华为：新型工业互联网平台参考架构

新型工业互联网平台参考架构 主 编 单 位编 委 顾 问编审组成员参 编 人 员责 任 编 辑华为云计算技术有限公司尚海峰胡玉海李金锋徐俊王飞马奇王立钱沛张金东刘国锋史梦婷孙晓光洪宏能舒文陈泽腾王瑞（排名不分先后） 序言 尚海峰 华为主机上云军团CEO、混合云总裁 业是国民经济繁荣发展的前提和基础，工业也是技术创新的主战场。据统计，美国工业占国内生产总值比重不到20%，但70%的技术创新直接或间接依托于工业领域的高质量发展。因此，没有工业化的高质量发展，便不会有经济的高质量发展。工 数字化与智能化是工业腾飞的翅膀，融合了云计算、AI、大数据、IoT等创新技术的新型工业互联网平台，正在成为新型工业化的关键推动引擎。随着平台与制造、矿山、油气、电力等行业的深度融合，未来工业将向着柔性智能、产业协同、个性定制和低碳排放的方向发展。基于此，将重构新的生产关系，新的商业模式也将持续创新孵化。未来工业将把劳动者从重复性、危险性、繁重性的工作和环境中解放出来，并为人们创造安全、体面、更富创造力的工作，还将为人类带来安全丰富的能源供给、智能便捷的交通出行、舒适宜居的建筑，以及更美好的环境，将人类带向更美好的明天。 在《新型工业互联网平台参考架构》中，我们分析了制造、矿山、油气、电力等行业的数字化与智能化进展、典型行业应用场景，洞悉了全面迈向“数字化、智能化、绿色化、可持续化”的未来工业发展趋势，并提出了基于混合云与AI大模型的“新型工业互联网平台”架构体系。 华为作为一个涵盖研发到生产、销售、服务的全链条工业企业，通过全面的数字化转型，华为的产品开发及试制周期缩短了20%、订单履行周期缩短了76%，销售效率和服务质量都得到了有效提升。同时，我们积极应用智能化技术，生产线所有关键工位都采用视觉AI质检，在工厂内全流程实现自动化配送，使得平均每年生产效率提升27%。 经过多年的深入实践，华为已成为具备较强数字化与智能化能力的实体经济企业，我们希望利用华为在云计算、AI、大数据等方面的技术积累，聚焦工业场景，探索新型工业化转型之路，为客户创造价值。在过去1年中，华为和相关产业机构、行业领军企业、合作伙伴一起探索基于混合云与AI大模型的新型工业互联网平台，携手取得了一些实践 经验与案例，也集结于本书中，以期能与业内同仁共享成果，并对产业实践贡献力量。 在实现新型工业化的征程上，全面数字化、云化、智能化是大势所趋，未来已来，时不我待！我们愿与产业链上下游产业同仁、客户、伙伴、广大开发者一起，为推动工业与信息化深入融合，加速数字化与智能化转型共同努力、共创共赢。 目录D I R E C T O R Y 工业互联网产业趋势洞察 新型工业互联网平台定义与架构体系 工业互联网是新型工业化必由之路 3.1 新型工业互联网参考架构概述3.2 工业云边协同3.3 工业智能数采3.4 工业数据融合3.5 工业数智协同3.6 工业应用开发 2.1 工业互联网平台进入实践深耕阶段 2.2 工业IT架构向全互联开放架构演进 2.3 各行业工业互联网建设特点与场景需求 行业典型应用场景 4.1 制造 4.2 煤矿 “数字化、智能化、绿色化”已成为全球经济发展主旋律，也是工业领域如制造、电力、油气、矿山等行业转型升级的重要方向。云计算、人工智能、大数据、IoT等新一代信息技术加速突破，与工业深度融合创新，将推动工业的生产方式、发展模式和企业形态发生根本性变革。 全球工业大国均在布局工业数字化与智能化转型 放眼世界，中国、美国、德国等主要工业大国均出台了国家顶层战略规划指引，加快推动工业数字化与智能化转型，强化工业核心竞争力，抢占竞争制高点，夺取发展主动权。 美国多年来持续并强化布局先进制造业，自2011年起发布《先进制造业伙伴计划》、成立工业互联网联盟、发布《2022国家先进制造业战略》等一系列战略与计划，意图引领工业数字化发展，持续扩大工业领域的核心竞争优势。 略》等系列战略规划，意图提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。 