美國先進(jìn)制造戰(zhàn)略聚焦三大技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)行優(yōu)先突破，即先進(jìn)制造的“傳感一控制一平臺”（ASCPM)“可視化一信息化一數(shù)字化”（VIDM）及“先進(jìn)材料”（AMM）3個領(lǐng)域。從美國先進(jìn)制造戰(zhàn)略的任務(wù)來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是先進(jìn)制造戰(zhàn)略的重要組成部分，是實現(xiàn)先進(jìn)制造戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。從2011年至今，在美國政府的大力投入和引導(dǎo)下，產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界紛紛加入先進(jìn)制造戰(zhàn)略的推進(jìn)工作中。
1.政府扶持政策及措施
（1）持續(xù)頂層設(shè)計，在奧巴馬任內(nèi)，通過白宮科學(xué)技術(shù)辦公室（OSTP）和總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會（PCAST，現(xiàn)已被裁撤）基本完成了對美國先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的整體布局。2011年在PCAST的推動下，成立了先進(jìn)制造伙伴關(guān)系引導(dǎo)委員會（AMPSC），成員主要來自企業(yè)和學(xué)術(shù)界，同年推出先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系計劃（AMP1.0）。2012年，美國正式推出《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》。2015年，美國國家科技委員會（NSTC）下設(shè)的CPS高級研究組對外公布了《CPS愿景》，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在美國先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略中的地位給予了明確肯定。
（2）打造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，美國政府計劃在未來10年打造45個基礎(chǔ)研發(fā)機(jī)構(gòu)，組成“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”（NNMI）。目前已建成增材制造、輕材料和現(xiàn)代金屬、電力電子、集成光電子、卓越制造中心、卓越材料中心等研究所。2014年10月，美國發(fā)布了《加速美國先進(jìn)制造業(yè)》報告，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)傳感、控制和平臺系統(tǒng)（ASCPM），可視化、信息化和數(shù)字化制造（VIDM），先進(jìn)材料制造（AMM）三大領(lǐng)域。2016年，美國政府發(fā)布《美國國家創(chuàng)新戰(zhàn)略》，提出要打造可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)體系。
（3）加大財政投入，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）作為美國先進(jìn)制造的重要支撐機(jī)構(gòu)，2015一2016年的預(yù)算分別為9億美元和11億美元，2014-2016年支持工業(yè)技術(shù)服務(wù)和國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的預(yù)算額持續(xù)上漲，分別為2.8億美元、4.0億美元和4.5億美元。2018年，美國國家科學(xué)基金會（NSF）向聯(lián)邦政府申請2.2億美元用于支持網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的材料、技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施（CEMMSS）的研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)。
（4）統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究院（NIST）為主導(dǎo)，制定新的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共通性標(biāo)準(zhǔn)和新材料特性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)信息物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，保障數(shù)據(jù)安全。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IC）通過建立測試床，在開發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品解決方案的同時，不斷探索行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化自己在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面的話語權(quán)。截至2017年12月，ⅡC已經(jīng)有27個測試床通過了審核。
（5）優(yōu)化商業(yè)環(huán)境，美國采用PPP（Public-Private Partnership）模式，通過聯(lián)邦政府資金引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)合作，發(fā)揮各企業(yè)在不同研發(fā)和轉(zhuǎn)化階段的優(yōu)勢，加速實現(xiàn)商業(yè)化。美國商務(wù)部“制造拓展伙伴計劃”積極幫助小型制造企業(yè)采用新技術(shù)改善供應(yīng)鏈，投資1.3億美元創(chuàng)建試點(diǎn)，鼓勵小企業(yè)采用新技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)。此外，還建立新的貿(mào)易執(zhí)法機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化對所謂的“不公平國際貿(mào)易”的審查等。
美國能源部預(yù)測，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠節(jié)省12%的設(shè)備定期維修成本，降低30%的總體維護(hù)成本，并能消除70%的故障率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還有助于加速新模式、新業(yè)態(tài)的發(fā)展，為工業(yè)電子商務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、供應(yīng)鏈金融等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)提供更堅實的支撐，推動專業(yè)化、高品質(zhì)、高附加值的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)不斷壯大。
