本書以工業(yè)互聯網推廣應用為引領,從工業(yè)互聯網的起源和內涵入手,對工業(yè)互聯網的網絡、平臺、園區(qū),以及它與新一代信息技術的融合進行了闡述。在闡述基礎性原理的基礎上,本書給出了若干具有示范意義的創(chuàng)新實踐案例,最后介紹了作者對工業(yè)互聯網推廣發(fā)展路徑的思考。 本書共7章。第1章介紹了工業(yè)互聯網的起源、概念、內涵及對我國制造業(yè)的意義,剖析了美國、德國和中國工業(yè)互聯網體系架構,梳理了工業(yè)互聯網與工業(yè)4.0、智能制造的異同;第2章對工業(yè)互聯網網絡體系進行了梳理,分析了工業(yè)以太網、工業(yè)現場總線、5G、時間敏感網絡及低功耗廣域網(NB-IoT、LoRa)等技術,給出了具體的應用場景和應用案例;第3章從邊緣計算、區(qū)塊鏈、數字孿生、工業(yè)大數據和人工智能等工業(yè)互聯網核心技術入手,介紹了它們對工業(yè)互聯網發(fā)展的價值、關鍵技術和應用場景,以及在行業(yè)中的應用案例;第4章闡述了工業(yè)互聯網平臺的功能、內涵及體系架構,剖析了我國工業(yè)互聯網平臺的發(fā)展特點、存在的問題及平臺建設和應用路徑;第5章概述了工業(yè)互聯網的安全框架、安全體系和關鍵技術,并給出了工業(yè)互聯網安全的實際應用案例;第6章闡述了工業(yè)互聯網賦能工業(yè)發(fā)展轉型升級的典型應用與案例。從設備預測性維護、產品溯源、質量檢測、供應鏈管理、智慧園區(qū)等方面,分析了工業(yè)互聯網的創(chuàng)新實踐情況;第7章探討了工業(yè)互聯網發(fā)展與推廣路徑,從數字化轉型的需求驅動工業(yè)互聯網發(fā)展、政府引領到企業(yè)內生動力、工業(yè)數字化轉型從單點突破邁向全局變革、技術創(chuàng)新引領工業(yè)互聯網發(fā)展新格局及圍繞工業(yè)數據流通的產業(yè)體系即將形成等方面,分析工業(yè)互聯網的創(chuàng)新發(fā)展路徑。
趙義正,解放軍電子工程學院,博士,高級工程師,其曾為安徽省工業(yè)互聯網"十四五”專項規(guī)劃主持人、合肥市智能工廠和數字化車間培育與頂層方案設計技術負責人、電磁頻譜信號識別智能化關鍵技術研究項目的主要完成人、基于北斗衛(wèi)星的人防預警報知系統(tǒng)項目的主要完成人。
第1章 因時乘勢:工業(yè)互聯網起源與內涵 001
1.1 工業(yè)互聯網起源和內在動力 001
1.1.1 概念起源 001
1.1.2 新一代信息技術發(fā)展的必然趨勢 002
1.1.3 企業(yè)數字化轉型的手段與路徑 003
1.1.4 制造業(yè)大國搶占國際競爭制高點的要求 004
1.2 工業(yè)互聯網的內涵和本質 006
1.2.1 工業(yè)互聯網的內涵 006
1.2.2 工業(yè)互聯網的本質 007
1.3 工業(yè)互聯網體系架構 009
1.3.1 國外典型工業(yè)互聯網體系架構 009
1.3.2 我國工業(yè)互聯網體系架構 012
1.3.3 體系架構的演變 019
1.4 我國發(fā)展工業(yè)互聯網的重大意義 021
1.4.1 工業(yè)互聯網是生產力變革的助推器 021
1.4.2 工業(yè)互聯網是我國數字經濟發(fā)展的重要驅動力 021
1.4.3 工業(yè)互聯網是保持我國制造業(yè)國際競爭優(yōu)勢的制高點 022
1.4.4 工業(yè)互聯網是我國制造業(yè)轉型升級的必由之路 022
1.5 工業(yè)互聯網與“工業(yè)4.0”、智能制造的異同辨析 023
1.5.1 工業(yè)互聯網與“工業(yè)4.0” 023
1.5.2 工業(yè)互聯網與智能制造 025
參考文獻 028
第2章 工業(yè)互聯網網絡 029
2.1 工業(yè)互聯網網絡概述 029
2.1.1 概念模型 029
2.1.2 工廠外網 029
2.1.3 工廠內網 030
2.2 工業(yè)控制系統(tǒng) 032
2.2.1 模擬儀表控制系統(tǒng) 032
2.2.2 直接數字控制系統(tǒng) 032
2.2.3 集散控制系統(tǒng) 033
2.2.4 現場總線控制系統(tǒng) 034
2.3 現場總線 035
2.3.1 定義 035
2.3.2 發(fā)展現狀 036
2.3.3 現場總線國際標準 037
2.4 常用工業(yè)現場總線介紹 038
2.4.1 基金會現場總線(FF) 038
2.4.2 PROFIBUS 039
2.4.3 CIP 041
2.4.4 MODBUS 042
2.4.5 CAN總線 042
2.4.6 LONWORKS 044
2.5 工業(yè)以太網 044
2.5.1 概述 044
2.5.2 實時以太網 047
2.5.3 EtherCAT 048
2.5.4 PROFINET 053
2.5.5 工業(yè)以太網的發(fā)展前景 057
2.6 時間敏感網絡技術 057
2.6.1 概述 057
2.6.2 特點與功能 059
2.6.3 應用場景 060
2.7 工業(yè)控制網絡發(fā)展趨勢 061
參考文獻 063
第3章 新興技術使能工業(yè)互聯網 065
3.1 邊緣計算技術 065
3.1.1 概述 065
