数智融合：工业互联网体系、技术与应用

　　本书以工业互联网推广应用为引领，从工业互联网的起源和内涵入手，对工业互联网的网络、平台、园区，以及它与新一代信息技术的融合进行了阐述。在阐述基础性原理的基础上，本书给出了若干具有示范意义的创新实践案例，最后介绍了作者对工业互联网推广发展路径的思考。 本书共7章。第1章介绍了工业互联网的起源、概念、内涵及对我国制造业的意义，剖析了美国、德国和中国工业互联网体系架构，梳理了工业互联网与工业4.0、智能制造的异同；第2章对工业互联网网络体系进行了梳理，分析了工业以太网、工业现场总线、5G、时间敏感网络及低功耗广域网（NB-IoT、LoRa）等技术，给出了具体的应用场景和应用案例；第3章从边缘计算、区块链、数字孪生、工业大数据和人工智能等工业互联网核心技术入手，介绍了它们对工业互联网发展的价值、关键技术和应用场景，以及在行业中的应用案例；第4章阐述了工业互联网平台的功能、内涵及体系架构，剖析了我国工业互联网平台的发展特点、存在的问题及平台建设和应用路径；第5章概述了工业互联网的安全框架、安全体系和关键技术，并给出了工业互联网安全的实际应用案例；第6章阐述了工业互联网赋能工业发展转型升级的典型应用与案例。从设备预测性维护、产品溯源、质量检测、供应链管理、智慧园区等方面，分析了工业互联网的创新实践情况；第7章探讨了工业互联网发展与推广路径，从数字化转型的需求驱动工业互联网发展、政府引领到企业内生动力、工业数字化转型从单点突破迈向全局变革、技术创新引领工业互联网发展新格局及围绕工业数据流通的产业体系即将形成等方面，分析工业互联网的创新发展路径。

　　赵义正，解放军电子工程学院，博士，高级工程师，其曾为安徽省工业互联网十四五”专项规划主持人、合肥市智能工厂和数字化车间培育与顶层方案设计技术负责人、电磁频谱信号识别智能化关键技术研究项目的主要完成人、基于北斗卫星的人防预警报知系统项目的主要完成人。

