數字化網絡化智能技術:工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 林鋒 洪連環(huán)
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- 作者:林鋒 洪連環(huán)
- 出版時間:2024/11/1
- ISBN:9787111765363
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:F403-39
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
工業(yè)互聯網作為新型工業(yè)化的戰(zhàn)略性基礎設施,是第四次工業(yè)革命的重要基石,其出現是工業(yè)乃至人類社會發(fā)展的必然結果。本書從工業(yè)互聯網的起源﹑概念等角度切入,對工業(yè)互聯網基礎、技術、平臺和應用等方面進行了深入分析,匯集了眾多典型的工業(yè)互聯網平臺與應用實踐案例,并設計了相關基礎實驗,幫助讀者理解工業(yè)互聯網的概念,了解工業(yè)互聯網當前的發(fā)展趨勢,重點掌握工業(yè)互聯網平臺重要技術與基本使用方法,且能夠進行基礎的工業(yè)APP 開發(fā)。
本書可作為應用型本科院校智能制造、工業(yè)互聯網、物聯網工程相關專業(yè)的教材,也可作為高校研究生、政府工作人員、企業(yè)技術人員理解和學習工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 的參考書。
工業(yè)互聯網作為新型工業(yè)化的戰(zhàn)略性基礎設施,是第四次工業(yè)革命的重要基石,其出現是工業(yè)乃至人類社會發(fā)展的必然結果。本書從工業(yè)互聯網的起源﹑概念等角度切入,對工業(yè)互聯網基礎、技術、平臺和應用等方面進行了深入分析,匯集了眾多典型的工業(yè)互聯網平臺與應用實踐案例,并設計了相關基礎實驗,幫助讀者理解工業(yè)互聯網的概念,了解工業(yè)互聯網當前的發(fā)展趨勢,重點掌握工業(yè)互聯網平臺重要技術與基本使用方法,且能夠進行基礎的工業(yè)APP 開發(fā)。
隨著互聯網等新一代信息通信技術的飛速發(fā)展,人類社會的生活方式正發(fā)生著極大的變化,并通過技術創(chuàng)新和模式創(chuàng)新持續(xù)影響著實體經濟領域,為傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級帶來了巨大機遇。工業(yè)互聯網作為新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)深度融合的產物,已成為推動智能制造發(fā)展的關鍵基礎設施。工業(yè)互聯網與傳統(tǒng)互聯網在功能和定位上存在顯著差異,工業(yè)互聯網基于物聯網技術,能夠全面、深入地感知和監(jiān)控制造過程中的物理細節(jié),實現信息的實時采集和監(jiān)控;基于互聯網技術打破信息孤島,實現信息資源的跨領域協同與開放共享;基于大數據技術對海量數據進行深度分析和挖掘,提取有價值的信息,為決策提供有力支持。工業(yè)互聯網集成了云計算、大數據、移動互聯網、物聯網、人工智能、區(qū)塊鏈等眾多新興技術,是連接工業(yè)全系統(tǒng)、全產業(yè)鏈、全價值鏈,支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵基礎設施。
工業(yè)互聯網作為推動智能制造、尋求國家經濟新增長點的關鍵力量,已成為國際社會的共同選擇。從美國的“先進制造業(yè)戰(zhàn)略計劃”到德國的“工業(yè)4.0”,再到日本的“互聯工業(yè)”、英國的“高價值制造戰(zhàn)略”,以及法國的“未來工業(yè)”,全球主要的經濟大國和制造業(yè)強國都在積極布局,積極推動制造業(yè)的轉型升級,以應對新一輪科技革命和產業(yè)變革的蓬勃興起。我國政府高度重視工業(yè)互聯網的發(fā)展,自2018 年以來,工業(yè)互聯網已連續(xù)七年被寫入政府工作報告。經過不懈努力,我國工業(yè)互聯網發(fā)展取得了顯著成效,網絡支撐能力顯著提升,低時延、廣覆蓋、高可靠的工業(yè)互聯網網絡體系正加速構建,為智能制造提供了堅實的網絡基礎;平臺帶動效應不斷增強,智能化生產、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸、數字化管理等新模式不斷涌現,極大地推動了制造業(yè)的轉型升級;安全保障體系加快構筑,國家、省、企業(yè)三級聯動的工業(yè)互聯網安全監(jiān)測平臺逐步建立,為工業(yè)互聯網的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。