3.1.2 邊緣計算參考架構 066
3.1.3 關鍵技術 067
3.1.4 邊緣計算對工業(yè)互聯網的價值 070
3.1.5 邊緣計算在工業(yè)互聯網中的應用 071
3.2 工業(yè)大數據技術 072
3.2.1 概述 072
3.2.2 工業(yè)大數據參考架構 073
3.2.3 關鍵技術 075
3.2.4 工業(yè)大數據對工業(yè)互聯網的價值 077
3.2.5 工業(yè)大數據的應用場景 078
3.3 人工智能技術 079
3.3.1 概述 079
3.3.2 關鍵技術 080
3.3.3 人工智能對工業(yè)互聯網的價值 081
3.3.4 人工智能在工業(yè)互聯網領域中的應用 083
3.4 數字孿生技術 083
3.4.1 概述 083
3.4.2 技術架構 084
3.4.3 關鍵技術 085
3.4.4 數字孿生對工業(yè)互聯網的價值 087
3.4.5 數字孿生在工業(yè)互聯網領域中的應用 088
3.5 5G技術 089
3.5.1 概述 089
3.5.2 技術架構 090
3.5.3 關鍵技術 091
3.5.4 5G對工業(yè)互聯網的價值 093
3.5.5 5G在工業(yè)互聯網領域中的應用場景 095
參考文獻 096
第4章 工業(yè)互聯網平臺 097
4.1 工業(yè)互聯網平臺概述 097
4.1.1 工業(yè)互聯網平臺是基于云架構的開放式操作系統(tǒng) 097
4.1.2 工業(yè)互聯網平臺是海量數據匯聚的載體 098
4.1.3 工業(yè)互聯網平臺是模型沉淀與智能決策的中樞 099
4.1.4 工業(yè)App是工業(yè)互聯網平臺能力的載體 101
4.1.5 生態(tài)開放是工業(yè)互聯網平臺保持發(fā)展活力的保證 103
4.2 工業(yè)互聯網平臺的架構 104
4.2.1 邊緣層 105
4.2.2 平臺層(PaaS層和IaaS層) 105
4.2.3 應用層(SaaS層) 108
4.3 工業(yè)互聯網平臺應用場景 109
4.4 工業(yè)互聯網平臺建設和應用路徑 111
4.4.1 目前工業(yè)互聯網平臺發(fā)展中面臨的問題 111
4.4.2 加強工業(yè)互聯網平臺應用的廣度,以“建平臺”“用平臺”
雙輪驅動 113
4.4.3 加強工業(yè)互聯網平臺應用的深度,搭建“智能化”“孿生化”
發(fā)展引擎 115
4.5 工業(yè)互聯網平臺生態(tài)體系 117
4.5.1 工業(yè)互聯網平臺生態(tài)建設的四個方面 117
4.5.2 工業(yè)互聯網平臺生態(tài)建設的四個著力點 119
4.6 國內典型平臺能力與服務應用模式 122
4.6.1 海爾COSMOPlat平臺 122
4.6.2 航天云網INDICS平臺 125
4.6.3 樹根互聯ROOTCLOUD平臺 129
4.6.4 徐工漢云平臺 132
4.6.5 東方國信Cloudiip平臺 134
參考文獻 136
第5章 產業(yè)園區(qū)工業(yè)互聯網發(fā)展指數評價體系 137
5.1 背景與意義 137
5.2 產業(yè)園區(qū)工業(yè)互聯網發(fā)展指數評價體系 138
5.2.1 “五維”評估模型 138
5.2.2 指標評價體系 138
5.3 發(fā)展指數計算方法 140
5.4 發(fā)展指數領先園區(qū)分析 140
第6章 工業(yè)互聯網賦能應用案例 142
6.1 設備預測性維護 143
6.1.1 概念 143
6.1.2 實施方法 144
6.1.3 案例 145
6.2 產品溯源 145
6.2.1 概念 145
6.2.2 實現方法 146
6.2.3 標識解析技術 147
6.2.4 異構識別技術 148
6.2.5 案例 149
6.3 質量檢測 150
6.3.1 概念 150
6.3.2 實施方法 150
6.3.3 案例 151
6.4 協同設計 152
6.4.1 概念 152
6.4.2 實施方法 152
6.4.3 案例 153
6.5 供應鏈管理 153
6.5.1 概念 153
6.5.2 實施方法 155
6.5.3 案例 155
6.6 智慧園區(qū) 156
6.6.1 概念 156
6.6.2 實施方法 157
6.6.3 案例 158
參考文獻 158
第7章 工業(yè)互聯網發(fā)展與推廣路徑思考 160
7.1 行業(yè)數字化轉型的需求驅動工業(yè)互聯網發(fā)展 160
7.1.1 行業(yè)數字化轉型升級需求不斷擴大 160
7.1.2 數字化轉型推進工業(yè)互聯網應用不斷拓展 161
7.2 發(fā)展路徑:從政府引領到企業(yè)內生動力 162
7.2.1 路徑之一:政府引領工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展 162
7.2.2 路徑之二:不斷壯大企業(yè)內生動力 164
7.2.3 路徑之三:全局智能化提質工業(yè)互聯網發(fā)展 164
7.3 技術創(chuàng)新引領工業(yè)互聯網發(fā)展新格局 167
7.3.1 技術創(chuàng)新催生工業(yè)新動能 167
7.3.2 新興技術應用拓展工業(yè)互聯網新格局 168