2.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA）
美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IC）由GE聯(lián)合AT&T、思科、IBM和英特爾于2014年3月發(fā)起，由對象管理組織（OMG）管理。2015年6月,IIC發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA(Industrial Internet ReferenceArchitecture)。在工業(yè)領(lǐng)域建立新物聯(lián)網(wǎng)能力的過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
參考架構(gòu)（IRA）是重要的第一步，將幫助開發(fā)者更快做出反應(yīng)。借助IIRA可以創(chuàng)造新方法來組織工業(yè)應(yīng)用，從設(shè)計主導(dǎo)向?qū)嵱弥鲗?dǎo)轉(zhuǎn)變。IIRA為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的各要素及相互關(guān)系提供了通用語言，在通用語言的幫助下，開發(fā)者可為系統(tǒng)選取所需要素。
IC發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA）包括商業(yè)視角、使用視角、功能視角和實現(xiàn)視角4個視角（引自ISO/IEC/IEEE42010：2011），并論述了系統(tǒng)安全、信息安全、彈性、互操作性、連接性、數(shù)據(jù)管理、高級數(shù)據(jù)分析、智能控制、動態(tài)組合九大系統(tǒng)特性。
3.IIRA4個視角
（1）商業(yè)視角。從商業(yè)視角來看，在企業(yè)中建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之后，利益相關(guān)者的企業(yè)愿景、價值觀和企業(yè)目標(biāo)被更多聚焦。它進(jìn)一步明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如何通過映射基本的系統(tǒng)功能達(dá)到既定目標(biāo)。這些問題都是以企業(yè)為主體的，特定的企業(yè)決策者、產(chǎn)品經(jīng)理和系統(tǒng)工程師會對此產(chǎn)生興趣，如果將商業(yè)實現(xiàn)與復(fù)雜系統(tǒng)流程對接。
（2）使用視角。使用視角指出系統(tǒng)預(yù)期使用中的一些問題，它通常表示為最終實現(xiàn)基本系統(tǒng)功能的人或邏輯用戶活動序列。這些問題通常涉及系統(tǒng)工程師、產(chǎn)品經(jīng)理和其他利益相關(guān)者，包括參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)范制定和代表最終使用用戶的人。
（3）功能視角。功能視角聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)里的功能元件，包括它們的相互關(guān)系、結(jié)構(gòu)、相互之間接口與交互，以及與環(huán)境外部的相互作用，支撐整個系統(tǒng)的使用。該視角確定了商業(yè)、運(yùn)營、信息、應(yīng)用和控制五大功能領(lǐng)域，對系統(tǒng)組件建筑師、開發(fā)商和集成商有強(qiáng)大的吸引力。
（4）實現(xiàn)視角。實現(xiàn)視角主要關(guān)注功能部件之間的通信方案與生命周期所需要的技術(shù)問題。這些功能部件通過活動來實現(xiàn)協(xié)調(diào)并支持系統(tǒng)能力。此視角所關(guān)注的問題與系統(tǒng)組件工程師、開發(fā)商、集成商和系統(tǒng)運(yùn)營商有密切聯(lián)系。
4.IIRA的九大系統(tǒng)特性
（1）系統(tǒng)安全。系統(tǒng)安全是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心問題，單個組件的安全不能保證整個系統(tǒng)的安全，缺乏系統(tǒng)行為預(yù)測前提下很難預(yù)警系統(tǒng)安全問題。
（2）信息安全。為了解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的安全、信任與隱私問題，必須保障系統(tǒng)端到端的信息安全。
（3）彈性。彈性系統(tǒng)需要有容錯、自我配置、自我修復(fù)、自我組織與自主計算特性。
（4）互操作性。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由不同廠商和組織的不同組件裝配而成，這些組件需確?；诩嫒萃ㄐ艆f(xié)議的相互通信功能，基于共同概念模型互相交換與解釋信息，基于交互方期望在重組方式下相互作用。
（5）連接性。無處不在的連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，針對系統(tǒng)內(nèi)的分布式工業(yè)傳感器、控制器、設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和其他子系統(tǒng)，需要定義新的連接性功能層模型。
（6）數(shù)據(jù)管理。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理包含涉及從使用角度考慮的任務(wù)角色和從功能角度看的功能組件的具體協(xié)調(diào)活動，如數(shù)據(jù)分析、發(fā)布與訂閱、查詢、存儲與檢索、集成、描述和呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)框架和權(quán)限管理。
（7）高級數(shù)據(jù)分析。分析與先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理過程將來自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與分析，從而提取能提供特定功能的有效信息，給運(yùn)營商提供有價值的建議，支持實時業(yè)務(wù)與運(yùn)營決策。
（8）智能控制。智能控制提出相關(guān)的概念模型，并就如何建立智能彈性控制提出關(guān)鍵的概念。
（9）動態(tài)組合。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要對各種來源的分散組件進(jìn)行安全、穩(wěn)定和可擴(kuò)展組合。這些組合通?；诓煌瑓f(xié)議，提供可靠的端到端服務(wù)。
總體來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA）將現(xiàn)存的和新興的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一在相同的結(jié)構(gòu)中，同時，ⅡC正建立垂直領(lǐng)域應(yīng)用案例分類表，在參考架構(gòu)下體系化地推進(jìn)應(yīng)用。
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