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工業(yè)控制系統(tǒng)是推動制造業(yè)數(shù)字化轉型的重要基礎，是實現(xiàn)新型工業(yè)化的重要動能。近年來，隨著計算機技術、通信技術和控制技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領域正經歷著一場前所未有的變革，工業(yè)控制系統(tǒng)從封閉獨立逐步走向開放互聯(lián)，從軟硬件深度捆綁到軟硬解耦，邊界不斷擴大，面臨的安全形勢日益嚴峻。本文詳細分析了工控安全面臨的新形勢、新變化、新問題、新挑戰(zhàn)，提出了推進我國工業(yè)控制系統(tǒng)網絡安全的相關建議。

隨著工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)字化和智能化轉型的推進，信息網絡技術與物理控制系統(tǒng)傳統(tǒng)業(yè)務之間的融合日益加深。在各類業(yè)務頻繁交互的背景下，海量傳感器及執(zhí)行器設備泛在接入，系統(tǒng)邊界網絡呈現(xiàn)出分布廣泛、無人值守、物理保護措施薄弱的特點，為攻擊者提供了以非授權接入設備為侵入方式的物理入侵攻擊途徑。攻擊者可利用靜默性入侵設備長期潛伏在系統(tǒng)中實施信息竊取，對工業(yè)控制系統(tǒng)造成極大的安全威脅。本文通過分析工業(yè)控制系統(tǒng)安全威脅案例和演變趨勢，提出了物理入侵攻擊威脅及其模型，對比了物理入侵設備的檢測方法，探討了該領域面臨的挑戰(zhàn)難題和未來的研究方向。

隨著工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）信息化和智能化的推進，信息安全問題日益凸顯。本文全面分析了類腦智能技術在ICS信息安全領域的應用現(xiàn)狀，并深入探討了其在智能機器人定位、決策算法優(yōu)化、異常檢測等關鍵領域的實際應用，同時討論了該技術在隱私保護、數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面所面臨的挑戰(zhàn)。本文旨在為ICS信息安全領域提供新的視角和解決方案，推動類腦智能技術的實際應用和產業(yè)發(fā)展。

根據(jù)運行數(shù)據(jù)反饋來實時動態(tài)優(yōu)化產線是工業(yè)互聯(lián)網與邊緣計算的關鍵應用之一。然而，現(xiàn)有的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件并不具備實時在線動態(tài)重構的能力。本文通過在邊緣計算中引入虛擬化技術與分布式工業(yè)控制軟件標準IEC 61499，實現(xiàn)了模塊化的工業(yè)控制代碼實時構造，并在汽車焊接場景中取得了良好的效果，大幅度提升了補焊的效率。

本文探討了基于云邊自動化的工業(yè)控制系統(tǒng)的關鍵技術和未來發(fā)展前景。隨著網絡技術和人工智能的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)的分層、封閉架構向開放、平臺化架構轉變。云邊自動化結合了云計算和邊緣計算，優(yōu)化了通信效率、系統(tǒng)靈活性和資源利用率。本文還討論了虛擬化技術、網算控互動機制、新一代通信技術等方面的挑戰(zhàn)和解決方案。最后，本文展望了云邊自動化在設計制造一體化、IT/OT融合等領域的應用前景。

大型生產設施的安全與能效監(jiān)控，迫切需要低功耗、高精度的泛在感知，高實時、高可靠的無線傳輸以及動態(tài)靈活的生產管控。為此，本文首先提出一種扁平架構的無線化工業(yè)控制系統(tǒng)。然后,圍繞感知、傳輸和控制等核心功能需求，系統(tǒng)闡述了高實時高可靠的工業(yè)無線網絡設計及其時?空?頻三元聯(lián)合調控方法，感知終端的變周期精益采樣和高能效精準時間同步方法，以及管控平臺的語義化互操作和賦時工作流模型等核心關鍵技術。最后，研發(fā)了面向石油高效采收和電網全域安全監(jiān)測的無線化工業(yè)控制系統(tǒng)，介紹了應用效果和成效。

一方面，邊緣計算所帶來的性能提升給工業(yè)現(xiàn)場設備提供了巨大的潛力； 另一方面，工業(yè)現(xiàn)場應用軟件的復雜程度也在不斷提升，對自動化工程師提出了 巨大的挑戰(zhàn)。因此，低代碼開發(fā)已經受到工業(yè)界越來越多的關注與研發(fā)的投入。 本文介紹了適用于工業(yè)控制系統(tǒng)的低代碼設計方法以及常用建模范式。低代碼設 計已經在工業(yè)多個場景中取得了良好的效益，在提升了代碼質量的同時，也為工 程開發(fā)節(jié)省了大量的成本。在邊緣計算更加普及的未來，低代碼設計方法將在工 業(yè)各個行業(yè)中擁有更加廣闊的應用前景。

本文目的是給從事工業(yè)自動化控制領域技術人員，特別是控制軟件工程師作為參考，以期能為其進行任務需求分析、設計選型、開發(fā)實踐和調優(yōu)的過程中，提供和建構一個共識基礎和討論框架。內容上主要對基于通用架構的工業(yè)控制器，所需要的實時控制技術進行拋磚引玉式的介紹。首先梳理了對基于實時計算的工業(yè)控制的相關概念理解，并試圖理清主要術語的含義和范疇；然后，對實時操作系統(tǒng)（RTOS）的概念和主流實例進行簡要說明；再者，還以英特爾邊緣控制平臺ECI中的實時解決方案為例，闡釋了“軟硬件一體化”方式進行實時任務開發(fā)和調試的理由。

為指導我國工業(yè)企業(yè)持續(xù)開展工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全（以下簡稱：工控安全）領域綜合防護能力提升，科學評價其安全防護能力水平，中國電子技術標準化研究院聯(lián)合產學研用共41家組織機構，歷時多年研制發(fā)布《信息安全技術工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護能力成熟度模型》（GB/T41400-2022，以下簡稱：《成熟度模型》），從技術手段、管理制度、組織建設、人員能力等方面構建5級成熟度模型，支撐國家工控安全保障體系建設。

工業(yè)控制系統(tǒng)作為工業(yè)核心組成部分，其安全事關工業(yè)生產運行、國家經濟安全和人民生命財產安全。隨著工業(yè)體系由自動化向數(shù)字化、智能化發(fā)展，打破傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)的封閉環(huán)境，傳統(tǒng)信息安全風險加速向工業(yè)領域滲透，工業(yè)控制系統(tǒng)逐漸成為網絡攻擊的主戰(zhàn)場，提升我國工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護水平已成為實現(xiàn)制造業(yè)高質量發(fā)展的重要基礎。