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工業互聯網:技術與實踐(第2版) 版權信息
- ISBN：9787121412974
- 條形碼：9787121412974 ; 978-7-121-41297-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
工業互聯網:技術與實踐(第2版) 本書特色
適讀人群 ：政府有關部門，工業企業、互聯網企業管理者及從業者，相關專業研究人員和學生、對工業互聯網感興趣的讀者。工業互聯網技術從誕生之初，就是一類多學科交叉與綜合集成技術，是一個國家基礎設施重大系統工程實踐的抓手。近幾年，隨著新一代人工智能、邊緣計算、5G、區塊鏈、數字孿生、新一代模型工程等新興科學技術的快速發展與融合應用，以航天云網INDICS平臺為代表的工業互聯網平臺及技術體系得到了不斷完善，呈現出了更為多樣的工業系統智能化特征，更大范圍、更高效率、更加精準地實現了各種制造資源的優化配置，“企業有組織，資源無邊界”的云制造生態正在形成。數據驅動的“智能制造、協同制造、云制造”，已成為制造業數字化轉型升級的重要路徑。 本書的**版是在工業互聯網開發實踐的起步時期寫成的，那時技術還不夠成熟，應用的支撐案例相對較少，因此對一些發展問題的看法和技術思路的把握有一定的片面性。出版后，經過大量的實踐檢驗，一些同行專家和很多讀者提出了大量寶貴意見。基于此，我們結合近年來國際、國內工業互聯網發展應用中涌現出的新技術、新實踐和新趨勢，從技術與實踐兩個方面，對本書全篇的安排進行調整，對各章內容進行全面的補充、校核、修訂、完善，以期給關注工業互聯網新進展的讀者提供更加科學、翔實的參考。
工業互聯網:技術與實踐(第2版) 內容簡介
發展工業互聯網是一種優選性的產業競爭，是新一輪產業革命的戰略。工業互聯網的發展速度與我國的供給側改革和產業轉型升級的步驟幾乎是一致的，正在有力地促進中國的產業變革進程，為企業帶來難以估量的價值潛力。僅僅不到十年的時間，參與工業互聯網開發、應用的企業已經推出了大量的成功案例，豐富了工業互聯網的核心技術、發展模式、應用領域和產業形態等重要的要素內涵，為工業互聯網的進一步發展打下堅實的基礎。本書對工業互聯網的發展方向、系統架構、關鍵技術、典型案例等進行深入研究，旨在能夠與致力于工業互聯網發展的各界人士分享在研究和應用中的體會，提供技術交流和發展模式探討的渠道。
工業互聯網:技術與實踐(第2版) 目錄
**章 ?? 概述
1.1 工業互聯網興起 //003
1.2 工業互聯網概念 //015
1.3 工業互聯網現狀 //019
參考文獻 //028
第二章 ?? 工業互聯網總體技術
2.1 工業互聯網技術體系 //033
2.2 工業互聯網體系架構 //034
2.3 工業互聯網標準體系 //036
2.4 工業互聯網產業模式 //044
參考文獻 //055
第三章 ?? 工業互聯網基礎技術
3.1 物聯網技術 //059
3.2 網絡通信技術 //062
3.3 云計算技術 //073
3.4 工業控制技術 //081
3.5 工業大數據技術 //089
3.6 建模仿真技術 //097
3.7 信息安全技術 //104
參考文獻 //116
第四章 ?? 工業互聯網應用技術
4.1 網絡化協同制造技術 //121
4.2 智能制造技術 //130
4.3 云制造技術 //141
參考文獻 //145
??
