一、中美德日四國工業(yè)互聯(lián)網參考架構介紹

（一）中國：AII工業(yè)互聯(lián)網體系架構2.0

在當今全球工業(yè)競爭日益激烈，工業(yè)數(shù)字化轉型成為各國發(fā)展戰(zhàn)略重點的大背景下，中國積極探索適合本國工業(yè)發(fā)展的工業(yè)互聯(lián)網架構。2019年8月27日，這一重要時刻，在2019智博會期間舉辦的工業(yè)互聯(lián)網高峰論壇上，AII工業(yè)互聯(lián)網體系架構2.0正式發(fā)布。這一架構的發(fā)布并非偶然，它是中國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展進程中的一個重要里程碑。隨著中國制造業(yè)規(guī)模不斷擴大，從傳統(tǒng)的勞動密集型產業(yè)到高端制造業(yè)的逐步崛起，對工業(yè)互聯(lián)網的需求也日益復雜多樣。

1.0版本主要定義功能架構，這在工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的初期起到了一定的奠基作用。然而，隨著工業(yè)互聯(lián)網技術的快速發(fā)展、持續(xù)創(chuàng)新，原有的功能架構已不能滿足日益增長的需求。于是，2.0版本應運而生，它重新定義了工業(yè)互聯(lián)網的基本要素，涵蓋功能架構、業(yè)務指南、實施框架、技術體系等多個部分。這個架構更像是我國工業(yè)互聯(lián)網應用實施的指導框架，就像一本詳盡的操作手冊，為眾多參與者指明方向。

在當前的工業(yè)環(huán)境中，政府、企業(yè)、科研機構、投資者等不同主體在工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展進程中都扮演著至關重要的角色。對于政府而言，如何引導工業(yè)互聯(lián)網健康有序發(fā)展，推動產業(yè)升級，是重要的政策考量。企業(yè)則渴望通過工業(yè)互聯(lián)網提升自身的競爭力，無論是生產效率、產品質量還是創(chuàng)新能力?？蒲袡C構致力于探索前沿技術，為工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展提供技術支撐。投資者關注的是工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展?jié)摿屯顿Y回報。2.0架構旨在為這些不同的參與主體提供指導和參考，推動我國工業(yè)互聯(lián)網走向成熟。而且，中國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展也不是孤立的，在全球化的今天，未來還將與其他國際架構進行對接，這有助于實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網體系架構在每個行業(yè)的落地應用，促進全球工業(yè)互聯(lián)網的協(xié)同發(fā)展，讓中國的工業(yè)在全球產業(yè)鏈中占據更有利的位置。

（二）美國：IIRA

美國，作為全球信息技術領域的先驅者，一直以來在信息技術的研發(fā)、應用和推廣方面處于世界領先地位。這種領先地位源于其深厚的科技研發(fā)底蘊、大量的科技人才儲備以及對科技創(chuàng)新的高度重視。在工業(yè)互聯(lián)網浪潮興起之際，美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟（IIC）積極響應，發(fā)布了工業(yè)互聯(lián)網參考架構（IIRA）。2019年6月19日發(fā)布的v1.9版，是其不斷探索和完善的成果。

IIRA的設計理念體現(xiàn)了美國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的獨特思路。美國的工業(yè)體系高度發(fā)達且多元化，涵蓋航空航天、能源、醫(yī)療、汽車制造等眾多領域，各行業(yè)之間的差異較大。在這樣的產業(yè)背景下，IIRA注重跨行業(yè)的通用性和互操作性，提供了一套具有前瞻性的方法論和模型。它以業(yè)務價值推動系統(tǒng)的設計，這背后的邏輯是，企業(yè)的最終目的是實現(xiàn)業(yè)務價值的最大化，無論是降低成本、提高效率還是創(chuàng)造新的商業(yè)模式。

而將數(shù)據分析作為核心，是美國充分利用其強大的數(shù)據分析技術優(yōu)勢的體現(xiàn)。在當今大數(shù)據時代，數(shù)據被視為一種重要的資產。美國企業(yè)在數(shù)據收集、存儲、分析等方面積累了豐富的經驗和先進的技術。通過將數(shù)據分析作為驅動工業(yè)聯(lián)網系統(tǒng)從設備到業(yè)務信息系統(tǒng)實現(xiàn)端到端的全面優(yōu)化的核心力量，它能夠融合工業(yè)互聯(lián)網中的各個端到端的功能，使其在不同行業(yè)應用時都能發(fā)揮作用。例如，在航空航天領域，通過對飛機發(fā)動機運行數(shù)據的深度分析，可以優(yōu)化維護計劃，提高飛行安全性；在能源領域，可以通過分析能源消耗數(shù)據來優(yōu)化生產流程，提高能源利用效率。這種設計促進不同企業(yè)或系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，提高整體效率和創(chuàng)新能力，有助于美國在全球工業(yè)互聯(lián)網競爭中保持領先地位。

