1.2.1 工业互联网的参考体系架构
现阶段，国际上还没有正式发布专门的工业互联网平台框架性标准，目前一般采用ISO/IEC/IEEE 42010:2011《系统和软件工程体系结构描述》，该标准基于共同目标的约束导出不同的描述视图，共同构成参考框架。
IIRA是美国工业互联网联盟推出的工业互联网参考架构，用于指导工业互联网系统的开发和部署，加快布局工业互联网（见图1-1），它包括商业视角、使用视角、功能视角和实现视角四个层级，旨在通过标准来引领技术创新、互联互通、系统安全。其构建思路是从工业互联网系统要实现的商业目标出发，明确工业互联网系统运行和操作的主要任务，进而确定工业互联网的核心功能、关键系统模块及相互关系。其中，最核心的是参考架构中的功能视角，该视角确定了工业互联网系统要具备的关键功能及其相互关系，包括控制、运营、信息、应用和商业五个功能域。这些域的实现可以产生许多架构模式，例如三层架构模式、分层数据总线架构模式等。IIRA注重跨行业的通用性和互操作性，提供了一套方法论和模型，通过业务价值推动系统的设计，把数据分析作为核心，驱动工业互联网系统从设备到业务信息系统的端到端的全面优化。
图1-1 工业互联网参考架构IIRA
德国“工业4.0平台”于2015年4月发布了《工业4.0实施战略》，其中一项重要内容是提出了“工业4.0参考架构模型”（Reference Architecture Model Industry 4.0，RAMI 4.0），对工业4.0的内涵与体系进行了具体描述。工业4.0的总体视图包含功能、价值链和工业系统三个维度。其构建思路是从工业角度出发，结合已有的工业标准，将以“信息物理生产系统”为核心的智能化功能映射到产品全生命周期价值链和全层级工业系统中，突出以数据为驱动的工业智能化图景。具体模型如图1-2所示。
图1-2 工业4.0参考架构模型
对比而言，IIRA包括商业视角、使用视角、功能视角和实现视角四个层级，论述了系统安全、信息安全、弹性、互操作性、连接性、数据管理、高级数据分析、智能控制、动态组合九大系统特性。RAMI 4.0深度聚焦于制造过程和价值链的生命周期，为其建立功能维度、价值链维度和工业系统维度的三维模型，对工业4.0的内涵与体系进行了直观和具体的描述。IIRA从制造业一直追求的质量、成本和效率（产出）等传统要素以及环保要求的管理角度出发，结合生产环境的资产（人、流程、产品和工厂）角度和作业流程（计划、执行、查验和反应）角度，细分出智能制造单元，对信息化在生产过程中的优化进行了细致的分析，进而提出了智能制造的总体功能模块架构。
美、德两国提出的参考架构都面向制造业数字化、网络化、智能化领域，强调数据在工业智能化中的核心作用，通过数据感知、传输、集成、处理、分析、决策与反馈，形成设备和运营优化的数据驱动闭环，促进工业系统全层级、全价值链的智能化。
我国工业互联网产业联盟（AII）提出的《工业互联网体系架构（版本2.0）》形成了工业、软件、通信融合的方法论，具有网络、平台、安全三大功能体系。
“网络”是工业互联网的基础，通过采用网络互联、标识解析、泛在连接等关键技术，实现人、物、设备、车间、企业等要素，以及设计、研发、生产、管理、服务等环节的泛在、深度互联，实现信息/数据在生产数据的各单位之间、生产系统与商业系统的各主体之间的无缝传输，最终构建出新型的机器通信接入方式、设备有线与无线的连接方式，支持形成实时感知、协同交互的生产模式。
“平台”是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，是支撑制造资源在连接、弹性供给、高效配置方面的载体。从构成来看，工业互联网平台包含三个要素：数据采集（边缘层）、工业PaaS（平台层）和工业APP（应用层）。对于工业互联网而言，平台是核心；对于工业互联网平台而言，工业PaaS（平台层）是核心。
“安全”是工业互联网的保障，围绕设备、控制、网络、平台、数据安全，从制度/机制、技术手段、产业发展三个方面构建工业互联网安全保障体系。该体系应能提升设备、网络、控制、数据和应用的安全防护能力，避免网络设施和系统软件受到内部和外部的攻击，降低未经授权访问企业数据的风险，确保数据传输和存储的安全性，构建工业智能化发展的安全可信环境，实现对工业生产系统和商业系统的全方位保护。
总结而言，工业互联网具有新模式、新业态、特色应用以及三大优化闭环。
1）面向机器设备运行优化的闭环，其核心是将机器数据、生产数据以及工艺数据汇聚起来，通过云计算、大数据、边缘计算等技术进行分析，实现对机器设备的动态优化调整，构建智能机器和柔性产线。
2）面向生产运营优化的闭环，其核心是基于信息系统、制造执行系统、控制系统的数据的汇聚，通过云计算、大数据、边缘计算等技术进行分析，实现生产运营管理的动态调整，形成各种场景的智能生产模式。
3）面向企业、用户、产品的服务优化闭环，其核心是基于供应链、用户需求和产品服务数据的汇聚，通过云计算、大数据等技术进行分析，实现企业资源和商业活动的创新，形成智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等诸多新模式、新业态。