1、面向工业智能化时代的新一代工业控制体系架构白皮书目录013.1.ISA-95工业生产体系架构3.2.工业控制系统面临的挑战与机遇01020309171903前言02工业发展演进的四个时代05未来展望06参考文献工业自动化时代的工业控制体系架构3.2.1.自动化时代面临的挑战3.2.2.智能化时代的机遇4.1.工业智能化时代的愿景目标 4.2.工业智能化时代的OICT融合的生产体系架构 4.3.工业智能化时代的新一代工业控制体系架构091011030404工业智能化时代的新一代工业控制体系架构4.3.1.开放化的工控架构4.3.2.网联化的工控架构4.3.3.协作化的工控架构4.3.4.智能化的

2、工控架构前言前言当前，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，新一代的信息技术与工业经济深度融合形成了新兴业态和应用模式，在网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等场景上涌现出各种各样的解决方案，比如：围绕制造业供应链协同、企业的柔性制造、重大装备远程运维、生产过程的节能减排等。作为工业4.0的核心，工业领域的智能化变革却面临诸多挑战。一方面，在企业内，生产运营仍然存在诸多问题，例如：1、如何进一步将AI技术、大数据技术等应用到生产过程中，从而大幅度地提高生产效率、降低生产和建设成本；2、如何应对老龄化，确保老一代工人所掌握的控制、运营和维护方面的知识得以传承，以及如何适应新一代工人知识结构体

3、系变化；3、如何快速响应外部环境变化，实现柔性化生产制造；4、如何摆脱传统控制器厂家的制约，保障生产者的Know-how知识产权得以保护。另一方面，针对生产现场的智能化改造，1、如何打通信息孤岛，实现不同厂家专有系统之间的互联、互通、互操作；2、如何将智能融入到工业生产的过程控制中，实现生产效率质的提升。这些问题仍处于探 索当中。工业生产企业的管理者们希望新的技术能够帮助他们应对这些挑战，传统工业控制架构也需要与时俱进，拥抱AI、大数据分析、物联网等新技术，面向工业智能时代建立新的工业控制体系架构，充分发挥新一代信息技术的赋能效应，提升制造业高端化、智能化、绿色化发展水平，实现企业的业务增长和

4、发展。01工业发展演进的四个时代随着蒸汽机的发明，工业生产从手工作坊进入了机器规模化生产的阶段，工业生产的发展也经历了4个阶段：第一阶段：工业机械化时代。18世纪60年代，资本主义国家基本上完成了农业革命，对工业用品的需求日益扩大，传统手工业生产已经不能满足市场需求。1784年，随着第一台蒸汽驱动的纺织机出现，标志着工业革命的开始，工业生产正式进入机械化时代。第二阶段：工业电气化时代。19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上，采用电力驱动的制造装备迅速普及，让工业生产以流水线的方式实现产品的规模化批量生产，称为第二次工业革命。第三阶段：工业自动化时代。自20世纪70年代一直到现在，电子与

5、信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，通过自动化的产线、装备实现按计划的、规模化的产品生产，这是第三次工业革命。第四阶段：工业智能化时代。以智能制造为主导的第四次工业革命，融合了更多的信息技术（IT）、人工智能（AI），和大数据技术（BigData）。新一代的工业生产，不是以“产品”为中心，而是转变为以“客户”为中心。这需要更加智能化的生产过程，传统的面向单一产品大批量重复生产的自动化无法满足这样的诉求。18世纪末1784年第一台纺织机第一次工业革命20世纪初20世纪70年代现在随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现工业机械化机器制造生产1870年前一条生产线美国辛辛那提屠宰场第二次工业革

6、命随着基于劳动分工的、电力驱动的大规模生产的出现工业电气化流水线批量生产1959年第一个可编程逻辑控制器PLC第三次工业革命用电子和IT技术实现制造流程的进一步自动化工业自动化无人/少人化生产2018年，“灯塔工厂”载止2020共54家第四次工业革命系统基于信息物理融合工业智能化数字挛生、智能生产02工业发展演进的四个时代工业自动化时代的工业控制体系架构3.1.ISA-95工业生产体系架构从工业自动化时代开始，工业控制系统在工业领域得到广泛的应用，为了规范工业生产体系的建设，2005 年，ISA发布了一套标准，即 ANSI/ISA-95.00.03-2005，企业系统与控制系统集成国际标准（t