目前，工业互联网平台的概念已经深入人心，国内外也相继涌现出大量的不同类型工业互联网平台，但是大多数人对于工业互联网平台的核心能力、平台建设水平和产业发展状况等方面仍然认识不充分。本文将带领大家深入理解工业互联网平台的功能架构、核心能力及资源汇聚，逐渐掀开工业互联网平台的“神秘面纱”。

一、工业互联网平台的功能架构

工业互联网平台的功能架构主要用于描述工业互联网平台结构层次、功能组件及其相互关系。清晰的工业互联网平台功能架构将有助于读者更好地了解工业互联网平台的运行机理，明确工业互联网平台的核心能力，从而高效发挥工业互联网平台的价值效益。功能架构是用于描述系统构成及各构成要素相互关系的一种抽象框架，可为系统的建设方、应用方等相关主体提供通用、一致性定义。工业互联网平台功能架构主要包括边缘层、基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）、应用层（SaaS）以及贯穿上述各层级的标准、质量和安全防护体系，各层级相互协调，共同推进平台功能的实现。其中，边缘层、平台层、应用层是工业互联网平台的三大核心层级。

在功能架构中，边缘层是基础，平台层是核心，应用层是关键。IaaS层作为工业互联网平台的基础设施，可支撑构建功能丰富的工业 PaaS 平台，从而接入边缘数据、机理模型等各类实时高效的社会资源，实现工业技术软件化与知识模型化，进而形成各类 SaaS 化工业 App，并应用在企业的实际生产中，推动打造多方参与、资源富集、合作共赢的产业生态。

1.1边缘层（数据采集）

边缘层指的是对海量设备进行连接和管理，并利用协议转换实现海量工业数据的互联互通和互操作；同时，通过运用边缘计算技术，实现错误数据剔除、数据缓存等预处理以及边缘实时分析，降低网络传输负载和云端计算压力。构建精准、实时、高效的数据采集体系，本质上是实现物理空间隐性数据在赛博空间的显性化。在功能架构中起到多源异构数据采集能力的作用。边缘层的核心价值是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、生产要素（人－机－料－法－环）信息进行实时高效采集和云端汇聚。

其功能分类包含了：设备接入、 协议解析、边缘数据处理。

其中，设备接入通过工业以太网、工业光纤网络等各类有线和无线通信技术，接入各种工业现场设备、智能产品/装备，采集工业数据。

协议转换：运用协议解析与转换、中间件等技术兼容Modbus、CAN、Profinet等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。 利用HTTP、MQTT等方式将采集到的数据传输到云端数据应用分析系统或数据汇聚平台。

边缘数据处理：基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，进行边缘端数据预处理、存储与智能分析，减少时延和网络拥塞，形成边云协同分析处理。

边缘层主要涉及的核心技术包括工业通信网络、协议转换技术、边缘计算和工业人工智能等技术。

1.2基础设施层（IaaS）

IaaS层作为工业互联网平台的运行基础，利用虚拟化、分布式存储、并行计算、负载调度等技术对底层服务器、存储设备、网络资源等基础设施进行抽象处理，使得物理机器成为一个个可被灵活生成、调度、管理的基础资源单位，并将这些资源进行有效整合，实现网络、计算、存储等资源的池化管理。

IaaS层的云服务资源能够根据用户需求进行弹性分配，通过虚拟化、数据库隔离、容器等技术实现不同租户应用和服务的隔离，为用户提供安全、完善的云基础设施服务，这种服务模式具有较强的扩展性、灵活性和低成本优势。

IaaS 层由 IT 基础设施提供商（如阿里云、腾讯云、百度云等）通过租赁的方式向工业互联网平台用户提供虚拟化的计算资源、网络资源、存储资源等基础设施服务，并根据用户对资源的使用需求进行计费，可为PaaS层、SaaS层的功能运行、能力构建及服务供给提供高性能的计算、存储、网络等云基础设施。

1.3平台层（PaaS）

PaaS层是工业互联网平台的核心，通过对底层硬件和操作系统进行抽象处理，为用户提供工业App全生命周期服务环境与工具、微服务发布及调用环境与工具、工业微服务、工业大数据管理、开放资源接入与管理等平台服务。

工业 PaaS 依托组件化的微服务、强大的数据处理能力、高效的资源接入与管理、开放的开发环境工具，向下接入海量社会开放资源，向上支撑SaaS层开发部署与运营优化面向工业场景的App，发挥着类似于“操作系统”的重要作用。

工业 PaaS 将各行业、各领域的工业知识与经验沉淀为数字化模型，以工业组件的形式供开发者调用，并基于生产实际数据实现对业务过程的描述、分析、预测和决策，以指导业务活动的精准执行。PaaS层的建设既需要特定领域制造技术的深厚积累，也需要通过应用ICT技术把行业知识经验转化为数字化、模块化、软件化的通用制造技术规则，是工业互联网平台建设的重点和难点。目前，信息化水平高的制造业龙头企业、领先的ICT企业及工业知识沉淀深厚的自动化解决服务提供商是 PaaS 层相关使能技术、机理模型、应用工具创新的主要参与主体。

