，形成产业发展共识，促进国内外工业互联网先进技术成果的应用与共享，鼓励国内外的产业界共同制定标准。
(三)建设目标
到2020年，初步建立工业互联网标准体系，重点研制工厂内网、网络资源管理、边缘设备、异构标识互操作、工业大数据、工业微服务、工业APP开发部署、安全能力评估等产业发展急用标准。其中，研制“工业互联网 体系架构”等基础共性标准10项以上，研制“工业互联网 时间敏感网络技术要求”、“工业互联网 IPv6地址分配技术要求”、“工业互联网 标识解析体系要求”、“工业互联网平台 功能架构”、“工业互联网 工业APP要求”、“工业互联网 网络安全总体要求”等总体标准30项以上，研制“工业互联网 个性化定制分类指南”等应用标准20项以上，推进标准在重点企业、重点行业中的应用。
到2025年，制定100项以上标准，重点推进支撑行业应用的标准化工作，基本建成统一、综合、开放的工业互联网标准体系，涵盖工业互联网关键技术、产品、管理及应用需求。形成标准在企业中得到广泛应用、与国际先进标准水平保持同步发展的良好局面。
三、建设内容
(一)工业互联网标准体系框架
工业互联网标准体系框架包括基础共性、总体、应用三大类标准，如图2所示。
图2 工业互联网标准体系框架
(二)重点标准化领域及方向
1.基础共性标准
基础共性标准主要规范工业互联网的通用性、指导性标准，包括术语定义、通用需求、架构、测试与评估、管理等标准。
(1)术语定义标准：主要规范工业互联网相关概念，为其它各部分标准的制定提供支撑，包括工业互联网场景、技术、业务等主要概念定义、分类、相近概念之间关系等。
(2)通用需求标准：主要规范工业互联网的通用能力需求，包括业务、功能、性能、安全、可靠性和管理等方面需求标准。
(3)架构标准：包括工业互联网体系架构以及各部分参考架构，以明确和界定工业互联网的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系。
(4)测试与评估标准：主要规范工业互联网技术、设备/产品和系统的测试要求，以及工业互联网应用领域、应用企业、和应用项目的成熟度要求，包括测试方法、评估指标、评估方法等。
(5)管理标准：主要规范工业互联网系统建设及运行相关责任主体以及关键要素的管理要求，包括工业互联网系统运行、管理、服务、交易、分配、绩效等方面标准。
2.总体标准
2.1网络与联接标准
网络与联接标准主要包括工厂内网络、工厂外网络、工业设备/产品联网、网络设备、网络资源管理、互联互通等标准。
(1)工厂内网络标准：主要规范工业设备/产品、控制系统、信息系统之间网络互联要求，包括工业以太网、工业无源光网络(PON)、时间敏感网络(TSN)、确定性网络(DetNet)、软件定义网络(SDN)以及工业无线、低功耗无线网络、第五代移动通信技术(5G)工业应用等关键网络技术标准。
(2)工厂外网络标准：主要规范联接生产资源、商业资源以及用户、产品的公共网络(互联网、专网、VPN等)要求，包括基于多协议标签交换(MPLS)、光传送网(OTN)、软件定义网络(SDN)等技术的虚拟专用网络(VPN)标准，以及长期演进(LTE)、基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)等蜂窝无线网络标准。
(3)工业设备/产品联网标准：主要规范工业设备/产品联网所涉及的功能、接口、参数配置、数据交换、时钟同步、定位、设备协同、远程控制管理等要求。
(4)网络设备标准：主要规范工业互联网内使用的网络设备功能、性能、接口等关键技术要求，包括工业网关、工业交换机、工业路由器、工业光网络单元(ONU)、工业基站、工业无线访问(AP)等标准。
(5)网络资源管理标准：主要规范工业互联网涉及的地址、无线频谱等资源使用管理要求以及网络运行管理要求，包括工业互联网IPv6地址管理规划、应用和实施等标准，用于工业环境的无线频谱规划等标准，以及工厂内网络管理标准、工厂外网络管理等标准。
(6)互联互通标准：主要规范跨设备、跨网络、跨域数据互通时涉及的协议、接口等技术要求。
