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本書(shū)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了全面的剖析和深入的解讀。全書(shū)共七章：首先，簡(jiǎn)要介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；其次，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全、智能決策四個(gè)維度展開(kāi)，詳細(xì)闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心原理與關(guān)鍵技術(shù)；最后，以航空航天裝備制造、石油生產(chǎn)、鐵礦采選等行業(yè)為背景，深入講解了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及成效。本書(shū)內(nèi)容凝練，重點(diǎn)突出，適合作為高等院�？刂�、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通信等專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生的教學(xué)用書(shū)，也可以作為從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)的工程師和研究者的參考用書(shū)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)制造技術(shù)深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式，通過(guò)人、機(jī)、物的安全可靠互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接，顯著提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平，形成全新的工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，推動(dòng)制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)的根本性變革。為了加強(qiáng)卓越工程師培養(yǎng)，組織編寫了戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育系列教材，本書(shū)是該系列教材的重要組成部分，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景、體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)了全面深刻的剖析，幫助讀者清晰認(rèn)識(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何不斷顛覆傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。在發(fā)展背景方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為第四次工業(yè)革命的重要基石和關(guān)鍵支撐，已成為國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。在體系架構(gòu)方面，世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)布參考架構(gòu)，旨在明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向、技術(shù)路徑和實(shí)施策略，從而在新一輪工業(yè)革命中搶占有利地位。我國(guó)先后發(fā)布了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)1.0 和2.0，為我國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指明了方向。在關(guān)鍵技術(shù)方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系涵蓋了網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全、數(shù)據(jù)等重要方面。其中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺(tái)是核心，安全是保障，數(shù)據(jù)是支撐。在實(shí)際應(yīng)用方面，面向不同行業(yè)，可對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)和應(yīng)用，包括以航空航天為代表的離散制造業(yè)和以石油礦山為代表的流程工業(yè)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，它已成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、促進(jìn)新型工業(yè)化建設(shè)、構(gòu)建現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和塑造全球競(jìng)爭(zhēng)力的重要載體。本書(shū)在大量參考國(guó)內(nèi)外論著、標(biāo)準(zhǔn)、白皮書(shū)等文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合編者在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的理論研究、技術(shù)攻關(guān)和工程實(shí)踐等成果編著而成。全書(shū)共七章：第1 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本概念，著重從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程、本質(zhì)特征以及應(yīng)用前景等方面探討了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要意義；第2 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，詳細(xì)闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外參考架構(gòu)、技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系；第3 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從工廠內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)角度講述了現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等主流工業(yè)通信技術(shù)，以及標(biāo)識(shí)解析、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、集成互操作等新技術(shù)；第4 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu)開(kāi)始，詳細(xì)講述了邊緣層、IaaS 層、PaaS 層和SaaS 層的關(guān)鍵技術(shù)；第5 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)，著重從設(shè)備安全、控制安全、網(wǎng)絡(luò)安全、平臺(tái)安全和數(shù)據(jù)安全五方面展開(kāi)了詳細(xì)介紹，并展示了部分工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全專用設(shè)備；第6 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能決策技術(shù)，以智能制造生態(tài)系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，介紹了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及供應(yīng)鏈管理過(guò)程中的智能決策技術(shù)；第7 章介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能智能制造的典型案例，以航空航天、石油、礦山等實(shí)體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)為背景，展現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用模式以及在企業(yè)和產(chǎn)業(yè)集群中的應(yīng)用成效。本書(shū)由鄔賀銓院士、于海斌院士、楊善林院士主編。鄔賀銓院士對(duì)全書(shū)的體系框架進(jìn)行了梳理和指導(dǎo)，于海斌院士對(duì)全書(shū)的知識(shí)圖譜構(gòu)建和具體內(nèi)容撰寫進(jìn)行了詳細(xì)指導(dǎo)，楊善林院士對(duì)全書(shū)的課程建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃。第1 章和第2 章由許馳撰寫，第3 章由鄭萌撰寫，第4 章由王挺、邵帥撰寫，第5 章由梁煒撰寫，第6 章由曾鵬撰寫，第7 章由王軍義、程海波、潘福成、李歆撰寫。于海斌和許馳對(duì)全書(shū)進(jìn)行統(tǒng)稿和精修。本書(shū)的編寫得到了諸多指導(dǎo)和幫助！感謝中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)為本書(shū)提供了大量工程實(shí)踐素材，使得本書(shū)獨(dú)具一格，易于理解。感謝本書(shū)參考文獻(xiàn)的所有作者，他們對(duì)本書(shū)的撰寫起到了重要啟發(fā)作用。感謝機(jī)械工業(yè)出版社領(lǐng)導(dǎo)和編輯團(tuán)隊(duì)對(duì)本書(shū)出版的大力支持。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金“未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”重大研究計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：92267108）的支持，它為本書(shū)提供了重要的研究成果支撐。本書(shū)可以作為高等院�？刂�、電氣、通信、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的教材，也可以作為從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)工作的研究人員和工程技術(shù)人員的參考書(shū)。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念新穎，技術(shù)體系具有前瞻性，產(chǎn)業(yè)架構(gòu)的擴(kuò)展性、融合性較強(qiáng)，本書(shū)在撰寫時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或者紕漏，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，為我們提出寶貴意見(jiàn)，給予幫助指導(dǎo)！