第五章 ?? 工業互聯網與CPS、智能制造的關系
5.1 信息物理系統（CPS） //149
5.2 CPS是工業互聯網的重要使能 //154
5.3 智能制造是工業互聯網的關鍵應用 //158
參考文獻 //162
第六章 ?? 工業互聯網應用解決方案
6.1 面向企業應用的智能云工廠解決方案 //165
6.2 面向園區應用的園區云解決方案 //177
6.3 面向行業應用的行業云解決方案 //184
6.4 面向區域應用的工業云解決方案 //191
參考文獻 //198
第七章 ?? 云制造
7.1 應用需求 //202
7.2 云制造的內涵 //204
7.3 云制造系統的體系架構和技術體系 //205
7.4 云制造系統的相關關鍵技術 //212
7.5 云制造的中國特色 //218
7.6 典型應用 //219
7.7 云制造的發展 //227
參考文獻 //228
第八章 ?? 國內外主流工業互聯網平臺分析
8.1 國內外主流工業互聯網平臺的趨同性 //232
8.2 國內外主流工業互聯網的三類應用模式 //236
參考文獻 //264
第九章 ?? 航天云網
9.1 INDICS總體架構 //269
9.2 核心產品 //271
9.3 產品服務體系 //285
9.4 應用情況 //288
第十章 ?? 工業互聯網展望
10.1 工業互聯網技術體系不斷創新 //292
10.2 工業互聯網加快推動產業變革 //294
參考文獻 //296
致謝 ?? //297
展開全部
工業互聯網:技術與實踐(第2版) 節選
基于工業互聯網的業務模式創新 工業互聯網相關的產業體系正在形成，既為生產系統智能化發展提供了新思維和新引擎，也推動了商業系統的智能化發展。其創新產業應用模式主要包括制造業領域的智能化生產、協同化制造、個性化定制與服務化延伸等新模式，同時也包括基于工業互聯網的產融結合、產教融合等新業態。 （1）智能化生產模式。 傳統制造業因為設備故障、廢品返工、用戶需求變更、供應商能力變化等生產過程中的不確定因素，以及企業內部經營管理存在的問題，使得生產效率難以有效提高，部門之間、生產各環節之間缺乏有效溝通渠道，資金流、物流和信息流不能順暢流動。 智能化生產通過運用物聯網、大數據及云計算等技術，實現了設備、產品、產線、車間、人及信息系統的連接，產品生產制造的各個環節、各生產要素都被納入智能網絡中；通過數據的采集、集成、分析、交互，實現了生產過程的自動化控制、智能化管理和定制化生產。智能化生產需要聚焦設備互聯、流程集成、數據實時分析與制造控制等關鍵環節中產品、技術和服務的創新應用。 設備互聯即運用傳感器、嵌入式終端等設備和信息通信技術，實現生產設備之間、產品與設備之間、物理系統與互聯網平臺之間的互聯。流程集成是指將產品和設備數據、生產過程數據、經營管理數據置入一個智能控制系統中集成，以實現企業內部所有生產環節、運營環節的無縫連接，保證信息流、資金流、物流在各個層次、環節、部門的暢通。通過工業互聯網平臺可以進行數據實時分析與制造管控，在此環境下的智能化生產主要涉及對生產工藝優化、生產流程再造、智能化生產排程、生產過程自動控制、設備預測性維護、產品生命周期管理、生產環境管控等諸多環節的系統集成。 以上創新應用將為工業經濟提供新的市場機遇、技術機遇和產業機遇，比如智能設備、智能車間、智能工廠背后是龐大的智能裝備市場，包括傳感器、自動化設備、機器人等。同時，作為智能裝備核心的工業軟件——如企業資源管理計劃（ERP）、制造執行系統（MES）、產品生命周期管理（PLC）等，也隨之迎來新的發展機遇。德國、美國、日本等發達國家都在積極布局智能制造相關產業，搶占高端制造業制高點；我國可以通過在不同行業、不同產業及不同企業間推行“制造+互聯網”“互聯網+制造”“智能制造”的差異化并行發展模式，實現在工業互聯網階段的變道超車。 （2）協同化制造模式。 協同化制造模式本質上是分散形態的生產組織創新模式，這是以協同制造技術及產業鏈各環節資源控制能力為基礎，將企業制造系統和能力開放應用結合而產生的創新模式。協同化制造通過將企業內部IT系統、OT系統與互聯網連接，打破企業的物理和組織界線限制，使得管理信息和生產數據在不同工廠之間、企業與供應鏈上下游企業之間及跨供應鏈間互通共享，從而將串行工作變為并行工程，實現供應鏈內及跨供應鏈間的企業產品設計、制造、管理和商務等全產業鏈協同，實現在互信安全協議約束下的資源再整合、再優化，達到提高制造效率和經營效益的目的。 協同化制造貫穿產品的設計、制造和銷售各個環節，主要應用模式包括：協同設計、云制造、供應鏈協同。 