2.2标识解析标准
标识解析标准主要包括编码与存储、标识数据采集、解析、数据交互、设备与中间件、异构标识互操作等标准。
(1)编码与存储标准：主要规范工业互联网的编码方案，包括编码规则、注册操作规程，节点管理等标准，以及标识编码在条码、二维码、射频识别标签存储方式等标准。
(2)标识采集标准：主要规范工业互联网标识数据的采集方法，包括各类涉及标识数据采集实体间的通信协议以及接口要求等标准。
(3)解析标准：主要规范工业互联网标识解析的分层模型、实现流程、解析查询数据报文格式、响应数据报文格式和通信协议等要求。
(4)交互处理标准：主要规范设备对标识数据的过滤、去重等处理方法以及标识服务所涉及的标识间映射记录数据格式和产品信息元数据格式等要求。
(5)设备与中间件标准：主要规范工业互联网标识解析服务设备所涉及的功能、接口、协议、同步等要求。
(6)异构标识互操作标准：主要规范不同工业互联网标识解析服务之间的互操作，包括实现方式、交互协议、数据互认等标准。
2.3边缘计算标准
边缘计算标准主要包括边缘设备标准、边缘智能标准、能力开放标准三个部分。
(1)边缘设备标准：主要规范边缘云、边缘网关、边缘控制器等边缘计算设备的功能、性能、接口等要求。
(2)边缘智能标准：主要规范实现边缘计算智能化处理能力技术的相关标准包括虚拟化和资源抽象技术、实时操作系统、分布式计算任务调度、边云协同策略和技术等。
(3)能力开放标准：主要规范基于边缘设备的资源开放能力、接口、协议等要求，以及边缘设备之间互通所需的调度、接口等要求。
2.4平台与数据标准
平台与数据标准主要包括数据采集标准、资源管理与配置标准、工业大数据标准、工业微服务标准、应用开发环境标准，以及平台互通适配标准等。
(1)数据采集标准：主要规范工业互联网平台对各类工业数据的集成与接入处理相关技术要求，包括协议解析、数据集成、数据边缘处理等标准。
(2)资源管理与配置标准：主要规范工业互联网平台基础资源虚拟化、资源调度管理、运行管理等技术要求，以及工业设备和工业资源配置要求等。
(3)工业大数据标准：主要包括工业数据交换、工业数据分析与系统、工业数据管理、工业数据建模、工业大数据服务等标准。
①工业数据交换标准：主要规范工业互联网平台内不同系统之间数据交换体系架构、互操作、性能等要求。
②工业数据分析与系统标准：主要规范工业互联网数据分析的流程及方法，包括一般数据分析流程及典型场景下数据分析可以使用的工具、大数据系统等标准。
③工业数据管理标准：主要规范工业互联网数据的存储结构、数据字典、元数据、数据质量要求、数据生命周期管理、数据管理能力成熟度等要求。
④工业数据建模标准：主要规范物理实体(在制品、设备、产线、产品等)在网络空间中的映像及相互关系，包括静态属性数据描述，运行状态等动态数据描述，以及物理实体之间相互作用及激励关系的规则描述等标准。
⑤工业大数据服务标准：主要规范工业互联网平台运用大数据能力对外提供的服务，包括大数据存储服务、大数据分析服务、大数据可视化服务、数据建模及数据开放、数据共享等标准。
(4)工业微服务标准：主要规范工业互联网平台微服务架构原则、管理功能、治理功能、应用接入、架构性能等要求。
(5)应用开发环境标准：主要规范工业互联网平台的应用开发对接和运营管理技术要求，包括应用开发规范、应用开发接口、服务发布、服务管理以及资源管理、用户管理、计量计费、开源技术等标准。
(6)平台互通适配标准：主要规范不同工业互联网平台之间的数据流转、业务衔接与迁移，包括互通共享的数据接口、应用进行移植和兼容的应用接口、数据及服务流转迁移要求等标准。
2.5工业APP标准
工业APP标准主要包括工业APP开发标准、工业APP应用标准、工业APP服务标准。
(1)工业APP开发标准：用于规范工业APP参考架构、工业APP开发方法、工业APP开发平台等相关标准。
(2)工业APP应用标准：用于规范工业APP的应用需求、应用模式、应用评价等应用特性的相关标准。
(3)工业APP服务标准：服务于工业APP生态建设，用于规范工业APP的知识产权、质量保证、流通服务、安全防护等相关标准。
