美國(guó)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(tái)”（ASCPM)“可視化一信息化一數(shù)字化”（VIDM）及“先進(jìn)材料”（AMM）3個(gè)領(lǐng)域,。從美國(guó)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(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素,。從2011年至今,，在美國(guó)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(jì)，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(huì)（PCAST,，現(xiàn)已被裁撤）基本完成了對(duì)美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的整體布局。2011年在PCAST的推動(dòng)下,，成立了先進(jìn)制造伙伴關(guān)系引導(dǎo)委員會(huì)（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(jì)劃（AMP1.0）,。2012年,，美國(guó)正式推出《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》。2015年,，美國(guó)國(guó)家科技委員會(huì)（NSTC）下設(shè)的CPS高級(jí)研究組對(duì)外公布了《CPS愿景》,，對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)國(guó)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(guó)政府計(jì)劃在未來10年打造45個(gè)基礎(chǔ)研發(fā)機(jī)構(gòu),，組成“國(guó)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(guó)發(fā)布了《加速美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)》報(bào)告，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)傳感,、控制和平臺(tái)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(guó)政府發(fā)布《美國(guó)國(guó)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(cái)政投入,，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）作為美國(guó)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(guó)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(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）向聯(lián)邦政府申請(qǐng)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(guó)國(guó)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(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IC）通過建立測(cè)試床,，在開發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品解決方案的同時(shí)，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(gè)測(cè)試床通過了審核,。

（5）優(yōu)化商業(yè)環(huán)境,，美國(guó)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(shì),，加速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。美國(guó)商務(wù)部“制造拓展伙伴計(jì)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?jiǎng)?chuàng)建試點(diǎn),，鼓勵(lì)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(duì)所謂的“不公平國(guó)際貿(mào)易”的審查等。

美國(guó)能源部預(yù)測(cè),，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(jiān)實(shí)的支撐,，推動(dòng)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(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA）

美國(guó)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(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)視角4個(gè)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(jí)數(shù)據(jù)分析,、智能控制,、動(dòng)態(tài)組合九大系統(tǒng)特性。

3.IIRA4個(gè)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(jià)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(huì)對(duì)此產(chǎn)生興趣，如果將商業(yè)實(shí)現(xiàn)與復(fù)雜系統(tǒng)流程對(duì)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(shí)現(xiàn)基本系統(tǒng)功能的人或邏輯用戶活動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的使用,。該視角確定了商業(yè)、運(yùn)營(yíng),、信息,、應(yīng)用和控制五大功能領(lǐng)域，對(duì)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(shí)現(xiàn)視角。實(shí)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(dòng)來實(shí)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(yíng)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(gè)組件的安全不能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全,，缺乏系統(tǒng)行為預(yù)測(cè)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(cuò)、自我配置,、自我修復(fù),、自我組織與自主計(jì)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(duì)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(dòng),，如數(shù)據(jù)分析、發(fā)布與訂閱,、查詢,、存儲(chǔ)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(jí)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(yíng)商提供有價(jià)值的建議,，支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與運(yùn)營(yíng)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(dòng)態(tài)組合。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要對(duì)各種來源的分散組件進(jìn)行安全,、穩(wěn)定和可擴(kuò)展組合,。這些組合通常基于不同協(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(shí),，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。