新型工业网络体系架构蓝皮书（2025年）总结
1. 工业网络发展背景
工业网络经历了从模拟通信到数字通信，从现场总线到工业以太网，从有线到无线的发展历程。近年来，在技术创新、应用需求牵引和生态重构加速的驱动下，工业网络已步入全新发展阶段，以全新架构、技术与应用模式为特征的新型工业网络正开启其发展征程。
1.1 工业网络发展历程
- 萌芽期（20世纪60年代）：通过模拟电路传输电气信号，实现工业现场传感器与控制器之间简单的点到点通信。
- 渗透期：借助互联网、移动通信技术，满足工业领域泛在化互联需求，连接范围扩展至云化设备、智能产品及产业链上下游企业。
- 创新浪潮期：随着大数据、人工智能等新一代智能化技术与制造技术深度融合，工业网络成为实现新型工业化的核心组成部分，连接物理世界、信息世界、虚拟世界一体化。
1.2 工业网络演进驱动力
- 技术创新：5G、云计算、TSN、工业大模型等新兴信息通信技术与工业自动化技术的融合。
- 应用需求：从控制、采集等基础场景向柔性生产、远程操控、协同设计等复杂场景演进，以及从简单传输网络向业务驱动的全融合、智能化网络演进。
- 生态重构：产业链日趋开放，推动工业网络制式统一，促进OT-IT-CT产业链重构，孕育新型工业网络产业生态。
1.3 工业网络能力愿景
- 全面连接：全连接、灵活化、数据融合。
- 连接能力提升：大带宽、连接确定性、应用确定性。
- 网络智能化运维：利用人工智能、大数据分析提升运维效率。
- 智能应用对算力支撑：满足工业生产的实时性需求，将AI新技术应用到工厂生产活动编排中。
- 高效协同控制：多机协作形成智能生产单元、智能生产线，实现机器与机器之间交互增多、产线柔性重组快速换型。
2. 新型工业网络新特征
新型工业网络具备泛在互联、确定承载、控网算集成、开放智能、安全可控五大创新特征。
2.1 泛在互联
- 全连接：人、机、料、法、环、测全面实现无死角的网络覆盖，生产现场到云端实现全链条网络互联和数据互通。
- 无线化：以5G为代表的新型无线技术使用占比提升，应用范围越来越广，并从生产外围向生产核心扩展。
- 互操作化：通过标准化的信息模型，实现跨设备、跨系统、跨厂商的异构数据的流转与交换。
2.2 确定承载
- 场景确定性：满足不同层级间差异化的承载需求，如车间级、园区级、城域级网络的端到端传输时延要求。
- 技术确定性：通过TSN、DeTNeT、5GDN等不同类型网络技术协同融合，形成更大规模的确定性承载网。
- 应用确定性：通过网、算、控的确定性协作管控，实现确定性的应用服务。
2.3 控网算集成
- 算+网融合：构建面向工业管理和控制的算网基座，实现工厂层、车间层、产线层的一网直达。
- 算+控协同：工业控制设备向通用化演进，算控资源一体化部署、动态分配。
- 控+网+算一体化：工控、计算、网联能力进一步集成，提供开放化、协同化、智能化的一体化服务。
2.4 开放智能
- 产业开放：网络各层协议间的解耦合，控制系统、应用系统将不再与某项具体网络技术强绑定。
- 本体智能：网络通过集成AI和机器学习等技术自身变得更加智能，实现网络设备的预测性维护、故障自愈性修复、资源智能化管理等。
- 支撑智能：开放各级工业算力与工业AI的适配能力，实现模型压缩与高效传输的综合优化，支撑工业元宇宙、工业智能、工业大模型、数字孪生等应用。
2.5 安全可控
- 内生安全：增强主动防御、智能感知、协同处理等能力，实现网络设施和数据的稳定可靠、安全可信。
- 数据可控：构建数据流转可控、数据使用可控、安全风险可控的网络体系，满足企业对于自身数据高安全性要求。
3. 新型工业网络新架构
新型工业网络架构从传统的ISA-95五层架构，发展到工业互联网网络的“两层三级”架构，后续将向更为扁平化、智能化的“3X3”矩阵架构演进。
3.1 架构演进趋势
- 传统ISA-95架构不足：现场控制与运营算力割裂，网络架构多层级化，生产过程数据散布各层，无法有效整合和利用。
- 新型工业网络架构趋势：扁平化、灵活化、融合化，将网联能力作为基础，融入算力能力和工控能力，形成“控-网-算”三要素协同的新架构。
3.2 总体架构
新型工业网络是工控、网联、算力三要素的有机融合，实现了全方位、体系化的架构升级，呈现极简的云边端扁平化结构，实现IT/OT深度融合，计算-通信-控制高效协同。
3.3 网联功能视图
- 现场域：实现车间内人、机、物接入，主要由存量工控业务的工业总线和工业以太网，用于采集的物联接入网，以及新型OT网络构成。
- 边缘域：实现工厂内系统间互联，提供差异化组网、确定性承载等网络能力，实现工业数据的汇聚。
- 中心域：实现企业内部网络互联管理及对外连接，提供高带宽、高确定和高智能的连接和管理能力。
3.4 工控功能视图
- 工业控制架构从五层向三层转变：从传统的垂直体系变成水平架构，以“控制+计算”为核心。
- 工业控制硬件通用化：从传统的专用硬件转变为通用硬件如工业服务器、超融合一体机等形态。