1.4应用层（SaaS）

SaaS层直接体现工业互联网平台的价值，通过激发全社会力量，依托各类开发者基于平台 PaaS 层提供的环境工具、资源与能力，围绕特定应用场景，将业务模型、技术、数据、资源等软件化、模块化、平台化、通用化，形成满足不同行业、不同领域、不同场景的工业App，实现工业知识的固化、积累、复用和创新。用户可以根据需求租用这些App，从而节省研发、部署、运维等一系列过程所需的时间和费用成本。

工业App的类型包括研发设计、生产管控、运维服务、产业链运营等各类典型场景的通用 App、行业级 App、企业级定制 App 等。

各类工业 App的大规模应用促进了社会资源的优化配置，加快构建基于平台的开放创新生态。目前，受制于PaaS层赋能不足，SaaS层的发展潜力尚未充分发挥，但在某些特定领域或特定场景已经涌现出一批应用成效较为明显的工业App。

二、工业互联网平台的五大核心能力

工业互联网应具备分布式IT资源调度与管理能力，工业资源的泛在连接与优化配置能力，工业大数据管理与挖掘能力、微服务供给、管理与迭代优化能力、覆盖工业App全生命周期的环境与工具服务供给能力等五大方面的核心能力。

2.1分布式IT资源调度与管理能力

高效的分布式 IT 资源调度与管理能力是工业互联网平台各项能力实现的重要基础，主要包括两方面：一是对接入平台的计算、存储、网络等云基础设施进行注册、认证，以及虚拟化、运行维护等基础管理，结合微服务、工业App的运行实现IT资源的动态调度，并按照实际需求提供弹性扩容、多租户的资源隔离与计量等服务；二是通过购买、租用、共建共享等方式，通过虚拟化技术实现计算、存储、网络等 IT 资源能力的平台化，降低企业信息化系统建设成本，推动核心业务向云端迁移，为OT和IT的融合和创新应用提供基础支撑。

2.2工业资源的泛在连接与优化配置能力

工业资源泛在连接与优化配置能力指，工业互联网平台通过部署边缘处理解决方案，围绕“人、机、物、法、环”等平台连接的工作人员、设备设施、产品物料、信息系统、厂房环境、工业传感器等各类资源要素，进行大范围、深层次、高复杂的数据采集。工业资源泛在连接与优化配置*力主能**要包括三个方面：

一是面向微服务运行与优化，以及工业 App 开发、应用测试验证等需求，提供工业资源动态调度与优化配置等服务，建立配置、编排、优化等规则，实现对接入平台工业资源的运行监控、使用、调度与维护；

二是针对采集到的多源异构数据进行协议解析、边缘集成与汇聚处理，实现数据的预处理和实时分析，并按需向云端平台集成，为工业互联网平台的大数据分析奠定基础；

三是将数据化、模型化的生产资源进行加工、组合、优化，形成模块化的生产管控能力，并通过对资源的基础管理、动态调度、优化配置等服务，促进生产能力的在线共享交易、动态配置、共享利用，通过制造能力的平台化支撑全行业生产资源的动态配置。

2.3工业大数据管理与挖掘能力

工业大数据管理与挖掘能力是指工业互联网平台通过海量、异构的工业数据汇聚共享，实现工业大数据的分级分类管理与价值挖掘。工业大数据管理与挖掘*力主能**要包括两方面：一是支持海量、多源、异构数据的转换、清洗、分级存储、可视化处理等，并提供多种分析算法和工具；二是支持将工业知识、行业经验与工业机理等封装为微服务及微组件，并基于平台进行发布、调用运行与持续优化，实现各参与主体知识的复用、传播和提升，从而形成数据驱动、持续迭代的工业知识体系。

2.4微服务供给、管理与迭代优化能力

微服务供给、管理与迭代优化能力是指工业互联网平台通过提供微服务及微组件发布及调用的环境与工具，实现微服务的持续供给、管理优化与迭代完善。微服务供给、管理与迭代优化*力主能**要包括三方面：

一是支持各类微服务及微组件提供商围绕“人、机、物、法、环”等方面构建人员技能、设备设施、生产资源、业务流程、生产环境等一系列高度解耦、可复用的工业微服务，以及数据库、通用算法、中间件等方面的 IT 通用微服务，并提供图形化编程工具，简化开发流程，支持用户采用拖拽方式进行应用创建、测试、扩展等，支撑工业App快速开发、部署和运行优化；