（三）德國：RAMI4.0

德國，以其嚴謹?shù)墓I(yè)制造傳統(tǒng)和強大的制造業(yè)實力聞名于世。德國的制造業(yè)長期以來在高端制造、精密機械制造等領域占據著全球領先地位。例如，德國的汽車制造、機械工程等行業(yè)，以高質量、高性能的產品著稱。在全球制造業(yè)面臨數(shù)字化轉型的浪潮下，德國積極探索適合本國制造業(yè)發(fā)展的工業(yè)互聯(lián)網架構，于是RAMI4.0（Reference Architecture Model Industrie 4.0）即工業(yè)4.0參考架構模型應運而生。

RAMI4.0深度聚焦于制造過程和價值鏈的生命周期，這是因為德國制造業(yè)注重制造過程的精細化管理和價值鏈的優(yōu)化。德國的制造企業(yè)深知，每一個制造環(huán)節(jié)的效率提升和價值創(chuàng)造，都對整個企業(yè)的競爭力有著至關重要的影響。這個構建的比較完整的三維模型，就像是一個精密的工程藍圖，在制造環(huán)境里不同環(huán)節(jié)單元的功能分析、互操作性需求辨認以及相應標準的制定方面具有不可替代的價值。

更為關鍵的是其相關的工業(yè)4.0部件模型，它為包括數(shù)字化的零部件、設備、產線、車間、工廠甚至信息化系統(tǒng)在內的所有資產提供統(tǒng)一的信息物理系統(tǒng)（CPS）模型。這一模型背后蘊含著德國制造業(yè)對智能制造的深刻理解。在智能制造環(huán)境下，各類資產之間的交互變得更加復雜和頻繁，需要一個統(tǒng)一的標準和模型來確保它們能夠高效協(xié)同工作。該模型可以描述這些資產的功能、性能和狀態(tài)，并為它們之間的交互從通訊協(xié)議、句法和語義提供統(tǒng)一的界面。廣泛實施RAMI4.0，對于推動制造環(huán)境各個系統(tǒng)的全面互聯(lián)互通有著巨大的意義。它能夠使德國的制造企業(yè)在數(shù)字化轉型過程中，保持其在制造工藝、產品質量等方面的優(yōu)勢，進一步提升德國制造業(yè)在全球的競爭力。

（四）日本：IVRA

日本，作為亞洲的制造業(yè)強國，有著獨特的制造業(yè)發(fā)展歷程和產業(yè)特點。日本制造業(yè)以精益生產、質量管理等傳統(tǒng)優(yōu)勢聞名，在汽車、電子等領域有著眾多世界知名的企業(yè)。然而，隨著全球經濟格局的變化，日本制造業(yè)面臨著勞動力短缺、成本上升等挑戰(zhàn)，迫切需要通過工業(yè)互聯(lián)網技術來實現(xiàn)轉型和升級。在這樣的背景下，2016年12月8日，日本工業(yè)價值鏈促進會（IVI）推出了《工業(yè)價值鏈參考架構（IVRA）》。

該架構是基于日本制造業(yè)的現(xiàn)有基礎構建的智能工廠基本架構。日本制造業(yè)一直以來對質量、成本和效率（產出）等要素極為關注，同時隨著環(huán)保意識的提高，環(huán)保要求也被納入管理范疇。IVRA從這些傳統(tǒng)要素加上環(huán)保要求的管理角度出發(fā)，結合生產環(huán)境的資產（人、流程、產品和工廠）角度和作業(yè)流程（計劃、執(zhí)行、查驗和反應）角度，細分出智能制造單元。這一過程體現(xiàn)了日本制造業(yè)對生產過程精細化管理的追求。

通過對信息化在生產過程的優(yōu)化進行細致分析，進而提出了智能制造的總體功能模塊架構。并且在不同的（設備、車間、部門和企業(yè)）層次上，分析知識/工程流程（相當于產品鏈）和供給流程（相當于價值鏈）的各個環(huán)節(jié)的具體功能構成。這種架構設計反映了日本制造業(yè)在應對挑戰(zhàn)時，注重從自身的產業(yè)優(yōu)勢和生產管理特點出發(fā)，通過工業(yè)互聯(lián)網技術實現(xiàn)生產流程的優(yōu)化和效率提升，以確保日本制造業(yè)在全球市場中的競爭力。

