工业互联网：技术、实践与行业解决方案

本书紧扣时代主题，对工业互联网的发展给出了具有预见性的答案，虽然这种预见性的答案并不绝对精确，但是足以给读者启发。 本书详细讲述了与工业互联网相关的各项内容，共14章。首先，论述工业互联网的发展历程；其次，简述当下工业互联网发展中的技术及算法内容；再次，为读者解释工业互联网如何影响日常生活和行业变革；最后，解读未来5年工业互联网的发展趋势。 本书可供对工业互联网感兴趣的社会各界人士阅读。

第一作者 程晓，广东省电子商务协会、执行会长、秘书长。对人工智能、大数据、工业互联网有一定研究。第二作者 文丹枫，博士、副教授、广东省华南现代服务业研究院执行院长,人力资源和社会保障部、商务部、广东省、广州市、东莞市、佛山市、珠海市等政府部门决策咨询专家及智库成员；广东省、湖南省等省级智库专家组成员。已出版《IT到DT大数据与精准营销》《决战互联网 》《供给侧结构性改革》《从颠覆到重生》《大数字时代》等作品。

从理论到案例、从风口到执行，一本书真正掌握工业互联网！

工业互联网是继大数据、“互联网+”、物联网之后，又一个世界级的改革项目。我国政府工作报告中第一次提出要实施中国制造强国战略，并确定了以“坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国”为主题的方向。

本书分为3部分，第一部分是对工业互联网的历史由来、概念及现状等的介绍，以帮助各位读者对工业互联网有一个大致的认识。

本书第二部分详细讲述了工业互联网领域内的各关键要素。这一部分分为6章，分别讲述了工业互联网各方面的体系架构，工业互联网涉及的各种技术的解释及其特点，大数据与云计算各自在工业互联网中起到的作用，工业互联网涉及哪些智能算法，工业互联网的信息安全问题有哪些，以及什么是工业互联网平台，工业互联网平台有哪些不同的侧重。

本书第三部分讲述了工业互联网在具体领域的综合应用，这一部分分为7章，分别对工业互联网在智能化工厂、智慧电厂、医疗领域、交通领域、能源开发领域等行业中的具体应用进行了介绍。本书在最后一章对工业互联网的未来发展趋势做了一定的分析，开阔了读者对工业互联网未来发展的视野，强化了其对工业互联网在未来应用的认识。

如今，工业互联网的重要性及其在各个领域的作用已经得到了大部分学者的认可。然而工业互联网时代才刚刚开始，未来还有很长的一段路要走。现在的工业互联网无论是在技术方面还是在应用方面都有许多不足，这意味着其还有巨大的发展空间。

为了使工业互联网更加完善，研究和应用工业互联网的企业及相关科研机构应结合我国现有的网络、计算、通信、信息化等方面的优势进一步展现创新能力，通过丰富其中的技术内涵和应用模式，为工业与互联网的深度融合探索出更高效的途径，从而促进工业的发展。

在工业互联网大热的今天，任何一个制造企业都不能掉队。本书结合作者在工业互联网领域积累的相关经验，尽力为读者展现完整的工业互联网发展现状，提升读者对工业互联网的认识。可以说，这是一本非常实用的工业互联网秘籍。