協同設計又稱眾包設計，其充分利用社會創新資源，通過開放網絡平臺，實現了研發設計由企業內部集中控制向企業外部分散控制的轉變。例如，寶馬汽車在德國本部開通用戶創新實驗室，通過為用戶提供在線工具，讓用戶參與到汽車的設計過程中來；樂高玩具公司鼓勵用戶參與到公司的各項設計任務當中。 云制造基于“云計算”理念，在工業設計與制造領域，實現了資源與需求的*合理、*高效的匹配。云制造整合制造活動中所需要的各類制造服務（制造資源和制造能力），提供制造服務云池供用戶在線租用，制造服務在線對接交易，制造服務的發布、選比、搜索、使用、評價等服務。 供應鏈協同通過組織層面的協同，明確供應鏈上各個企業的分工與責任，實現優勢互補和資源整合；通過業務流程層面的協同，打破企業界限，通過流程重構更好地滿足客戶需求；通過信息層面的協同，實現供應鏈各成員企業運營數據、市場數據的共享，加快對用戶需求的響應速度。 （3）個性化定制模式。 個性化定制是指用戶為了實現自己的個性化需求，直接參與生產過程的生產模式。工業互聯網通過智能化生產與協同化制造解決了個性化定制與標準化、規模化工業生產之間的矛盾，實現了生產效率的提高和用戶需求的滿足。個性化定制的生產模式主要包括：大規模個性化定制、模塊化定制、遠程定制。 大規模個性化定制把個性化產品定制生產轉化為批量生產，其中會運用自動化控制技術、新材料技術、柔性制造技術等一系列技術，同時需要有智能化的信息管理系統和生產執行系統支持，使用戶需求可以在設計、制造的資源組織、生產排程等各個環節得到快速高效的響應。 模塊化定制將復雜的產品設計和生產進行多模塊的簡單化分解，再根據個性化需求對分解后的各個模塊進行定制集成生產。通過將個性化定制產品中具備相似結構、相近尺寸的部件進行統一，形成有獨立功能結構、通用接口的細分模塊，再通過對模塊進行變量組合便可生產幾十種、上百種的個性化產品。有代表性的商業模塊化定制如戴爾電腦個性化定制、宜家家具模塊化設計模式。 遠程定制運用互聯網進行遠程設計、異地下單和分布式制造。例如，在家具制造行業中，商家可先獲得客戶的定制信息，再通過云計算進行設計和模擬，同時還可對設計結果進行反饋修改，*后客戶確認產品設計后，通過計算機將設計方案發送到相應的制造設備。基于互聯網和智能設備便能夠完成產品的建模、制造、測試和其他各項活動。 在面向終端消費者的消費品制造行業中，消費者的個性偏好、使用體驗和對產品的評價會直接影響產品的市場生命力。所以，基于工業互聯網的消費品個性化定制模式正在深刻影響制造企業與消費者的連接模式和企業的制造模式。如海爾推出的COSMOPlat平臺引入用戶全流程參與體驗技術，以互聯工廠為載體開展大規模定制活動，建設開放并聯的平臺生態系統；通過社群交互將用戶的碎片化、個性化需求合并整合成需求方案；用戶與設計師通過平臺的虛擬仿真工具可以實時交互修正產品設計；基于現場RFID、傳感器等，能夠實現用戶訂單實時可視。基于工業互聯網平臺的“企業—用戶—產品”的實時連接，使得大規模定制成為可能，用戶需求驅動的產品設計生產可以幫助企業實現產品不斷優化迭代，持續提高產品競爭力[33]。 （4）服務化延伸模式。 傳統意義上的服務型制造是企業通過運用傳統手段，實現從以產品制造為主，向提供如融資租賃、交鑰匙工程、制造外包等“產品+服務”商業模式轉型，沒有把服務與產品全生命周期的各環節融合起來。在形式上，服務作為產品的一部分幾乎是附加在產品上的，在產品體系結構上相對于要素資源幾乎是孤立的。而互聯網與工業融合的不斷深入正催生基于多種技術構建多種業態融合的生態服務系統。這些服務系統運用物聯網、大數據等技術，通過打通整個供應鏈的資金流、物流和信息流，實現包括資金鏈、供應鏈與高效物流在內的商業生態營造。有別于傳統意義上的服務型制造，基于工業互聯網的服務型制造為制造的產品提供在線、實時、遠程的智能服務，消除了“產品孤兒”，使制造企業的價值創造不僅僅關注產品生產環節，還可以向產品售后服務延伸，從而實現真正的服務轉型。 目前服務化延伸模式在工程設備、電子通信類消費品等領域應用廣泛。例如，三一重工建立了智能工程機械物聯網，利用大數據分析優化決策，為客戶提供工程機械遠程監控、主動維護、位置信息及精細化作業調度等服務。經過幾年的積累，該模式應用范圍已逐步由工程機械行業向農業機械、保險、租賃、紡織、新能源、食品加工等多行業延伸[34]。普天新能源集成和整合了充電樁網絡、物聯網、互聯網、大數據等技術，構建了新能源汽車產業生態創新體系，每天將數萬輛電動車運行的工況、充電頻次、電池耗損等海量數據匯集到互聯網平臺上，借助大數據分析技術，既服務于企業自身運營，又可為消費者、電動車和電池生產企業、公共管理部門提供決策信息。