中国在2015、2016年分别提出了“智能制造”和“工业互联网”建设目标。在新时代的征程中，又提出了新型工业化的新内涵，近期明确提出了在2035年基本实现新型工业化，强调坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，广泛应用AI技术、数字化技术、绿色技术，促进科技创新与产业升 德国是全球率先提出工业4.0概念的国家，自2010年先后提出《高技术战略2020》、《工业战略2030》、《人工智能战略》和《德国新数字化战 根据中国工业互联网研究院最新发布的《中国工业互联网产业经济发展白皮书（2023年）》，工业互联网产业增加值总体规模持续提升，成为经济稳定增长的有力支撑，预计2023年的情况如下： 级，加快传统制造业向智能制造与服务型制造的转型升级，推进新型工业现代化进程，加快建设制造强国、网络强国、数字中国。 因此，推动工业数字化和智能化升级，是实现工业往高端化、绿色化转型的重要支撑。 ·工业互联网核心产业增加值将达到1.35万亿元，带动渗透产业增加值3.34万亿元，工业互联网产业增加值总体规模达4.69万亿元，占GDP的比重上升至3.72%，是支撑我国经济向上发展的重要力量。 工业互联网是工业数字化转型的关键基础设施 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关键基础设施。通过人、机、物的全面互联，构建起覆盖全要素、全产业链、全价值链的全新制造与服务体系，为工业数字化、网络化、智能化转型提供升级路径，是我国实现新型工业化的关键基础设施和重要驱动力量。 ·工业互联网带动增加值规模超过千亿元的行业达到9个，在第二产业中，对制造业、采矿业的带动作用最为明显。 可以看出，工业互联网对各行业数字化转型升级的赋能作用持续凸显，与各行业融合发展正在向更广范围、更深程度、更高水平迈进。 以智能化为核心，赋能新型工业化高质量发展 型提供了天然土壤。 根据工业互联网产业联盟最新发布的《2023工业大模型技术应用与发展报告》显示，在过去3年期间，工业AI企业增长了近5倍，AI与工业融合展现了强劲产业增长势头，预估到2032年市场规模将高达895.3亿美元。 工业互联网是围绕全产业链、全价值链、全要素的全面链接，通过构建新一代信息技术来赋能制造业，强调海量生产要素的互联互通，运行数据的价值挖掘和工业知识的沉淀复用，为应用AI和大模 AI大模型具有强大的泛化能力和更好的跨模态、跨领域应用能力，在研发设计、生产制造、运维管理、培训服务等工业环节具备广泛的应用价值。通过将大模型服务融入到工业互联网平台，实现从单点应用、局部优化到业务贯通和协同发展的智能化升级，打造高效率、低成本、绿色化的工业智能解决方案。 网平台体系，实现260多家煤矿统一接入。针对煤矿生产主要涉及的掘进、采煤、主运等96个细分作业场景，借助华为AI基础设施和盘古大模型视觉、预测能力进行AI智能化改造，探索实现矿山生产的全场景智能应用，提升煤矿行业安全高效发展水平；并依托工业互联网平台，提供统一的AI算力和创新资源，聚集煤矿产业上下游生态，吸引行业合作伙伴和开发者落户鄂尔多斯。 在2024年政府工作报告中，也专门提出深化人工智能研发应用，开展“人工智能+”行动，打造具有国际竞争力的数字产业集群。国内以矿山行业为代表的头部能源大省和矿业集团，率先通过部署以混合云与AI大模型为核心的工业互联网进行探索。如鄂尔多斯和华为合作，建设了三统一（统一标准、统一架构、统一规范）的煤矿工业互联 数字化方兴未艾，智能化已然到来，以混合云和AI大模型为核心的新型工业互联网平台，将成为工业“数字化、智能化、绿色化、可持续化”的核心推动引擎，也是新型工业化高质量发展的必由之路。 工业互联网产业趋势洞察 2.1 工业互联网平台进入实践深耕阶段 造2025，央国企工业互联网平台普及率2025年达到45%，带动工业互联网建设进入急剧增长期。