第1部分 工业互联网已达万亿级市场规模
第1章 工业互联网时代已经到来 / 2
1．1 工业互联网的发展历程 / 2
1．1．1 工业互联网的由来 / 2
1．1．2 工业互联网发展历程 / 5
1．1．3 GE在工业互联网方面的探索之路 / 6
1．2 比工业4．0更广泛被认可的概念 / 9
1．2．1 工业互联网的定义 / 9
1．2．2 突破增长极限的法宝 / 11
1．2．3 工业互联网深层智能化过程中的难点 / 13
1．3 工业互联网系统三大核心要素 / 16
1．3．1 用于数据采集的传感设备 / 16
1．3．2 智能化的控制系统 / 18
1．3．3 可实现的智慧化决策 / 19
1．4 工业互联网现状及利好优势 / 20
1．4．1 “再工业化”战略 / 21
1．4．2 成立工业互联网联盟 / 22
1．4．3 产业规模已达万亿级 / 23
1．5 当下主流工业互联网商业模式 / 24
1．5．1 网络化协同 / 25
1．5．2 智能化生产 / 26
1．5．3 个性化定制 / 26
1．5．4 服务化延伸 / 28
第2部分 详解工业互联网关键要素
第2章 工业互联网体系架构模型 / 31
2．1 工业互联网网络体系架构 / 31
2．1．1 网络互联体系 / 31
2．1．2 地址与标识解析体系 / 33
2．1．3 应用支撑体系 / 34
2．2 工业互联网数据体系架构 / 35
2．2．1 工业互联网大数据功能架构 / 36
2．2．2 工业互联网大数据应用场景 / 37
2．3 工业互联网安全体系架构 / 39
2．3．1 工业互联网安全体系框架 / 40
2．3．2 工业互联网安全领域的普遍问题 / 41
第3章 工业互联网设备感知通信技术的主要类别 / 42
3．1 物体标识技术 / 42
3．1．1 条码技术 / 42
3．1．2 IC卡技术 / 45
3．1．3 RFID射频识别 / 47
3．1．4 光学符号识别 / 49
3．1．5 语音识别 / 51
3．2 位置定位技术 / 52
3．2．1 GPS定位 / 52
3．2．2 TOA定位 / 54
3．3 主流传感通信技术形式及其特点 / 55
3．3．1 有线与无线 / 55
3．3．2 移动网络5G / 58
3．3．3 蓝牙 / 61
3．3．4 红外 / 62
第4章 大数据与云计算在工业互联网中的作用 / 64
4．1 工业互联网数据的3个主要来源 / 64
4．1．1 企业相关经营业务数据 / 64
4．1．2 机器设备互联数据 / 65
4．1．3 企业外部数据 / 65
4．2 工业大数据的特性 / 66
4．2．1 碎片化 / 66
4．2．2 低质性 / 67
4．2．3 隐匿性 / 67
4．3 大数据与云计算技术的应用场景 / 68
4．3．1 提高研发效率与质量 / 68
4．3．2 系统性优化生产过程 / 72
4．3．3 预测产品新需求、新方向 / 73
4．3．4 深化供应链协同能力 / 75