二是支持平台建设运营主体对各类微服务及微组件进行认证、注销等基础管理，并结合工业App的运行需求实现微服务及微组件的快速发现、编排与调用；

三是支持各类微服务组件提供商，通过数据积累、算法优化、模型迭代，形成覆盖众多领域的各类知识库、工具库和模型库，实现旧知识的不断复用和新知识的持续产生。

2.5覆盖工业App全生命周期的环境与工具服务供给能力

覆盖工业 App 全生命周期的环境与工具服务供给能力是指基于工业互联网平台提供知识汇聚和共享的中心，通过建立开发者社区，提供覆盖工业App开发、测试验证、虚拟仿真、实施部署、调度优化等全生命周期各环节的开发环境和工具。覆盖工业App全生命周期的环境与工具服务供给*力主能**要包括两方面：一是提供方便易用的工业App开发测试与部署环境工具，充分赋能各类开发者，快速将其掌握的工业技术、经验、知识和最佳实践进行模型化、软件化和再封装，形成一系列实用性强的工业 App；二是提供工业App运行与优化环境工具，实现工业App的运行与调度，并结合应用情况对工业App进行持续迭代优化。

三、工业互联网平台的资源汇聚

工业互联网平台在充分发挥其核心功能的基础上，依托各类主体加快资源的广泛汇聚，共同推动降低企业信息化成本、优化全社会资源配置、加速工业知识创新。

3.1工业互联网平台资源汇聚的六类角色

工业互联网平台在充分发挥其核心功能的基础上，依托各类主体加快资源的广泛汇聚，共同推动降低企业信息化成本、优化全社会资源配置、加速工业知识创新。在工业互联网平台资源汇聚过程中，主要涉及 IT 基础设施提供商、边缘解决方案提供商、社会开放资源拥有方、微服务组件提供商、工业App开发者和工业App用户六类角色。

第一类是 IT 基础设施提供商，主要提供数据存储、计算分析、网络接入等弹性可伸缩的云计算服务，降低企业信息系统建设成本，提升运维效率。

第二类是边缘解决方案提供商，主要提供工业设备的边缘计算解决方案，用于设备相关数据的采集、清洗与预处理，提升数据采集的效率和质量。

第三类是社会开放资源拥有方，主要提供工业互联网平台需要汇聚的人员、设备设施、产品、原材料、业务系统等方面的数据资源，提升资源共享水平，挖掘数据价值。

第四类是微服务组件提供商，主要包括深谙工业机理的自动化厂商、标准件提供商、工业软件提供商等，以及熟悉通用算法、数据处理、应用集成的ICT企业、中间件开发商等，主要利用平台提供的开发环境和图形化建模工具，将其理解和掌握的技术、知识、经验、模式等封装为可复用的微服务，并结合应用情况持续迭代优化。

第五类是工业App开发者，主要利用平台提供的微服务组件、工业机理模型和相关开发环境，围绕不同应用需求开发形成一系列工业App。

第六类是工业 App 用户，主要应用平台提供的各类工业 App 执行各项操作，实现各项业务功能。

各类角色和相关主体共同构筑开放、融合、共赢的创新生态。

3.2工业互联网平台资源汇聚的四个表现

工业互联网平台主要以核心功能为基础，以价值开放共享为导向，聚合各类相关主体，形成从IT与OT技术融合、制造资源共享、制造能力交易到制造业价值共创的良性发展格局。工业互联网平台的资源汇聚重点表现在制造资源的连接与汇聚、数据资源的汇聚与共享、微服务的供给与优化、工业App的开发与迭代四个方面。

1.制造资源的连接与汇聚

工业互联网平台可在边缘端部署边缘解决方案，并通过购买、租赁、共建共享等方式，将“人、机、物、法、环”等各类制造资源接入平台，并与利益相关方按照约定的访问和控制权限进行使用和管理。

2.数据资源的汇聚与共享

工业互联网平台一方面可通过购买、战略合作等方式将政府、行业协会、金融机构、服务机构等掌握的数据资源接入平台，同时注重积累平台自有运营数据，通过数据的有效管理和使用，挖掘应用价值；另一方面，应注重加强与其他平台及相关方之间的数据开放与共享，在更广范围、更深层次挖掘数据价值。

3.微服务的供给与优化

工业互联网平台应与深谙工业机理的自动化/装备提供商、标准件提供商、工业软件提供商等，以及熟悉通用算法、数据处理、应用集成的ICT企业、中间件开发商等微服务提供商建立良好的合作机制，支持其利用平台提供的环境和工具，将其理解和掌握的技术、知识、经验、模式等封装为可复用的微服务，并结合应用情况持续优化。

4.工业App的开发与迭代

工业互联网平台可通过构建开发者社区、创新合作机制等方式汇聚海量个人及企业开发者，围绕不同应用需求自主开发或由第三方开发者开发形成一系列工业App，供个人及企业用户*载下**、安装、部署和使用，同时支持开发者结合工业App应用情况对其进行持续迭代。

部分内容参照：《工业互联网平台理论架构、评价方案与应用实践》一书，作者：李君、周勇，电子工业出版社