- 控制操作系统虚拟化，控制软件功能服务化：引入实时虚拟化技术，根据业务处理时延需求，分化为实时虚拟机和非实时虚拟机；传统专用硬件承载的控制软件功能向服务或应用形式转变。
3.5 算力功能视图
- 现场算力：实现数据采集、控制逻辑、本地训练等任务，未来将加强多维度数据采集能力、高精度操作能力和数据预提炼能力。
- 边缘算力：满足工业应用实时性需求及部分非实时性需求，实现计算能力开放、数据挖掘、虚拟化、任务迁移等功能。
- 中心算力：集中式的算力资源中心，以工业云的形式存在，具有大数据分析与决策能力，承载大规模模型训练与全局优化。
4. 新型工业网络新体系
4.1 新型工业网络技术体系
4.1.1 总体技术图谱
新型工业网络技术发展需要进一步融合新工控、网联及算力三维度的技术，共同促进物理与数字世界的深度融合，实现工业领域关键业务的更新升级。
4.1.2 网联技术图谱
新型工业网络技术继承工业网络原有的网络技术，在5G、TSN等新型网络技术应用于工业网络的基础上，在转发技术、管控技术及融合技术三个方面进行进一步创新。
4.1.3 新工控技术图谱
新型工控技术发展具有智能化、开放化、网络化、协同化，高可靠，高安全等特征，以先进网络组网融通，保障工业通信实时、可靠，以软硬件及协议的分层解耦满足设备系统间互通、互操作，以多样性算力提供统一底座和控制优化功能。
4.1.4 算力技术图谱
工业算力技术包括算力构建技术、算力管控技术、算力融合技术，通过异构算力整合、算力精确调控、算力与控制网络协同，实现工业全场景算力服务。
4.2 新型工业网络产业体系
4.2.1 产业链各环节协同共进
- 上游环节：功能更加丰富，工业专用产品不断涌现，如确定性网络模组、工业算力芯片、工业5G芯片产品。
- 中游产品：性能稳步提升，逐步走向开放化、智能化，如确定性网络端口速率向万兆发展、新型工控正在形成工业巨头主导的智能应用生态、工业算力厂商类型复杂、5G产品国内外差距较小。
- 下游解决方案：侧重于一体化推进“控网算”融合，打造“控网算”融合产品测试、认证和标准化能力，推动新型工控的垂直领域解决方案研究，打造算力和网络的垂直领域智能化控制能力。
4.2.2 产业生态发展趋势预判
- 市场规模持续扩大：随着全球主要强国都在积极发展工业，市场对于网络化、智能化设备的需求将稳步提升。
- 技术融合与创新加速：新型工业网络是集成人工智能、确定性网络、移动互联网、工业算力等技术的创新舞台，需要将相关技术协同发展、深度融合。
- 应用场景多元化：新型工业网络应用场景的多元化得到了进一步推动，未来将在更多领域发挥重要作用。
- 产业生态更加健壮：新型工业网络产业生态将持续繁荣，企业竞争模式发生显著变化，从单一场景解决方案向生态资源转型。
5. 新型工业网络发展模式与行业应用探索
5.1 新型工业网络发展模式
新型工业网络在应用部署层面可以采用两种方式：
- 升级改造模式：企业以打造典型场景为引导，对已有网络基础设施进行改造升级。
- 全新设计模式：企业以新建智能工厂为引导，构筑泛在互联、确定承载、控网算集成、开放智能、安全可控的基础设施。
- 区域赋能模式：企业依托所在地区的先导区/园区建设优势，通过区域公共网络基础设施和公共服务能力的升级发展，带动企业自身数字化、网络化、智能化建设。
5.2 行业应用探索
5.2.1 钢铁行业新型工业网络应用案例
钢铁企业积极推进数字化转型，宝武集团提出了“四个一律的”理念，新型工业网络确定承载的特性保障了这类控制云化集中部署场景下传输的高确定性和高可靠性，实现PLC云化集中控制、机器人远程操作、远程运维等业务需求。
5.2.2 电子行业新型工业网络应用案例
基于新型工业网络的大小模型协同SMT全流程质量管控方案，分为现场层，平台层和应用层，实现全流程质量管控。
5.2.3 汽车制造行业新型工业网络应用案例
汽车制造业焊装车间生产线采用5G专网+集中式控制建立车间产线系统，现场除伺服/变频器之外的所有设备均可以通过5G工业网关接入5G专网，大大节省线缆与现场空间成本。
5.2.4 工控行业新型工业网络应用案例
施耐德新一代工业控制体系架构将控制、算力、通信融合一体部署，形成以EcoStruxure（EAE）为核心的开放自动化架构，实现软硬件解耦，提高开发的效率和软件的可重用性。
6. 新型工业网络发展展望
新型工业网络是一个系统化的建设工程，应在统一的体系架构指导下，设立新型工业网络分级分领域发展目标，推动开放化、扁平化、融合化、智能化的新型工业网络体系逐级落地与扩展。
- 突破关键核心技术：强化新型工业网络前瞻性基础研究，加快工业5G、TSN、边缘计算、工业光网等关键技术攻关突破，进一步提升技术创新能力。
- 深化融合应用示范：探索新型工业网络面向垂直领域的多元化应用场景，加快推进5G、TSN等已有一定产业链基础的技术，在化工、钢铁、电力、轨道交通、高端制造等数字化基础较好的领域和行业应用部署。
- 构建开放共享的产业生态：进一步加强与世界各国和国际组织在新型工业网络基础设施建设、技术研发、标准制定、产业应用等方面的交流与合作，共同构建开放共享的产业生态体系。