本書的編寫團隊由從事工業(yè)互聯網平臺、物聯網芯片、建模仿真、工業(yè)控制和數字孿生等教學與研究的高校教師組成;诰幷唛L期的教學研究與社會實踐經驗,本書圍繞工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 的核心內容,系統(tǒng)全面地闡述了工業(yè)互聯網的基礎理論、關鍵技術、實踐案例及基礎實驗,旨在為讀者提供全面、系統(tǒng)、深入的工業(yè)互聯網學習材料,為深入學習工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 奠定堅實的基礎。
本書共8 章,旨在系統(tǒng)介紹工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 的基礎理論、關鍵技術、實踐應用及未來展望。第1 章從工業(yè)互聯網的起源講起,明確工業(yè)互聯網的概念,并深入探討其與智能制造之間的緊密聯系,為讀者構建工業(yè)互聯網的宏觀認識。第2 章詳細介紹工
業(yè)互聯網的體系架構、標準體系及標識解析等基礎知識,為讀者提供工業(yè)互聯網的框架性理解。第3 章從工業(yè)互聯網基礎技術、使能技術和安全技術三個方面入手,分別介紹工業(yè)智能感知技術、工業(yè)網絡連接技術、工業(yè)大數據技術、云計算技術、建模仿真技術及工業(yè)互聯網安全技術,深入分析這些技術在工業(yè)互聯網中的應用與影響。第4 章明確工業(yè)互聯網平臺的定義、特征、定位、作用和價值,詳細解讀工業(yè)互聯網平臺的功能架構,介紹國內外典型的工業(yè)互聯網平臺及其應用案例,并設計了工業(yè)互聯網平臺系統(tǒng)操作實驗,幫助讀者深入理解平臺操作。第5 章首先明確邊緣計算的定義與特點,進而分析邊緣計算與工業(yè)互聯網平臺、云計算、區(qū)塊鏈、智能制造之間的關系,介紹邊緣計算的關鍵技術,通過離散制造業(yè)和流程行業(yè)的實踐案例展示其應用,并設計了數據采集與可視化實驗,使讀者能夠直觀感受邊緣計算的應用效果。第6 章聚焦工業(yè)互聯網平臺層的重要技術,包括工業(yè)數據管理與分析、工業(yè)數據建模和數字孿生等,旨在幫助讀者理解工業(yè)互聯網平臺層的技術支撐,并設計了數據處理與集成實驗,加深讀者對技術實踐的理解。第7 章首先明確工業(yè)APP 的定義、分類、典型特征和價值,然后分析工業(yè)APP 與消費APP、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯網平臺之間的關系,詳細介紹了工業(yè)APP 開發(fā)的基本流程、層次、技術路徑、技術架構和關鍵技術,并通過產品信息追溯APP 的開發(fā)實驗,讓讀者親身體驗工業(yè)APP 的開發(fā)過程。第8 章總結工業(yè)互聯網平臺和工業(yè)APP 的應用模式,并對工業(yè)互聯網的未來發(fā)展趨勢進行展望,引導讀者進行前瞻性的思考。
本書的編寫過程自大綱的初步確立,到內容的深入細化,再到多輪次的精心修改,均得到了多方專家與機構的悉心指導與鼎力支持。在此,特向中國機械工業(yè)教育協會智能制造工程專業(yè)委員會、機械工業(yè)出版社、上海犀浦智能系統(tǒng)有限公司,以及同濟大學陳明教授和陳云教授表達最誠摯的謝意。特別要提及的是,在本書的實驗設計環(huán)節(jié),上海犀浦智能系統(tǒng)有限公司提供了全方位的支持,使本書能夠構建出貼近實際應用場景的實驗案例,為讀者提供更為直觀、深入的學習體驗。此外,由于工業(yè)互聯網的交叉性、廣泛性和新穎性等特點,本書的編寫參考了大量文獻,這些文獻凝聚了眾多學者和從業(yè)者的智慧與心血。在此對上述涉及人員一并表示衷心的感謝。
本書力求全面、系統(tǒng)、深入地介紹工業(yè)互聯網平臺與工業(yè)APP 的基礎理論、關鍵技術及實踐應用。然而,工業(yè)互聯網作為一
高等院校教師
目 錄
大綱
前言
第1章 工業(yè)互聯網概述 1
1.1 工業(yè)互聯網的起源 1
1.1.1 工業(yè)互聯網的誕生 1
1.1.2 國外工業(yè)互聯網的發(fā)展 2
1.1.3 國內工業(yè)互聯網的發(fā)展 4
1.2 工業(yè)互聯網的概念 5
1.2.1 工業(yè)互聯網的定義與特征 5
1.2.2 工業(yè)互聯網的內涵與意義 6
1.3 工業(yè)互聯網與智能制造 8
1.3.1 智能制造概述 8
1.3.2 工業(yè)互聯網與智能制造的關系 9
習題 10
第2章 工業(yè)互聯網基礎 11