第5章 工业互联网中的智能算法 / 78
5．1 AI是通向未来之路 / 78
5．1．1 工业互联网与智能制造 / 78
5．1．2 自动化机器人还只是初级状态 / 80
5．2 智能算法进行数据挖掘的6个经典步骤 / 81
5．2．1 属性筛选 / 81
5．2．2 分类和预测 / 83
5．2．3 回归分析 / 84
5．2．4 聚类分析 / 84
5．2．5 关联规则分析 / 85
5．2．6 时间序列 / 86
第6章 工业互联网与信息安全 / 89
6．1 安全是工业互联网重要的三大任务之一 / 89
6．1．1 软件定义机器带来的改变 / 89
6．1．2 CPS概念兴起及背后的安全隐忧 / 91
6．1．3 飙升的工业互联网安全事件 / 93
6．2 工业互联网4个主要层面可能面临的安全风险 / 94
6．2．1 全面感知层的安全风险 / 95
6．2．2 可靠传输层的安全风险 / 95
6．2．3 智能处理层的安全风险 / 96
6．2．4 综合应用层的安全风险 / 97
第7章 合格的工业互联网平台 / 98
7．1 工业互联网平台与IaaS、PaaS、SaaS / 98
7．1．1 什么是工业互联网平台 / 98
7．1．2 IaaS是支撑 / 99
7．1．3 工业PaaS平台是核心 / 101
7．1．4 SaaS是关键 / 102
7．2 主流视角下的平台不同侧重点 / 103
7．2．1 工业云视角下的工业互联网平台 / 103
7．2．2 解决方案视角下的工业互联网平台 / 105
7．2．3 操作系统视角下的工业互联网平台 / 107
7．2．4 产业生态视角下的工业互联网平台 / 108
7．3 主流工业互联网平台分析 / 109
7．3．1 老牌国外工业互联网平台 / 110
7．3．2 国内工业互联网平台 / 111
第3部分 工业互联网在具体领域的综合性应用
第8章 工业互联网与智能化工厂 / 113
8．1 智能化工厂平台上的系统生命周期 / 113
8．1．1 几何级数的时间压缩模式 / 114
8．1．2 云系统引领下的智能化工厂 / 117
8．1．3 无人工厂集聚区 / 119
8．1．4 情景感知设备 / 122
8．2 智能化工厂4个基本要素 / 125
8．2．1 数字化车间 / 125
8．2．2 自动质检设备 / 127
8．2．3 工业互联网管理数据 / 129
8．2．4 人机协同操作模式 / 131
8．3 工业互联网为传统工厂带来的新元素 / 133
8．3．1 3D打印技术 / 134
8．3．2 机器人生产 / 136
8．3．3 厂内AGV运输 / 138
8．4 智能化工厂的优越性 / 141
8．4．1 标准化生产线 / 141
8．4．2 智能物流 / 143
8．4．3 小批量/单品定制 / 147
第9章 工业互联网与智慧电厂 / 149
9．1 如何才被称为一座智慧电厂 / 149
9．1．1 智慧电厂概述 / 150
9．1．2 我国电厂智能化建设现状 / 151
9．2 工业互联网在电厂运行中的体现 / 153
9．2．1 电厂设备能源消耗监控与管理系统 / 154
9．2．2 设备状态检修/维护系统 / 154
9．2．3 故障预报警系统 / 155
9．3 智慧化下的电厂运营场景 / 156
9．3．1 实时校正、优化 / 156
9．3．2 人力成本大大降低 / 157
第10章 工业互联网推动下的医疗领域变化 / 159
10．1 优化医院资产管理 / 159
10．1．1 设备采买、报修全程数据化 / 160
10．1．2 设备自主预警，减少维修费用 / 161
10．2 优化医院日常运营管理 / 162
10．2．1 提升设备使用效率，减少患者等待时间 / 163
10．2．2 实现对患者个性化医疗服务 / 164
10．3 提升临床数据分析水平 / 166
10．3．1 电子病历背后的研究价值 / 166
10．3．2 可穿戴设备对慢性病研究的积极意义 / 168
第11章 工业互联网对交通领域的改变 / 171
11．1 每一个交通设备都成为数据终端 / 171
11．1．1 设备状况及时了解与维护 / 172
11．1．2 更加便捷的交通事故调查处理方法 / 173
11．2 深入发展的智能交通 / 175
11．2．1 实时交通信息服务 / 175
11．2．2 缓解停车难问题 / 177
11．3 智能交通领域的巨大机会 / 179
11．3．1 “滴滴们”的野心 / 179
11．3．2 未来的一站式出行愿景 / 182
第12章 工业互联网与能源开发利用 / 184
12．1 工业互联网对能源行业三大领域的积极作用 / 184
12．1．1 能源生产端 / 185
12．1．2 能源传输端 / 185
12．1．3 能源消费端 / 186
12．2 能源行业引入工业互联网的最终目的 / 187
12．2．1 大幅提升能源生产与消费效率 / 187
12．2．2 形成能源交易市场与能源资产交易市场 / 188
12．3 未来能源互联网的四大特性 / 189
12．3．1 可再生能源高渗透率 / 189
12．3．2 非线性随机特性 / 190
12．3．3 多源大数据特性 / 190
12．3．4 多尺度动态特性 / 191
第13章 工业互联网驱动钢铁行业变革 / 192
13．1 从原料到终端的全线链接 / 192
13．1．1 调动用户购买行为背后的全产业链 / 193
13．1．2 打破钢铁行业的孤岛现象 / 193
13．2 工业互联网与钢铁行业三大竞争力 / 194
13．2．1 轧线的生产质量 / 194
13．2．2 企业内部调节效率 / 195
13．2．3 与渠道伙伴的合作程度 / 196
13．3 工业互联网改善钢铁行业外部融合 / 197
13．3．1 不再受限于销售半径 / 197
13．3．2 与金融贴合更紧密 / 198
第14章 未来5年工业互联网发展趋势 / 199
14．1 继续深化的产业变革 / 199
14．1．1 工业互联网与高端制造业 / 200
14．1．2 “互联网+”下的分布式战略 / 200
14．2 以AlphaGo为代表的全面智慧化 / 203
14．2．1 人类意识直接与机器的协同 / 204
14．2．2 数字世界对物理世界的融合 / 205