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为了推动工业互联网各层面技术的标准化发展、规范化工业系统集成运作过程，工业界和学术界针对工业互联网体系架构开展了系统化研究。不同国家或组织提出的工业互联网体系架构如图1-2所示。
图1-2 不同国家或组织提出的工业互联网体系架构
目前，国内外研究主要从3种视角划分工业互联网的层次。一是“由端至云”的工业制造视角，典型代表是辛辛那提大学提出的“5C模型”和德国工程师协会的“RAMI4.0”；二是“由云至端”的互联网视角，典型代表为美国IIC的“IIRA”；三是从“网络”“数据”和“安全”的三维视角，典型代表为中国AII的“工业互联网体系架构”。
ISO
/IEC
/IEEE
42010-2011是用于描述系统架构的一套标准，它定义了架构视图、架构描述及架构语言，可用于指导一个具体系统架构的表述方式。工业互联网参考架构的定义遵循该标准。2015年6月，IIC发布了《工业互联网参考架构IIRA》1.0版本。按照ISO/IEC/IEEE 42010-2011关于架构的描述，标准参考架构包括商业视角、使用视角、功能视角和实施视角4个层级，并论述了系统安全、信息安全、弹性、互操作性、连接性、数据管理、高级数据分析、智能控制、动态组合九大系统特性。
2015年，德国“工业4.0”工作组正式发布了RAMI4.0，它从产品生命周期/价值链、层级和架构等级3个维度，分别对“工业4.0”进行多角度描述。工业互联网体系架构如图1-3所示。
图1-3 工业互联网体系架构
RAMI4.0的第一个维度，是在IEC 62264企业系统层级架构的标准基础上，补充了产品或工件的内容，并由企业内部拓展至企业外部互联，从而体现“工业4.0”对产品服务和企业协同的要求。RAMI4.0的第二个维度是信息物理系统的核心功能以各层级的功能来体现，分为业务层、功能层、信息层、通信层、集成层、资产层（机器、设备、零部件等）。RAMI4.0的第三个维度是价值链，即以产品全生命周期视角出发，描述了以零部件、机器和工厂为典型代表的工业要素从虚拟原型到实物的全过程。
中国AII认为工业互联网的核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能，在参考IIRA、RAMI4.0、IVRA的基础上，于2016年8月发布了《工业互联网体系架构1.0》。《工业互联网体系架构1.0》提出以“网络”“数据”和“安全”作为工业互联网共性基础和支撑的体系架构。其中，“网络”是工业数据传输交换和工业互联网发展的支撑基础，“数据”是工业智能化的核心驱动，“安全”是网络与数据在工业中应用的重要保障。基于三大体系，工业互联网重点构建三大优化闭环，即面向机器设备运行优化的闭环，面向生产运营决策优化的闭环，以及面向企业协同、用户交互与产品服务优化的全产业链、全价值链的闭环，并进一步形成智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸四大应用模式。
中国AII不断总结经验并修订完善，于2019年8月发布了《工业互联网体系架构2.0》。在体系架构2.0 的研究设计中，一方面充分参考了主流的架构设计方法论，包括以 ISO/IEC/IEEE 42010-2011为代表的系统与软件工程架构方法论和以开放组体系结构框架（TOGAF）、美国国防部体系架构框架（DODAF）为代表的企业架构方法论，来提升架构设计的科学性和体系性；另一方面借鉴现有相关参考架构的设计理念与关键要素，包括以IIRA为代表的软件架构，以RAMI4.0和IVRA为代表的工业架构和以物联网参考架构（ISO/IEC 30141）为代表的通信架构。
图1-4 工业互联网体系架构2.0
工业互联网体系架构2.0如图1-4所示，包括业务视图、功能架构、实施框架三大板块，形成以商业目标和业务需求为牵引，进而明确系统功能定义与实施部署方式的设计思路，自上向下层层细化和深入。
业务视图明确了企业应用工业互联网实现数字化转型的目标、方向、业务场景及相应的数字化能力。业务视图提出了工业互联网驱动的产业数字化转型的总体目标和方向，以及这一趋势下企业应用工业互联网构建数字化竞争力的愿景、路径和举措。这在企业内部将会进一步细化为若干具体业务的数字化转型策略，以及企业实现数字化转型所需的一系列关键能力。业务视图主要用于指导企业在商业层面明确工业互联网的定位和作用，提出的业务需求和数字化能力需求可作为后续功能架构设计的重要指引。
功能架构明确了企业支撑业务实现所需的核心功能、基本原理和关键要素。功能架构提出了以数据驱动的工业互联网功能原理总体视图，形成物理实体与数字空间的全面连接、精准映射与协同优化，并明确这一机理作用于从设备到产业等各层级，覆盖制造、医疗等多行业领域的智能分析与决策优化，进而细化分解为网络、平台、安全三大体系的子功能视图，描述构建三大体系所需的功能要素与关系。功能架构主要用于指导企业构建工业互联网的支撑能力与核心功能，并为后续工业互联网实施框架的制定提供参考。
实施框架描述了各项功能在企业落地实施的层级结构、软硬件系统和部署方式。实施框架结合当前制造系统与未来发展趋势，提出了由设备层、边缘层、企业层、产业层4层组成的实施框架层级，明确了各层级的网络、标识、平台、安全的系统架构、部署方式及不同系统之间的关系。实施框架主要为企业提供工业互联网具体落地的统筹规划与建设方案，可进一步用于指导企业技术选型与系统搭建。