2.6安全标准
安全标准主要包括设备安全、控制系统安全、网络安全、数据安全、平台安全、应用程序安全、安全管理等标准。
(1)设备安全标准：主要规范工业互联网中各类终端设备在设计、研发、生产制造以及运行过程中的安全防护、检测及其它技术要求，包括数据采集类设备、智能装备类设备(如可编程逻辑控制器(PLC)、智能电子设备(IED)等)等。对于每一类终端设备，均包括但不限于设计规范、防护要求(或基线配置要求)、检测要求等标准。
(2)控制系统安全标准：主要规范工业互联网中各类控制系统中的控制软件与控制协议的安全防护、检测及其它技术要求，包括数据采集与监视控制系统(SCADA)、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)等安全标准。
(3)网络安全标准：主要规范承载工业智能生产和应用的通信网络与标识解析系统的安全防护、检测及其它技术要求，以及相关网络安全产品的技术要求。
(4)数据安全标准：主要规范工业互联网数据相关的安全防护、检测及其它技术要求，包括工业大数据、用户个人信息等数据安全技术要求、数据安全管理规范等标准。
(5)平台安全标准：主要规范工业互联网平台的安全防护、检测、病毒防护及其它技术要求，包括边缘计算能力、工业云基础设施(包括服务器、数据库、虚拟化资源等)、平台应用开发环境、微服务组件等安全标准。
(6)应用程序安全标准：主要规范用于支撑工业互联网智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等服务的应用程序的安全防护与检测要求，包括支撑各种应用的软件、APP、Web系统等。
(7)安全管理标准：主要规范工业互联网相关的安全管理及服务要求，包括安全管理要求、安全责任管理、安全能力评估、安全评测、应急响应等标准。
3.应用标准
应用标准包括典型应用标准和垂直行业应用标准等。
(1)典型应用标准：包括智能化生产标准、个性化定制标准、网络化协同标准、服务化转型标准。
①智能化生产标准：主要面向工业企业的生产制造环节,制定通用的业务应用等标准。
②个性化定制标准：主要面向个性化、差异化客户需求, 制定通用的业务应用等标准。
③网络化协同标准：主要面向协同设计、协同制造、供应链协同等场景，制定通用的业务应用等标准。
④服务化延伸标准：面向产品远程运维、基于大数据的增值服务等典型场景，制定通用的业务应用等标准。
(2)垂直行业应用标准：依据基础共性标准、总体标准和典型应用标准，面向汽车、航空航天、石油化工、机械制造、轻工家电、电子信息等重点行业领域的工业互联网应用，开发行业应用导则、特定技术标准和管理规范，优先在重点行业领域实现突破，同时兼顾传统制造业转型升级的需求，逐步覆盖制造业全应用领域。
四、组织实施
加强统筹协调。在国家工业互联网专项工作组的指导下，依托国家工业互联网标准协调推进组、总体组和专家咨询组，统筹推进工业互联网标准体系建设，安排国家和行业标准制定项目。要注重加强与国家智能制造标准化工作机制的联络协作，以及强化各行业、各领域之间的协调配合，形成合力、加快推进。
加快标准研制。汇聚工业互联网产业生态链各方力量按照《工业互联网综合标准化体系建设指南》的规划设计，大力推进产业发展急需的标准研制，注重工业互联网标准化工作与工业互联网创新工程的有机结合，推动建立和完善标准试验验证平台与环境。
强化宣贯实施。充分发挥地方、协会、联盟、专业机构和标准化技术组织等作用，通过多种渠道宣传工业互联网标准化典型案例和突出成绩，有针对性地开展面向企业特别是中小企业的标准化专题培训。紧密围绕技术和产业发展趋势，适时修订《工业互联网综合标准化体系建设指南》。
深化国际合作。不断深化与国外工业互联网相关组织的标准化交流与合作，积极参与国际标准化组织(ISO)、国际电工技术委员会(IEC)、国际电信联盟(ITU)等国际标准化组织活动及国际标准研制，提供我国工业互联网标准化工作的研究成果。
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