2025年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》聚焦工业互联网2.0阶段“网算控”一体化需求，提出面向应用的确定性数据总线架构及技术体系，旨在破解工业全链条数据集成与协同难题，推动制造业智能化转型。以下从定位意义、架构特征、支撑技术及应用场景等方面展开总结：

一、定位与意义：破解工业互联网深层协同需求

工业互联网2.0阶段需实现设计-制造-供应“三链”自主智能化，要求“网算控”一体化技术体系支撑全链条数据、信息和业务的集成融合。当前工业互联网确定性主要由网络层保障，难以覆盖应用端到端需求，因此需将确定性能力从网络层（1-3层）向应用层延伸，构建面向应用的确定性技术体系。

面向应用的确定性数据总线是该体系的关键环节，定位为连接网络、计算资源与应用业务的纽带，通过提供确定性数据通道、标准化模型及高效分发机制，打破OT与IT界限，实现跨域数据集成与共享，驱动人工智能在工业全周期应用，形成未来制造创新模式。

二、架构与特征：分层设计与多维能力融合

数据总线架构包含功能与部署两层：

- 功能架构：由数据服务接口、数据模型、QoS管理和数据分发四大模块组成。接口支持Pub/Sub和C/S模式，实现应用与总线的交互；数据模型通过OPC UA等标准统一格式与编码；QoS管理根据应用需求动态调配资源，保障“自顶到底”的确定性传输；数据分发模块执行数据收发与节点管理。

- 部署架构：以协议栈形式安装于终端与算力设备，向上提供统一接口，向下适配底层网络（如TSN、5G），实现应用层到物理层的确定性通道贯通。

其核心特征包括：

1. “网算控”协同调度：承接应用与算力需求，执行算网编排方案，保障端到端确定性。

2. 统一服务接口：屏蔽底层细节，简化应用开发与移植难度。

3. 异构网络兼容：通过适配接口支持多类型网络接入，用户无需感知底层差异。

4. 统一数据空间：基于标准化模型与编码，构建IT/OT互操作的数据基础。

三、支撑技术：全链条能力贯通

数据总线技术体系以数据分发与模型为核心，辅以多层级支撑技术：

- 网算编排：通过资源感知与智能调度算法，全局规划网络与计算资源，匹配应用需求。

- 标准化模型与编码：采用OPC UA、语义化技术等统一数据定义，解决异构系统互认问题。

- 数据分发协议：支持C/S（如OPC UA、QUIC）与Pub/Sub（如MQTT、DDS）模式，满足不同场景通信需求。

- 高速数据通道：利用DPDK、硬件协议栈等技术提升数据处理效率，降低时延。

- 底层网络适配：通过协议转换或直接适配（如OPC UA over TSN），兼容传统以太网与新型确定性网络。

四、应用场景：四大典型场景落地价值

数据总线在工业场景中展现多维度应用潜力：

- AI大模型分布式计算：支撑跨设备数据采集、同步与协同训练，保障算网资源高效调度。

- 边端协同检测：通过光网络等介质保障图像传输稳定性，优化边缘计算与终端设备的实时交互。

- 设计生产协同规划：打通异构系统数据孤岛，实现设计-制造闭环优化，提升数据交互效率。

- 大规模多机器人协作：支持端边云协同控制、实时通信与视觉数据传输，满足高并发与低时延需求。

五、未来展望：生态构建与渐进式拓展

当前数据总线发展仍处初期，需凝聚行业共识，统一接口与模型规范。短期可聚焦全链条协同、多机器人协作及AI大模型场景，通过标准制定与生态合作，逐步从行业内应用向跨行业拓展，为新型工业化提供关键技术支撑。

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