二、中美德日四國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展現(xiàn)狀

（一）中國

1.政策支持與積極推進

在中國，工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展是國家制造業(yè)轉型升級戰(zhàn)略的重要組成部分。隨著全球制造業(yè)競爭格局的深刻變化，中國制造業(yè)面臨著從勞動密集型向技術密集型、從低端制造向高端制造轉型的巨大壓力。在這種背景下，政府高度重視工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展，出臺了一系列相關政策進行支持和引導。

“中國制造2025”戰(zhàn)略就是其中的典型代表。這一戰(zhàn)略具有深遠的戰(zhàn)略意義，它為中國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展提供了宏觀的政策環(huán)境和發(fā)展方向。“中國制造2025”明確提出要加快推動新一代信息技術與制造技術融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。這一政策導向，就像一盞明燈，為眾多企業(yè)指明了發(fā)展方向。

在政府的積極推動下，大量的企業(yè)開始積極探索工業(yè)互聯(lián)網的應用。從傳統(tǒng)制造業(yè)的鋼鐵、紡織等行業(yè)，到新興的高科技制造業(yè)如人工智能、新能源汽車等領域，都在嘗試將工業(yè)互聯(lián)網技術融入到生產、管理和服務等各個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)希望通過工業(yè)互聯(lián)網技術提升生產效率、降低成本、提高產品質量，以應對來自國內外同行的競爭壓力。新興高科技制造業(yè)企業(yè)則將工業(yè)互聯(lián)網視為創(chuàng)新發(fā)展的重要手段，通過工業(yè)互聯(lián)網實現(xiàn)產品的智能化、服務的個性化等目標。

2.應用場景廣泛

中國的工業(yè)互聯(lián)網應用場景豐富多樣，這得益于中國龐大的制造業(yè)基礎和多樣化的產業(yè)結構。在大型制造企業(yè)中，工業(yè)互聯(lián)網的應用已經取得了顯著的成果。以汽車制造企業(yè)為例，汽車制造是一個復雜的工業(yè)生產過程，涉及眾多的生產環(huán)節(jié)和設備。通過工業(yè)互聯(lián)網實現(xiàn)設備聯(lián)網，企業(yè)可以實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障并進行維修，避免因設備故障導致的生產停滯。

生產流程優(yōu)化也是大型汽車制造企業(yè)應用工業(yè)互聯(lián)網的重要方面。通過對生產線上各個環(huán)節(jié)的數(shù)據采集和分析，可以優(yōu)化生產流程，提高生產效率。例如，通過合理安排生產任務，減少不必要的等待時間，提高生產線的整體利用率。同時，質量監(jiān)控也是工業(yè)互聯(lián)網在汽車制造企業(yè)中的重要應用。通過對生產過程中的質量數(shù)據進行實時采集和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)質量問題的源頭，采取有效的改進措施，提高產品質量。

在中小企業(yè)中，工業(yè)互聯(lián)網平臺也為它們提供了獲取數(shù)字化服務、拓展市場渠道等機會，促進了中小企業(yè)的數(shù)字化轉型。中小企業(yè)由于自身規(guī)模較小，技術和資金實力相對較弱，在數(shù)字化轉型過程中面臨著諸多困難。工業(yè)互聯(lián)網平臺為它們提供了一種低成本、高效的數(shù)字化轉型解決方案。中小企業(yè)可以通過接入工業(yè)互聯(lián)網平臺，獲取諸如云計算、大數(shù)據分析等數(shù)字化服務，無需自己投入大量的資金建設相關的基礎設施。同時，工業(yè)互聯(lián)網平臺也為中小企業(yè)提供了更廣闊的市場渠道，幫助它們擴大業(yè)務范圍，提高市場競爭力。

3.技術創(chuàng)新活躍

中國在5G、大數(shù)據、人工智能等與工業(yè)互聯(lián)網相關的技術領域投入巨大，這是基于中國對科技創(chuàng)新的高度重視以及對未來工業(yè)發(fā)展趨勢的準確判斷。中國政府大力支持科技創(chuàng)新，出臺了一系列鼓勵政策，引導企業(yè)和科研機構加大在新興技術領域的研發(fā)投入。

5G技術的快速發(fā)展為工業(yè)互聯(lián)網提供了高速、低延遲的網絡連接，這是工業(yè)互聯(lián)網實現(xiàn)海量設備連接和數(shù)據傳輸?shù)年P鍵。在中國，5G基站的建設速度驚人，已經在全國范圍內形成了較為完善的5G網絡覆蓋。這為工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展提供了堅實的網絡基礎。例如，在一些大型工廠中，通過5G網絡可以實現(xiàn)數(shù)千臺設備的同時連接，實時傳輸設備運行數(shù)據，為企業(yè)的生產管理和決策提供及時準確的數(shù)據支持。

