工业互联网面向应用的确定性数据总线蓝皮书

工业互联网面向应用的确定性数据总线技术蓝皮书工业互联网产业联盟（AII）2025 年 5 月 I编写说明随着工业互联网技术的发展，制造系统由局部业务的优化，演变为设计-制造-供应“三链”自主智能化，正在重塑全球制造业格局，形成未来制造创新模式。未来智能系统连接设备和应用的类型更丰富，涉及的业务流程和链条更复杂，系统之间的协同协作更普遍。因此需要进行全链条数据、信息和业务的集成融合，实现“网-算-控”一体化，达到整体系统网络资源、计算资源和业务逻辑的全面协同，这决定联通全局业务与网算资源的数据总线的确定性能力需要在整个工厂信息系统中不断延伸，从1-3层向应用层发展。本蓝皮书《工业互联网面向应用的确定性数据总线技术蓝皮书》提出面向应用的确定性数据总线架构，研究确定性数据总线支撑技术，为应用服务提供统一数据服务接口、算网协同调度的确定性数据通道和高效分发机制，支撑面向应用的确定性技术体系，赋能新组织单位：工业互联网产业联盟编写单位（排名不分先后）：中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、中国信息通信研究院西部分院、网络通信与安全编写组成员（排名不分先后）：李栋、俞雪婷、张恒升、付韬、朱海龙、张华宇、唐华苹、吕玲 型工业化应用模式。紫金山实验室 II目录一、面向应用的确定性数据总线的定位与意义.................................1（一）面向应用的确定性数据总线的定位..............................................................1（二）面向应用的确定性数据总线的内涵..............................................................3（三）面向应用的确定性数据总线的作用和意义...............................................4二、面向应用的确定性数据总线架构与特征......................................5（一）面向应用的确定性数据架构.............................................................................51.功能架构...........................................................................................................................52.部署架构...........................................................................................................................7（二）面向应用的确定性数据总线特征..................................................................81.“网算控”协同的调度支持...................................................................................82.统一的数据服务接口..................................................................................................83.自顶到底的确定性数据通道...................................................................................84.用户无感的异构网络兼容能力..............................................................................95.统一数据空间.................................................................................................................9三、面向应用的确定性数据总线支撑技术........................................10（一）网算编排技术.........................................................................................................10（二）标准化数据模型和编码.....................................................................................11（三）数据分发协议.........................................................................................................11（四）高速数据通道.........................................................................................................14（五）底层确定性网络适配技术................................................................................14四、面向应用的确定性数据总线应用场景........................................16（一）面向人工智能大模型的分布式计算场景..................................................16（二）边端协同的检测场景..........................................................................................17（三）设计与生产工艺协同规划场景......................................................................19（四）大规模多机器人协作场景................................................................................20 III五、总结与展望..............................................................................................22六、附录.............................................................................................................23（一）参考文献列表.........................................................................................................23（二）术语表........................................................................................................................23 1一、面向应用的确定性数据总线的定位与意义（一）面向应用的确定性数据总线的定位工业互联网2.0阶段，网络互联、数据互认、业务协同的发展趋势，需要“网-算-控”一体化的全新技术体系支撑。依据国家工业互联网的战略发展规划，预计到2035年，我国工业互联网将进入到2.0阶段，实现工业互联网与制造业务的集成融合，形成未来制造的创新模式。这一方面需要在工业互联网1.0全面互联的基础上，打通各业务链的数据流，构建统一数字空间，实现业务链全面集成；另一方面需要基于数据驱动的方式替代人工建模、决策，实现制造知识的自动化，形成自主智能。要达到上述目标，在网络层面实现工控网络与互联网的融合互联和数据传输，在信息层面实现端侧、边与云间的数据互认，大数据协同计算；在业务层面支持OT侧3业务链与IT侧AI智能的集成和协同优化控制。面对工业互联网2.0阶段更加全面的网络互联、数据互认、业务协同的发展趋势，需要“网-算-控”一体化的全新技术体系支撑，达到整体系统网络资源、计算资源和业务逻辑的全面优化，实现面向制造业务全链条集成融合。 2实现“网-算-控”一体化需要系统的确定性能力从1-3层向应用层延伸。全链条集成融合的应用协同调度与规划，对应用的确定性提出了更高的要求，确定性需要匹配到应用端到端的各个环节。而当前工业互联网的确定性主要是由网络层来进行保障，如TSN、DetNet技术等。但是单一的采用某个层面的确定性保障技术，已难覆盖应用到应用的保障要求。因此，《面向应用的确定性技术》系列蓝皮书提出了面向应用的确定性系统架构和技术体系，将确定性能力从1-3层向应用层延伸，从网络、计算、逻辑控制等多个方面统筹规划，实现“网-算-控”一体化的整体确定性保障。面向应用的确定性数据总线是面向应用的确定性全新技术体系的重要环节。本蓝皮书面向应用的确定性数据总线支撑“网-算-控”一体化的技术体系，在面向应用的确定性技术架构中的位置如图2所示。作为面向应用的确定性技术体系的重要组成，为应用提供具有确定性保障能力的数据传输通道、标准化数据模型、高效数据分发机制，统一服务接口。通过应用业务与网算资源的协同调配，共 同实现面向应用的确定性保障。图2面向应用的确定性技术架构与确定性数据总线定位（二）面向应用的确定性数据总线的内涵面向应用的确定性数据总线以高效数据分发、标准数据模型技术为基础，以支撑应用到应用的整体确定性为核心关键特征，连接网络资源、计算资源和应用业务，支撑全链条系统的互联互通。高效数据分发和标准数据模型是基础。数据总线主要通过数据分发协议、数据信息的交互，实现数据和信息在各系统间的无缝传递，使得异构系统在数据层面能相互“理解”，从而实现数据与信息的互联互通。支撑应用到应用的整体确定性是关键。为实现对“网-算-控”一体化的整体优化和协同的支撑，数据总线需要在能够提供数据服务的基础上，支持对网络资源和计算资源的协同规划调配，保障数据总线各种数据服务的质量，打破传统总线技术从单一层面提供确定性保障能力的局限，提供应用到应用的整体确定性保障。全面互联互通是目标。数据总线连接网络资源、计算资源和应 3 4用业务，是“网-算-控”连接的纽带。数据总线以统一的服务接口，承接应用业务的数据注册、数据标识、数据收发等相关服务，为设计-制造-供应全链条应用系统的数据流动和共享提供全面支撑。（三）面向应用的确定性数据总线的作用和意义面向应用的确定性数据总线支撑新模式下工业互联网与制造业务的深度融合，形成未来制造的创新模式。随着智能制造的发展，覆盖工厂OT网络的大量生产/运行数据、控制数据与IT网络中的管理数据、设计/工艺数据交换需求逐步增加，互联主体将从机器、控制系统、信息系统进一步扩展到包含在制品、智能产品、协作企业和用户在内的制造全流程网络互联与数据交互。确定性数据总线将实现面向不同应用之间的数据互联与交互，是打破OT与IT间界限、实现OT与IT的充分数据流动和共享的重要手段。实现设计-制造-供应“三链”自主智能化业务提