聯通研究院與上海聯通開展5G工業無人機保護區巡檢應用，將基站側部署邊緣云與云端無人機業務平臺有效協同，滿足了無人機實時操控和高清視頻實時回傳的需求。 （5）產融結合模式。 產融結合模式是金融行業基于工業互聯網的創新服務模式，也是工業互聯網產業生態構建的新路徑。傳統的金融服務依賴于對用戶的報表分析和盡職調查來完成對企業的評估，難以實現用戶批量開發和實時評價，而且普遍存在發放資金后風險控制手段不足、管理成本高等問題，極大地制約了金融機構對實體經濟的支持力度。工業互聯網平臺服務商的介入，不但可以為行業、區域內企業提供設備接入與資產管理、智能制造、資源與能力供需對接、產業鏈協同等服務，也能為產融結合提供豐富的場景和工具，支持金融機構業務拓展、風險控制、服務創新和定價決策。目前產融結合模式主要包括基于工業互聯網的“數據+銀行”“數據+保險”“數據+租賃”等，同時模式的開發還有巨大的創新空間。 “數據+銀行”模式的主要應用場景包括基于工業互聯網的銀行貸前用戶評估和貸后風險監控。通過設備接入和應用服務可降低銀行獲取用戶真實信息的難度，增加企業經營狀況和競爭能力評價維度。銀行基于工業互聯網平臺產生實時數據，經過模型計算，可以批量篩選新用戶，并通過存量用戶的設備數據實時了解企業的運營狀態，對觸發預警閾值的企業及時跟蹤，實現貸款風險和監控成本的雙降低。如天正公司的I-Martrix平臺已經接入超過13000家中小微企業，通過對平臺采集的生產設備數據與工業信用數據的交叉分析，為企業生產能力畫像，增加金融機構對中小企業的信用評估維度，從而優選出目標客戶，實現精準放貸。目前該平臺已為超過1200家中小微企業提供了近13億元的放貸額[35]。 “數據+保險”模式主要應用于保險公司精準定價支持。通過工業互聯網平臺采集的裝備狀態、客戶行為特征，評估投保項目風險和客戶風險偏好，從而做出基于數據的精準定價決策。 “數據+租賃”模式主要應用于租賃公司的設備資產管理，通過將租賃設備接入工業互聯網平臺實現對資產的數字化管理，實時掌握裝備的運行狀態、維修情況、位移情況，必要時開啟遠程鎖機，從而有效防范資產風險。如樹根互聯與玖隆保險、三湘銀行共同開發的基于工業互聯網大數據的保險產品，使得產品定價更合理、保障更貼切。徐工以漢云平臺的大量設備管理技術為基礎，探索經營租賃模式，融資租賃率超過80%[36]。 （6）產教融合模式。 產教融合模式是數字經濟時代教育培訓模式的創新。工業互聯網產業發展及基于工業互聯網的產業模式創新都需要大量具有工業互聯網相關領域理論知識和實操經驗的技術人才，而傳統的院校教育很難滿足轉型升級企業對具有相關知識的人才培養需求。工業互聯網通過提供平臺云端應用系統、機器人技術與圖像處理技術教具、對接生產現場的模擬訓練或真實訓練的實踐環境等，實現了培訓手段與工具的創新，并結合為不同培訓對象定制化開發的課程體系和資格證書，滿足了產業優化升級對技術、技能人才質量提升的客觀需求和技術、技能人才對繼續教育、終身學習的主觀要求。如航天云網結合自身在工業互聯網行業的積累，與政府、業內知名企業攜手共建了“培訓（教育）產業基地+展示中心+體驗中心”融合的國家級創新載體；結合各地產業發展重點，建設了工業互聯網+智能制造人才培養培訓基地；協同打造各地工業互聯網示范基地，協助當地政府有力推動工業企業、工業互聯網人才技能培養和上云服務。 目前基于工業互聯網的體驗中心、實訓基地已經成為工業互聯網、智能制造領域人才培養的重要載體，產教融合模式的推廣可以為數字經濟深入發展提供充足的人才儲備。
工業互聯網:技術與實踐(第2版) 作者簡介
魏毅寅博士，研究員，中國工程院院士，國際宇航科學院院士，第十二屆全國政協委員。現任中國航天科工集團有限公司黨組成員、副總經理。國防科技工業技術委員會領域組組長，復雜系統控制與智能協同技術重點實驗室學術委員會主任，慣性技術國防科技重點實驗室學術委員會委員，中國“工業互聯網產業聯盟”副理事長。長期從事控制科學與工程技術研發和復雜大系統工程研制工作，擁有深厚的理論基礎和豐富的工程實踐，曾榮獲多項國家及省部級科技獎勵。 柴旭東博士，研究員，博士生導師。現任中國航天科工集團航天云網公司總經理、黨委副書記，工業和信息化部電子科學技術委員會委員，中國自動化學會制造技術委員會副主任委員，中國“工業互聯網產業聯盟”技術標準組組長。長期從事復雜系統建模仿真、多學科虛擬樣機工程、智能制造、智慧云制造等領域技術與產品研發及產業化工作。曾榮獲多項省部級科技獎勵。
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