大數(shù)據和人工智能技術則被廣泛應用于工業(yè)數(shù)據分析、故障預測、智能決策等方面。中國擁有龐大的工業(yè)數(shù)據資源，這為大數(shù)據技術的應用提供了豐富的數(shù)據來源。企業(yè)利用大數(shù)據分析技術對生產過程中的數(shù)據進行挖掘，可以發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據背后的規(guī)律和問題。例如，通過對設備運行數(shù)據的長期分析，可以建立設備故障預測模型，提前預測設備可能出現(xiàn)的故障，及時進行維修保養(yǎng)，減少設備停機時間。人工智能技術則可以根據大數(shù)據分析的結果進行智能決策，例如優(yōu)化生產計劃、調整生產工藝等，提高企業(yè)的生產效率和經濟效益。

（二）美國

1.技術領先與企業(yè)主導

美國在信息技術領域一直處于世界領先地位，這一領先地位有著深厚的歷史淵源。自20世紀中葉以來，美國在計算機技術、半導體技術等領域取得了一系列的重大突破，奠定了其在信息技術領域的主導地位。例如，美國的硅谷地區(qū)，聚集了眾多世界知名的高科技企業(yè)，如蘋果、谷歌等，這些企業(yè)在信息技術的研發(fā)和創(chuàng)新方面發(fā)揮著引領全球的作用。

這種信息技術領域的領先地位為其工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展奠定了堅實的技術基礎。美國的工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展主要由企業(yè)主導，這是美國市場經濟體制和企業(yè)創(chuàng)新文化的體現(xiàn)。像通用電氣（GE）等大型企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網領域積極探索和創(chuàng)新。這些企業(yè)擁有雄厚的技術研發(fā)能力，每年投入大量的資金用于工業(yè)互聯(lián)網相關技術的研發(fā)。例如，通用電氣在航空發(fā)動機制造領域，通過研發(fā)先進的工業(yè)互聯(lián)網技術，實現(xiàn)了對發(fā)動機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和遠程維護，提高了發(fā)動機的可靠性和使用壽命。

同時，這些企業(yè)還擁有豐富的工業(yè)經驗，它們在長期的工業(yè)生產過程中積累了大量的數(shù)據和生產管理經驗。憑借這些優(yōu)勢，它們開發(fā)出了一系列具有影響力的工業(yè)互聯(lián)網解決方案。這些解決方案不僅在本企業(yè)內部得到廣泛應用，還被推廣到其他企業(yè)，推動了美國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展。

2.跨行業(yè)應用與生態(tài)構建

美國的工業(yè)體系呈現(xiàn)出高度的多元化和復雜性，涵蓋航空航天、能源、醫(yī)療等眾多行業(yè)。每個行業(yè)都有其獨特的生產工藝、市場需求和競爭環(huán)境。在這樣的產業(yè)背景下，美國的工業(yè)互聯(lián)網注重跨行業(yè)的應用，通過建立廣泛的工業(yè)互聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)，將不同行業(yè)的企業(yè)連接起來，實現(xiàn)資源共享和協(xié)同創(chuàng)新。

在航空航天領域，工業(yè)互聯(lián)網技術被廣泛應用于設備管理、供應鏈優(yōu)化、遠程服務等方面。例如，波音公司通過工業(yè)互聯(lián)網技術實現(xiàn)了對飛機零部件的全生命周期管理，從零部件的生產、運輸、安裝到維修保養(yǎng)，都可以通過工業(yè)互聯(lián)網進行實時監(jiān)控和管理。在能源領域，工業(yè)互聯(lián)網可以優(yōu)化能源的生產、傳輸和分配過程。例如，通過對電網運行數(shù)據的實時分析，可以優(yōu)化電力調度，提高能源利用效率。在醫(yī)療領域，工業(yè)互聯(lián)網技術可以實現(xiàn)醫(yī)療設備的遠程監(jiān)控和管理，提高醫(yī)療服務的效率和質量。

美國的工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟（IIC）等組織積極推動工業(yè)互聯(lián)網標準的制定和推廣，這對于構建工業(yè)互聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)至關重要。標準的統(tǒng)一可以確保不同企業(yè)、不同行業(yè)之間的設備和系統(tǒng)能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通，促進數(shù)據的共享和交換。

作者：云朵匠 | 數(shù)商云(微信ID：shushangyun_com)

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