河北省工业互联网系统模型研究

裘咏霄　王柳

摘 要：制造业是一个国家经济的主体，而互联网+时代，互联网与制造业的深度融合，是国家发展新经济，为“中国制造”提升质量，增加效率的重要措施之一。我国不仅仅是制造业大国，互联网的发展也处于国际前列。将互联网先进的技术融合到制造业中，能够形成叠加效应、聚合效应、倍增效应等，能够有效促进“双创”快速发展，促进培育新业态的产生，促进生产体系的变革。党中央、国务院高度重视制造业与互联网融合发展，习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出“要着力推动互联网与实体经济深度融合发展，以信息流带动技术流、资金流、人才流、物资流，促进资源配置优化”。李克强总理多次作出重要批示指示，强调指出“中国制造2025”的前途就在于“+互联网”。

关键词：互联网;模型分析;系统构建

1 工业互联网概念

“工业互联网”这一概念由通用电气于2012年提出，主要是指利用高级计算技术、传感技术、数据分析技术，将工业系统与互联网高度融合，将人与数据、机器相连接，达到制造业与信息技术的高度融合。通过先进的云计算、大数据、物联网、人工智能等技术将虚拟技术与实际生产相结合，最终实现工业升级。

近年来，世界各国争相发展工业互联网，纷纷推出了各项支持政策、措施，加速工业互联网的应用和发展，培育制造业竞争新优势，积极抢占新工业革命的先机。

我国工业互联网从起步阶段到实践应用，经历了比较长的阶段，期间也离不开国家的战略指导、政策支持、技术培育等，目前工业互联网的应用从单一领域逐渐向多领域多应用拓展。

2 河北省工业互联网现状

河北省在过去十二年里工业总量排名全国第六，是名副其实的工业大省。工业互联网代表了工业4.0时代工业网络化、智能化发展的基础。而我省工业控制系统、高端工业软件、云计算平台等产业基础薄弱仍然不足，工业大数据、工业云等工业互联网关键技术、平台和应用仍处于起步阶段，各类信息系统的集成能力不足，亟需发展新经济培育新动能，加速制造业提质增效升级，建设制造强省。

2019年5月，河北省工信厅印发了《推动互联网与先进制造业深度融合发展工业互联网导向目录（2019年）》，该目录重点指出了围绕互联网、平台、安全三大体系，深入实施工业互联网创新发展战略，推动制造业加速向数字化、网络化、智能化发展，支持企业基于云架构、叠加物联网、大数据、人工智能等先进信息技术，构建企业级工业互联网系统。

3 工业互联网系统模型分析

工业互联网系统主要以云计算、大数据、物联网、人工智能等技术为支撑，应用工业互联网技术，通过采集工业数据，经过存储、分析、处理之后，应用于过程控制、信息处理等，实现机器与机器的互联、机器与人的互联，即实现虚拟技术与实际生产的结合。常规的工业互联网系统能够为工业生产过程提供安全可靠的网络连接，能够将信息的处理结果及时反馈生产，能够依托系统实现生产管理。

系统构建方法与其他硬件、软件系统构建方法相似，需要从工业生产实际需求出发，充分调研、分析之后，结合系统的功能性、安全性、扩展性等，將系统划分为不同层次，层次之间相互服务、相互支撑，各层均采用最适宜的技术，逐层构建体系，逐步实现工业互联网系统。完成系统构建可采用多视图建模方法，如图1所示，从不同视角出发，侧重系统构建的不同过程。商业视角侧重于工业互联网系统的需求分析;功能视角侧重于系统的功能分析与实现，包括各个功能模块的定义及设计;用法视角侧重于系统整体的应用场景分析;实用视角重点侧重于后期的反馈及系统的完善。

4 工业互联网系统构建

出于对工业互联网系统模型架构的开放性、可互操作性、可互交换性的考虑，工业互联网系统模型根据系统功能及系统管理，将系统模块分为了功能模块及管理模块。功能模块主要包括三个不同层次，传感层、平台层及应用层;管理模块采用PDCA方法分别从“策划-实施-测评-处置”角度，通过明确管理职责，夯实基础保障，规范实施过程，如图2所示。

4.1 感知层

主要实现硬件系统的互联、数据采集、协议转换以及数据预处理工作，是工业互联网系统的最底层，为系统提供数据基础及硬件基础。一是利用各种设备传感器实现不同设备的海量数据的采集，并对数据进行初步处理，如多源异构数据的归一化;二是为上层提供支撑，如数据的汇聚处理，上传至云端，实现数据存储。

4.2 平台层

该层主要集中了大数据的分析、处理工作，同时依靠互联网实现数据的可靠传输。一是将底层数据进行分析、挖掘，从而实现设备参数自动化调整，实现数据价值;二是为工业生产的管理提供数据支持，供管理者参考;三是为上层应用的设计提供数据支撑。

4.3 应用层

将下层提供的数据、服务与技术、经验等相结合，形成能够满足不同应用场景、不同硬件设备的SaaS，并为系统开发人员、管理人员及消费者提供不同接口，为各类用户提供服务，为设计、生产、管理、服务等多个环节提供了创新性业务应用。

上述三个层次在工作过程中均需要以互联网为基础，通过网络互联，实现了所有的工业设备、资产、物理系统的连接;能够实现数据互通能力、应用层的通讯。

此外，管理模块采用PDCA方法，即“策划-实施-测评-处置”，依据系统提供的数据及生产情况进行管理职责、基础保障、实施过程及测评与改进。其中，P（Plan） 策划，包括方针和目标的确定，以及活动规划的制定;D（Do）实施，根据已知的信息，设计具体的方法、方案和计划布局;再根据设计和布局，进行具体运作，实现计划中的内容;C（Check）测评，总结执行计划的结果，分清哪些对了，哪些错了，明确效果，找出问题;A（Act）处置，对总结检查的结果进行处理，对成功的经验加以肯定，并予以标准化;对于失败的教训也要总结，引起重视。对于没有解决的问题，应提交给下一个PDCA循环中去解决。

以上四个过程不是运行一次就结束，而是周而复始的进行，一个循环完了，解决一些问题，未解决的问题进入下一个循环，这样阶梯式上升的。

5 结语

工业互联网为工业领域不同设备、设备与管理者之间真正实现了互联，促进了智能管理与生产。对于工业互联网系统及平台等方面的研究，仍有许多需要继续深入的地方，工业互联网系统能够有力推进了现代工业的技术革命，助力工业4.0与中国制造2015。

河北省教育厅河北省高等学校科学研究项目：河北省工业互联网系统模型研究，项目编号：Z2018016。

参考文献：

[1]杨璠.工业互联网的发展实践与未来方向[J/OL].电子技术与软件工程，2019（18）：2-3[2019-10-07].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/10.1108.TP.20190927.1149.006.html.

[2]中国软件评测中心  曹明路  博士. 构建完备安全保障体系  加快工业互联网实践落地[N]. 中国电子报，2019-09-27（006）.

[3]李金华.新工业革命进程中中国企业的创新活动测度与路径思考[J].中南财经政法大学学报，2019（05）：31-42+158-159.

[4]赵晋松，张朝阳，顾巍峰，李崇晟，赵轩，王智微.基于工业互联网的智能电厂平台架构[J/OL].热力发电，2019（09）：101-107[2019-10-07].https：//doi.org/10.19666/j.rlfd.201906114.

[5]向“1+N”平台体系扩展“工业互联网+新技术”加速落地[J].网络安全和信息化，2019（09）：6-8.