2.1 工業(yè)互聯網的體系架構 11
2.1.1 工業(yè)互聯網體系架構1.0 11
2.1.2 工業(yè)互聯網體系架構2.0 12
2.2 工業(yè)互聯網標準體系 22
2.2.1 工業(yè)互聯網標準體系結構 22
2.2.2 工業(yè)互聯網標準體系框架 23
2.2.3 工業(yè)互聯網標準體系建設內容 23
2.3 工業(yè)互聯網標識解析 32
2.3.1 標識解析體系 32
2.3.2 功能架構 34
2.3.3 標識解析應用 37
習題 42
第3章 工業(yè)互聯網技術 43
3.1 工業(yè)互聯網基礎技術 43
3.1.1 工業(yè)智能感知 43
3.1.2 工業(yè)網絡連接 48
3.2 工業(yè)互聯網使能技術 60
3.2.1 工業(yè)大數據 60
3.2.2 云計算 65
3.2.3 建模仿真 69
3.2.4 人工智能 73
3.3 工業(yè)互聯網安全技術 76
3.3.1 工業(yè)互聯網安全辨析 76
3.3.2 工業(yè)互聯網安全風險 78
3.3.3 工業(yè)互聯網安全框架 82
習題 85
第4章 工業(yè)互聯網平臺基礎 86
4.1 工業(yè)互聯網平臺概述 86
4.1.1 工業(yè)互聯網平臺的定義與特征 86
4.1.2 工業(yè)互聯網平臺的定位與作用 87
4.1.3 工業(yè)互聯網平臺的價值 88
4.2 工業(yè)互聯網平臺功能架構 92
4.2.1 總體功能架構 92
4.2.2 邊緣層 93
4.2.3 基礎設施層 95
4.2.4 平臺層 96
4.2.5 應用層 98
4.3 國內外工業(yè)互聯網平臺 100
4.3.1 國外典型工業(yè)互聯網平臺 100
4.3.2 國內典型工業(yè)互聯網平臺 103
4.4 實驗:工業(yè)互聯網平臺系統(tǒng)操作 109
習題 117
第5章 邊緣計算 118
5.1 邊緣計算概述 118
5.1.1 邊緣計算的定義與特點 118
5.1.2 邊緣計算與工業(yè)互聯網平臺 120
5.1.3 邊緣計算與云計算 121
5.1.4 邊緣計算與區(qū)塊鏈 122
5.1.5 邊緣計算與智能制造 125
5.2 邊緣計算關鍵技術 126
5.2.1 計算任務卸載 126
5.2.2 邊緣緩存 127
5.2.3 邊緣數據管理與分析 130
5.2.4 邊緣人工智能 132
5.2.5 云邊協同 134
5.3 邊緣計算應用 138
5.3.1 在離散制造業(yè)中的應用 138
5.3.2 在流程行業(yè)中的應用 142
5.4 實驗:數據采集與可視化 145
習題 149
第6章 平臺層的重要技術 150
6.1 工業(yè)數據管理與分析 150
6.1.1 數據預處理 150
6.1.2 時序數據 153
6.1.3 數據處理 155
6.1.4 數據可視化 156
6.1.5 工業(yè)機器學習與智能認知 158
6.2 工業(yè)數據建模 159
6.2.1 信息模型 159
6.2.2 機理和數據模型 162
6.2.3 人工智能大模型 165
6.2.4 業(yè)務模型 168
6.3 數字孿生 169
6.3.1 數字孿生的定義與內涵 169
6.3.2 工業(yè)數字孿生功能架構 171
6.3.3 數字孿生技術 172
6.4 實驗:數據處理與集成 176
習題 180
第7章 工業(yè)APP 181
7.1 工業(yè)APP概述 181
7.1.1 工業(yè)APP的定義與分類 181
7.1.2 工業(yè)APP的典型特征 183
7.1.3 工業(yè)APP辨析 184
7.1.4 工業(yè)APP的價值 188
7.2 工業(yè)APP開發(fā) 190
7.2.1 工業(yè)APP開發(fā)的基本流程 190
7.2.2 工業(yè)APP開發(fā)層次、技術路徑與技術架構 192
7.2.3 工業(yè)APP開發(fā)關鍵技術 194
7.3 實驗:產品信息追溯APP的開發(fā) 201
習題 206
第8章 工業(yè)互聯網應用與展望 207
8.1 工業(yè)互聯網平臺應用模式 207
8.1.1 智能化制造 208
8.1.2 網絡協同化 210
8.1.3 個性化定制 212
8.1.4 服務化延伸 214
8.1.5 產融結合 215
8.2 工業(yè)APP應用模式 216
8.2.1 面向高附加值產品 217
8.2.2 面向高重復度連續(xù)工業(yè)改善“1%” 220
8.2.3 依托工業(yè)軟件平臺和領域APP的知識驅動 223
8.2.4 特定領域深耕 226
8.3 工業(yè)互聯網展望 228
習題 232
參考文獻 233
知識圖譜