截止2022年底，工业互联网建设普及率仅为17.5%，要达成45%的目标，我国工业体系建设面临重大挑战。。 2020年国务院颁布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》及十四五规划，提出智能制 依据工业互联网平台普及率评判标准体系，工业企业需要从“战略与组织”、“基础条件”、“平台应用”、“业务创新”、“效能效益”5个一级指标方面加强建设，其中“平台应用”作为 工业互联网的数字化转型底座，主要围绕设备上云、业务上云、工业APP应用与创新、边云协同和大数据挖掘应用5个维度开展建设。 为推进工业体系数字化、智能化进程，保障国民经济健康发展，国家政策将牵引工业互联网平台发展进入实践深耕阶段，未来3年工业企业向云化、智能化转型，是达成工业互联网数字化转型目标的关键步骤。 国家工业信息安全发展研究中心数据显示，当前国内工业企业云边协同采用率、设备上云率、数据管理云化率均不足15%；工业APP与应用创新方面主要依赖于国外工业软件厂商。 2.2 工业IT架构向全互联开放架构演进 化。随着工业控制器、传感器等越来越多设备连云端，工业企业需要实时性、安全性更强的数据采集，更深层次的数据链路打通，和更复杂的数据分析与决策能力。因此，全互联开放的工业互联网架构，需要从以下4个维度构筑： 传统的工业IT体系架构采用垂直整合的模式，层层汇聚和抽象，缺少完整的数据信息，造成特定问题（如产能、质量、效率、能耗等）无法进行全面、及时的分析，难以实现精准决策，主要体现在以下4个方面： ·新应用体系：工业互联网平台 + 工业APP（小而快，敏捷创新）； ·系统层级多，决策链长，难以快速闭环决策； ·数据孤岛多，难以进行全局协同与优化； ·全互联互通：L1/L2设备云边互联，工业数采打破数据孤岛； ·系统封闭 ，垂直紧耦合，迭代速度慢，无法快速灵活响应； ·统一数据湖：IT/OT数据融合，统一数据入湖，充分发挥数据价值； ·工业知识靠“传帮带”， 难复制，企业创新依赖或受制于个人。 ·智能新生产：机理模型等知识沉淀为资产，AI辅助无人化、少人化。 “新型”工业基础设施呈现出全产业链、全要素、全价值链互联，通过数据流转实现多层次闭环优 业聚焦工业数采，煤矿行业聚焦数据治理，并且向工业智能演进，油气行业已开始探索智能化与生产场景的结合。 根据华为在电力、煤矿、油气和制造等行业项目的深度实践，认为当前工业互联网体系建设阶段呈现出以下三个特点： ·建设模式围绕生产中心拉远：早期互联网架构以集团企业为中心集中建设为主，目前工业互联网平台云边建设模式呈现行业云、集团云+工厂云两种模式，算力和数据的布局逐步拉远至中心节点以外，以实现多级组织，甚至跨集团、跨行业的业务协同； 针对行业三个特点与业务发展诉求，工业企业需在如下5大业务场景持续做好能力建设： ·技术重心从传统数采向智能化演进：早期的工业互联网技术重心主要面向设备、系统间联结和数据采集；新型工业互联网正逐步向数据治理、工业智能和传统应用开发方向发展； ·不同行业呈现不同建设特点：制造、电力等行 新型工业互联网平台定义与架构体系 ·数据采集和数据融合分析是工业互联网的核心，汇聚大量现场数据并沉淀为行业知识，催生出以边缘为核心的自适应智能生产系统。 相对传统工业IT体系架构较为严苛的层次划分，“工业互联网平台+工业APP”的扁平化架构大大降低了水平/垂直维度集成的难度；更重要的是，扁平化架构能够将传统的工业知识和经验转变为数字模型沉淀下来，转变为数字模型沉淀下来，作为平台层核心使能层。通过做厚平台，做轻做薄应用软件形成工业APP，极大的加速工业应用上线节奏，满足企业在数字化转型过程中各种敏捷应用创新的需要。 ·工业智能是生产管理模式变革的驱动器，基于对海量数据清洗、处理、挖掘和萃取，形成行业知识模型，将人工智能使能到生产系统和生产过程中，通过持续训练来提升工业生产效率和降低生产成本。 新型工业互联网体系架构的核心价值是为工业企业提