工业物联网(Industrial Internet of Things,简称IIoT)是指将物联网技术应用于工业领域,通过连接和集成传感器、设备、机器和系统,实现数据的采集、传输、分析和应用,从而提升生产效率、降低成本、改善安全性和可靠性。工业物联网的核心在于实现工业设备、系统和人之间的互联互通,推动工业生产的智能化、自动化和互联化。
一、 工业物联网的定义
具体来说,工业物联网通过以下方式实现其目标:
数据采集与分析:通过传感器、网络、云计算和大数据等技术,实时采集和分析工业设备和系统的数据,优化生产过程,提高生产效率和产品质量。
远程监控与控制:实现对工业设备和系统的远程监控和控制,提高生产灵活性和响应速度。
智能化管理:利用大数据分析和人工智能技术,进行预测性维护、故障诊断和优化生产流程。
高效资源利用:通过智能感知和精准控制,实现制造原料的灵活配置、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应。
工业物联网的应用范围广泛,包括制造业、能源、交通、物流等多个领域。它不仅提高了生产效率和产品质量,还降低了运营成本和资源消耗,推动了工业生产的数字化转型和智能化发展。
二、 工业互联网的定义
工业互联网的定义可以从多个角度进行阐述,但核心思想是将工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接深度融合,实现设备、生产流程、供应链、产品及服务等物理实体与互联网的全面互联互通。具体来说,工业互联网通过物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术手段,实现智能化生产、管理和服务,提高生产效率、降低成本,推动制造业的数字化、网络化和智能化转型。
通用电气(GE)的定义:工业互联网是工业革命和互联网革命成果的融合,是智能设备、智能网络和智能决策相融合的产物。
中国工业互联网产业联盟(AII)的定义:工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和产业生态,通过对人、机、物、系统等的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系。
其他定义:
工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的结果,通过智能机器间的连接及人机交互,结合软件和大数据分析,重构全球工业,激发生产力。
工业互联网是工业系统与各种高级技术及互联网深度融合的产物,通过实时地分析、处理海量工业数据,提升企业的经营效率,推动产业形成新模式和业态。
工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和产业生态,通过对人、机、物、系统等的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系。
工业互联网的本质是通过新一代信息技术与工业系统的深度融合,实现设备、生产流程、供应链、产品及服务等物理实体与互联网的全面互联互通,从而提高生产效率、降低成本,推动制造业的数字化、网络化和智能化转型。
三、 工业物联网和工业互联网的核心技术差异
工业物联网(IIoT)与工业互联网的核心技术差异主要体现在以下几个方面:
1.关注点不同:
工业物联网(IIoT):主要关注设备层和网络层的连接,实现物理世界到虚拟世界的连接,推动制造业的智能化转型。它侧重于通过传感器、射频识别(RFID)、云计算等技术实现设备的互联互通,提高生产效率、质量和管理水平,降低成本和损耗。
工业互联网:不仅涵盖IIoT的技术,还追求业务数字化,实现人、机、物的全面互联。它不仅关注设备和网络的连接,还涉及数据的收集、分析、处理和决策支持,覆盖生产、管理、供应链、销售等各个环节,推动整个制造业的数字化转型。
2.技术架构不同:
工业物联网(IIoT):技术架构包括设备层、网络层、平台层和应用层,以及工业安全体系。设备层负责数据采集,网络层负责数据传输,平台层负责数据处理和分析,应用层负责具体业务应用,工业安全体系确保数据的安全和可靠。
工业互联网:技术架构更加复杂,包括感知层、通信层、平台层和应用层。感知层负责数据采集,通信层负责数据传输,平台层负责数据处理和分析,应用层负责具体业务应用。此外,工业互联网还强调跨企业的数据共享和协同工作。
3.应用场景不同:
工业物联网(IIoT):主要应用于制造业、能源、交通、矿业等行业,重点在于优化生产流程、提高生产效率、降低制造成本和提升产品质量。例如,通过实时监控和预测性维护提高生产线的稳定性和可靠性。
工业互联网:应用范围更广,涵盖生产、管理、供应链、销售等各个环节。它不仅在制造业中应用广泛,还在其他行业如医疗、交通、物流等领域推动数字化转型。例如,通过实时库存监控和智能调度优化供应链管理。
4.核心功能不同:
工业物联网(IIoT):核心功能包括智能感知、无处不在的连接、数字建模、实时分析、精确控制和迭代优化。它通过智能设备和传感器收集数据,实现设备的远程监控和控制。
工业互联网:核心功能包括数据的收集、分析、处理和决策支持。它通过大数据分析和人工智能技术,实现对生产过程的优化和管理,提高生产效率和产品质量。
5.安全性和可靠性要求不同:
工业物联网(IIoT):对实时性和可靠性要求较高,特别是在工业环境中,需要确保数据传输的稳定性和安全性。例如,工业物联网设备需要具备高可靠性和低延迟的通信能力。
工业互联网:除了实时性和可靠性,还强调数据的安全性和隐私保护。它需要建立多层次的安全体系,包括加密、认证、专用芯片组和威胁检测等措施,以应对复杂的安全威胁。
工业物联网(IIoT)与工业互联网虽然在某些方面有相似之处,但它们的核心技术和应用场景存在显著差异。IIoT更侧重于设备层和网络层的连接,优化生产流程和提高生产效率;而工业互联网则追求业务数字化,实现全面互联和数据驱动的决策支持。
四、 工业物联网和工业互联网的应用场景对比
工业物联网(IIoT)与工业互联网在应用场景上存在显著差异,主要体现在以下几个方面:
1.应用领域:
工业物联网(IIoT):主要应用于制造业、能源、农业、交通运输等行业,通过连接传感器、设备和系统,实现生产过程的自动化、智能化和优化。例如,IIoT在制造业中用于生产线设备监控和预测性维护,提高生产效率和质量。
工业互联网:不仅涵盖工业物联网的技术,还强调业务数字化,实现人、机、物的全面互联。工业互联网的应用场景更广泛,包括供应链管理、客户关系管理、产品生命周期管理等。
2.技术架构:
工业物联网(IIoT):技术架构分为感知层、网络层、平台层和应用层。感知层负责数据采集,网络层负责数据传输,平台层负责数据处理和分析,应用层提供面向客户的特定应用。
工业互联网:除了上述技术架构,还包括软件定义网络(SDN)、边缘计算、云计算等技术,以支持更复杂的数据处理和实时响应。
3.数据处理:
工业物联网(IIoT):侧重于数据的实时采集和分析,通过大数据和人工智能技术优化生产过程,提高效率和产品质量。
工业互联网:不仅关注数据的实时处理,还强调数据价值挖掘和智能决策,推动生产过程的数字化和智能化。
4.安全性:
工业物联网(IIoT):由于涉及大量设备和系统的连接,安全性要求较高,需要采取高级安全措施,如加密、认证、安全架构等。
工业互联网:除了设备和数据的安全性,还关注网络安全和隐私保护,确保数据在传输和存储过程中的安全。
5.互操作性:
工业物联网(IIoT):强调设备之间的互操作性,确保不同设备和系统能够协同工作。
工业互联网:不仅关注设备之间的互操作性,还强调不同系统和平台之间的互操作性,实现全行业的互联互通。
6.应用场景示例:
工业物联网(IIoT):在汽车制造中,通过IIoT技术实现对生产线上设备和车辆的实时监控和数据分析,提高生产效率和质量。
工业互联网:在供应链管理中,通过工业互联网实现供应链的数字化和智能化,优化库存管理和物流运输。
工业物联网(IIoT)主要关注设备和系统的连接与数据采集传输,而工业互联网则更广泛地涵盖业务数字化和全行业的互联互通。两者相辅相成,共同推动制造业和工业领域的数字化转型和发展。
五、 工业物联网和工业互联网的标准协议体系
工业物联网(IIoT)与工业互联网的标准协议体系主要包括以下几个方面:
1.工厂外网标准:
规范生产资源、商业资源以及用户、消费者共同使用的公共网络(互联网、专网、VPN)要求,包括多协议标签交换(MPLS)、光传送网(OTN)、软件定义网络(SDN)等技术的虚拟专用网络(VPN)。
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。
2.工业设备/产品联网标准:
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。
3.网络设备标准:
规范工业互联网内使用的网络设备标准,如以太网交换机、路由器、防火墙、安全设备等。
4.系统标准:
IEC 61135企业控制系统集成
IEC 62443安全标准。
5.中间件标准:
OMB数据分布服务
OMB统一组件模型
OPC统一架构。
6.协议标准:
IETF CoRE / CoAP
MQTT。
7.连接性标准:
4-20mA环路
WiFi
Modbus
Bluetooth
Profinet
2G/3G
TSN以太网
4G/LTE
5G。
8.其他通信协议:
HSE(High-Speed Ethernet)
Modbus TCP/IP
ProfiNet。
9.数据格式标准:
JSON
XML
Protocol Buffers。
10.安全标准:
TLS/SSL
OAuth
X.509.
11.国际标准:
IEC 62430
ISO/IEC 25999
ISO/IEC 30701.
这些标准和协议体系确保了工业物联网系统的互操作性和安全性,支持各种通信技术和网络基础设施,促进了工业互联网的发展和应用。