第1章 因时乘势：工业互联网起源与内涵\t001
1．1 工业互联网起源和内在动力\t001
1．1．1 概念起源\t001
1．1．2 新一代信息技术发展的必然趋势\t002
1．1．3 企业数字化转型的手段与路径\t003
1．1．4 制造业大国抢占国际竞争制高点的要求\t004
1．2 工业互联网的内涵和本质\t006
1．2．1 工业互联网的内涵\t006
1．2．2 工业互联网的本质\t007
1．3 工业互联网体系架构\t009
1．3．1 国外典型工业互联网体系架构\t009
1．3．2 我国工业互联网体系架构\t012
1．3．3 体系架构的演变\t019
1．4 我国发展工业互联网的重大意义\t021
1．4．1 工业互联网是生产力变革的助推器\t021
1．4．2 工业互联网是我国数字经济发展的重要驱动力\t021
1．4．3 工业互联网是保持我国制造业国际竞争优势的制高点\t022
1．4．4 工业互联网是我国制造业转型升级的必由之路\t022
1．5 工业互联网与“工业4．0”、智能制造的异同辨析\t023
1．5．1 工业互联网与“工业4．0”\t023
1．5．2 工业互联网与智能制造\t025
参考文献\t028
第2章 工业互联网网络\t029
2．1 工业互联网网络概述\t029
2．1．1 概念模型\t029
2．1．2 工厂外网\t029
2．1．3 工厂内网\t030
2．2 工业控制系统\t032
2．2．1 模拟仪表控制系统\t032
2．2．2 直接数字控制系统\t032
2．2．3 集散控制系统\t033
2．2．4 现场总线控制系统\t034
2．3 现场总线\t035
2．3．1 定义\t035
2．3．2 发展现状\t036
2．3．3 现场总线国际标准\t037
2．4 常用工业现场总线介绍\t038
2．4．1 基金会现场总线（FF）\t038
2．4．2 PROFIBUS\t039
2．4．3 CIP\t041
2．4．4 MODBUS\t042
2．4．5 CAN总线\t042
2．4．6 LONWORKS\t044
2．5 工业以太网\t044
2．5．1 概述\t044
2．5．2 实时以太网\t047
2．5．3 EtherCAT\t048
2．5．4 PROFINET\t053
2．5．5 工业以太网的发展前景\t057
2．6 时间敏感网络技术\t057
2．6．1 概述\t057
2．6．2 特点与功能\t059
2．6．3 应用场景\t060
2．7 工业控制网络发展趋势\t061
参考文献\t063
第3章 新兴技术使能工业互联网\t065
3．1 边缘计算技术\t065
3．1．1 概述\t065
3．1．2 边缘计算参考架构\t066
3．1．3 关键技术\t067
3．1．4 边缘计算对工业互联网的价值\t070
3．1．5 边缘计算在工业互联网中的应用\t071
3．2 工业大数据技术\t072
3．2．1 概述\t072
3．2．2 工业大数据参考架构\t073
3．2．3 关键技术\t075
3．2．4 工业大数据对工业互联网的价值\t077
3．2．5 工业大数据的应用场景\t078
3．3 人工智能技术\t079
3．3．1 概述\t079
3．3．2 关键技术\t080
3．3．3 人工智能对工业互联网的价值\t081
3．3．4 人工智能在工业互联网领域中的应用\t083
3．4 数字孪生技术\t083
3．4．1 概述\t083
3．4．2 技术架构\t084
3．4．3 关键技术\t085
3．4．4 数字孪生对工业互联网的价值\t087
3．4．5 数字孪生在工业互联网领域中的应用\t088
3．5 5G技术\t089
3．5．1 概述\t089
3．5．2 技术架构\t090
3．5．3 关键技术\t091
3．5．4 5G对工业互联网的价值\t093
3．5．5 5G在工业互联网领域中的应用场景\t095
参考文献\t096
第4章 工业互联网平台\t097
4．1 工业互联网平台概述\t097
4．1．1 工业互联网平台是基于云架构的开放式操作系统\t097
4．1．2 工业互联网平台是海量数据汇聚的载体\t098
4．1．3 工业互联网平台是模型沉淀与智能决策的中枢\t099
4．1．4 工业App是工业互联网平台能力的载体\t101
4．1．5 生态开放是工业互联网平台保持发展活力的保证\t103
4．2 工业互联网平台的架构\t104
4．2．1 边缘层\t105
4．2．2 平台层（PaaS层和IaaS层）\t105
4．2．3 应用层（SaaS层）\t108
4．3 工业互联网平台应用场景\t109
4．4 工业互联网平台建设和应用路径\t111
4．4．1 目前工业互联网平台发展中面临的问题\t111
4．4．2 加强工业互联网平台应用的广度，以“建平台”“用平台”
双轮驱动\t113
4．4．3 加强工业互联网平台应用的深度，搭建“智能化”“孪生化”
发展引擎\t115
4．5 工业互联网平台生态体系\t117
4．5．1 工业互联网平台生态建设的四个方面\t117
4．5．2 工业互联网平台生态建设的四个着力点\t119
4．6 国内典型平台能力与服务应用模式\t122
4．6．1 海尔COSMOPlat平台\t122
4．6．2 航天云网INDICS平台\t125
4．6．3 树根互联ROOTCLOUD平台\t129
4．6．4 徐工汉云平台\t132
4．6．5 东方国信Cloudiip平台\t134
参考文献\t136
第5章 产业园区工业互联网发展指数评价体系\t137
5．1 背景与意义\t137
5．2 产业园区工业互联网发展指数评价体系\t138
5．2．1 “五维”评估模型\t138
5．2．2 指标评价体系\t138
5．3 发展指数计算方法\t140
5．4 发展指数领先园区分析\t140
第6章 工业互联网赋能应用案例\t142
6．1 设备预测性维护\t143
6．1．1 概念\t143
6．1．2 实施方法\t144
6．1．3 案例\t145
6．2 产品溯源\t145
6．2．1 概念\t145
6．2．2 实现方法\t146
6．2．3 标识解析技术\t147
6．2．4 异构识别技术\t148
6．2．5 案例\t149
6．3 质量检测\t150
6．3．1 概念\t150
6．3．2 实施方法\t150
6．3．3 案例\t151
6．4 协同设计\t152
6．4．1 概念\t152
6．4．2 实施方法\t152
6．4．3 案例\t153
6．5 供应链管理\t153
6．5．1 概念\t153
6．5．2 实施方法\t155
6．5．3 案例\t155
6．6 智慧园区\t156
6．6．1 概念\t156
6．6．2 实施方法\t157
6．6．3 案例\t158
参考文献\t158
第7章 工业互联网发展与推广路径思考\t160
7．1 行业数字化转型的需求驱动工业互联网发展\t160
7．1．1 行业数字化转型升级需求不断扩大\t160
7．1．2 数字化转型推进工业互联网应用不断拓展\t161
7．2 发展路径：从政府引领到企业内生动力\t162
7．2．1 路径之一：政府引领工业互联网创新发展\t162
7．2．2 路径之二：不断壮大企业内生动力\t164
7．2．3 路径之三：全局智能化提质工业互联网发展\t164
7．3 技术创新引领工业互联网发展新格局\t167
7．3．1 技术创新催生工业新动能\t167
7．3．2 新兴技术应用拓展工业互联网新格局\t168