目　　錄序前言第1 章　緒論 11.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出與發(fā)展 11.1.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出 11.1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 31.1.3　國(guó)內(nèi)外政策與發(fā)展現(xiàn)狀 61.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念與特征 101.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義 101.2.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵 111.2.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征 121.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能智能制造 131.3.1　智能制造對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求 131.3.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐智能制造的應(yīng)用成效 14參考文獻(xiàn) 16第2 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 192.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu) 192.1.1　中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu) 192.1.2　美國(guó)IIRA 242.1.3　德國(guó)RAMI 4.0 262.1.4　國(guó)內(nèi)外參考架構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系 292.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 302.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 302.2.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù) 342.2.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù) 382.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系 452.3.1　基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn) 452.3.2　網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 462.3.3　邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 492.3.4　平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn) 502.3.5　安全標(biāo)準(zhǔn) 522.3.6　應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn) 54參考文獻(xiàn) 55第3 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 593.1　工廠內(nèi)網(wǎng)技術(shù) 593.1.1　Modbus 593.1.2　PROFINET 613.1.3　EtherCAT 633.1.4　TSN 663.1.5　PON 703.1.6　WIA-PA 743.1.7　ISA100.11a 783.2　工廠外網(wǎng)技術(shù) 793.2.1　DetNet 803.2.2　DIP 843.2.3　NB-IoT 873.2.4　LoR 893.2.5　5 913.3　標(biāo)識(shí)解析技術(shù) 943.3.1　互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析 943.3.2　物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析 953.3.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析 963.4　軟件定義與集成技術(shù) 983.4.1　SDN 993.4.2　OPC 102參考文獻(xiàn) 105第4 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù) 1084.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu) 1084.1.1　邊緣層 1084.1.2　IaaS 層 1094.1.3　PaaS 層 1104.1.4　SaaS 層 1114.2　邊緣層：邊云協(xié)同 1124.2.1　設(shè)備接入 1124.2.2　協(xié)議解析 1134.2.3　數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 1134.2.4　數(shù)據(jù)發(fā)布 1144.3　IaaS 層：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) 1154.3.1　計(jì)算虛擬化技術(shù) 1164.3.2　存儲(chǔ)虛擬化技術(shù) 1194.3.3　網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù) 1214.3.4　基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái) 1224.4　PaaS 層：平臺(tái)即服務(wù) 1244.4.1　容器管理與編排服務(wù) 1244.4.2　數(shù)據(jù)湖倉(cāng) 1254.4.3　服務(wù)總線 1274.4.4　平臺(tái)開(kāi)發(fā)組件 1284.4.5　平臺(tái)運(yùn)行部署管理組件 1354.5　SaaS 層：軟件即服務(wù) 1364.5.1　研發(fā)設(shè)計(jì)類APP 1364.5.2　生產(chǎn)制造類APP 1404.5.3　運(yùn)維服務(wù)類APP 1454.5.4　經(jīng)營(yíng)管理類APP 149參考文獻(xiàn) 154第5 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù) 1565.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架 1565.1.1　典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)框架 1575.1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)內(nèi)容 1595.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全 1615.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理安全 1625.2.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備硬件安全 1635.2.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備軟件安全 1655.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制安全 1665.3.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制安全風(fēng)險(xiǎn) 1665.3.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制安全防護(hù) 1705.3.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制安全評(píng)估 1745.4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全 1765.4.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)域間安全 1765.4.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)域內(nèi)安全 1795.5　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)安全 1815.5.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入安全 1825.5.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)組件安全 1845.5.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)安全 1865.6　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全 1875.6.1　工業(yè)數(shù)據(jù)采集安全 1885.6.2　工業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全 1905.6.3　工業(yè)數(shù)據(jù)處理安全 1935.6.4　工業(yè)數(shù)據(jù)共享安全 1945.6.5　工業(yè)數(shù)據(jù)銷毀安全 1955.7　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全專用設(shè)備 1965.7.1　態(tài)勢(shì)感知類專用設(shè)備 1965.7.2　主動(dòng)防護(hù)類專用設(shè)備 1995.7.3　被動(dòng)監(jiān)測(cè)類專用設(shè)備 2005.7.4　數(shù)據(jù)安全類專用設(shè)備 2015.7.5　安全管理類專用設(shè)備 202參考文獻(xiàn) 203第6 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能決策技術(shù) 2076.1　智能制造生態(tài)系統(tǒng)模型 2076.1.1　產(chǎn)品生命周期 2076.1.2　生產(chǎn)系統(tǒng)生命周期 2106.1.3　供應(yīng)鏈管理業(yè)務(wù)周期 2126.2　產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的決策 2156.2.1　產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策的需求分析 2156.2.2　產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策的關(guān)鍵技術(shù) 2176.3　生產(chǎn)過(guò)程中的決策 2216.3.1　生產(chǎn)過(guò)程決策的需求分析 2216.3.2　生產(chǎn)過(guò)程決策的關(guān)鍵技術(shù) 2236.4　供應(yīng)鏈管理中的決策 2306.4.1　供應(yīng)鏈決策的需求分析 2316.4.2　供應(yīng)鏈決策的關(guān)鍵技術(shù) 233參考文獻(xiàn) 240第7 章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)經(jīng)典案例 2427.1　航空航天裝備定制化制造 2427.1.1　需求與挑戰(zhàn) 2427.1.2　基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的柔性可重構(gòu)制造系統(tǒng) 2447.1.3　建設(shè)和應(yīng)用成效 2587.2　油田網(wǎng)絡(luò)化廣域協(xié)同生產(chǎn) 2597.2.1　需求與挑戰(zhàn) 2597.2.2　基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的采注協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng) 2657.2.3　建設(shè)和應(yīng)用成效 2737.3　鐵礦采選全流程工藝優(yōu)化 2787.3.1　需求與挑戰(zhàn) 2787.3.2　基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的鐵礦采選全流程優(yōu)化管控系統(tǒng) 2867.3.3　建設(shè)和應(yīng)用成效 299參考文獻(xiàn) 302總結(jié)與展望 305附錄　縮略語(yǔ)表 308

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