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第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

出版社：中信出版社出版時(shí)間：2019-10-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 357
中 圖 價(jià):¥30.0(3.8折) 定價(jià)  ¥79.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 版權(quán)信息

第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 本書特色

改寫未來(lái)的制造和生產(chǎn)規(guī)則的趨勢(shì)和技術(shù) ??什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) ??哪些技術(shù)將會(huì)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0 ??現(xiàn)在*近技術(shù)的進(jìn)展情況 ??工業(yè)4.0的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景 ??未來(lái)新技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景 ??制造業(yè)如何重振以及所帶來(lái)的影響

第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命，被人們普遍認(rèn)為是繼工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命后的第三次創(chuàng)新。如今，它正在如火如荼地進(jìn)行。這本書從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)動(dòng)機(jī)和模式的潛在收益的視角切入，結(jié)合實(shí)踐中的成功案例，重點(diǎn)分析了構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)所需的技術(shù)等問(wèn)題。本書討論了由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的創(chuàng)新型商業(yè)模式；實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)，以及如何通過(guò)各種技術(shù)和協(xié)議在現(xiàn)實(shí)世界中搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。作者從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一般概念和原理，進(jìn)一步討論了工業(yè) 4.0的內(nèi)涵，并且著重探討了制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，作者分析了國(guó)家應(yīng)如何進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)再工業(yè)化。

第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 目錄

目 錄


前言 Ⅶ


第1章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介001

美國(guó)通用電氣公司首創(chuàng)了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”這一術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，而其他企業(yè)，如思科，也將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)稱為“萬(wàn)物互聯(lián)”，或者稱之為“互聯(lián)網(wǎng) 4.0”，或者使用其他名稱。


第2章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例019

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蘊(yùn)藏著巨大潛力，給諸多生產(chǎn)力領(lǐng)域帶來(lái)了機(jī)遇。因此，如此多的應(yīng)用案例將使行業(yè)管理人員開(kāi)始覺(jué)醒并考慮工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可能性。


第3章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和商業(yè)創(chuàng)新047

近年來(lái)，改變了信號(hào)處理方式的低成本高速電子電路和制造技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了傳感技術(shù)的發(fā)展。借助這些協(xié)同領(lǐng)域內(nèi)的新發(fā)展，傳感器設(shè)計(jì)師和制造商可以采用一套全新的方法，如自監(jiān)控和自校準(zhǔn)系統(tǒng)智能化，來(lái)提高科技產(chǎn)品的性能。


第4章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu) 093

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)依賴于M2M 技術(shù)結(jié)構(gòu)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)常被視為M2M 的自然演進(jìn)。制造業(yè)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的*大用戶，在機(jī)器自動(dòng)化、機(jī)器人和M2M 交流與合作方面有著悠久的歷史。


第5章 設(shè)計(jì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)121

換能器（傳感器和制動(dòng)器）是所有M2M 或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的基本核心。它們是所有系統(tǒng)的邊緣設(shè)備，使我們能夠感知和操控我們的環(huán)境。


第6章 接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議167

由于接入網(wǎng)屬于相對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，且涉及的主要技術(shù)和協(xié)議相對(duì)成熟且穩(wěn)定，因此，在本章中，我們將簡(jiǎn)略地了解有可能在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署中實(shí)施的通信技術(shù)與相應(yīng)的協(xié)議和應(yīng)用。


第7章 檢查中間件傳輸協(xié)議177

即使在局域網(wǎng)中或在跨專線/ 局域網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商MPLS 網(wǎng)絡(luò)中，我們也不能認(rèn)為不存在丟包現(xiàn)象。因此，TCP/IP 協(xié)議依然廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)鏈路和潛在的有損耗網(wǎng)絡(luò)中。


第8章 中間件軟件模式 185

發(fā)布—訂閱模式并不受物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，這樣能有效減少意大利面條式代碼和網(wǎng)絡(luò)連接，從而使整個(gè)系統(tǒng)更易于管理。由于添加新的傳感器（設(shè)備）十分簡(jiǎn)單，因此使用消息總線模型可以輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。


第9章 軟件設(shè)計(jì)概念 201


傳統(tǒng)的M2M 架構(gòu)基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）原則，現(xiàn)在隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)世，SOA 在傳遞服務(wù)、提供見(jiàn)解和整合系統(tǒng)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。


第10 章 基于中間件的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) 217

沒(méi)有任何一種解決方案能夠適用于所有情形，因此大多數(shù)情況下我們都需要部署幾種協(xié)議和技術(shù)以滿足需要，然后采用某種方式對(duì)它們進(jìn)行集成。這種設(shè)計(jì)就是異構(gòu)設(shè)計(jì)，它能支持少量或大量不同的協(xié)議、技術(shù)和軟件模式。


第11 章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)廣域接入技術(shù)和協(xié)議 229

互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了數(shù)據(jù)通信的變革，F(xiàn)在，僅需要將單個(gè)互聯(lián)網(wǎng)連接到一個(gè)當(dāng)?shù)胤⻊?wù)供應(yīng)商，互聯(lián)網(wǎng)就能找到遠(yuǎn)程實(shí)體并在這些主機(jī)之間建立必要的連接。


第12 章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全保障 253

安全性是阻礙工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)投入應(yīng)用的重要因素之一。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)互聯(lián)網(wǎng)安全威脅免疫，這是因?yàn)樗鼈兊募軜?gòu)和協(xié)議與IT 企業(yè)、用戶計(jì)算機(jī)設(shè)備的架構(gòu)和協(xié)議大不相同。

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第13 章 工業(yè)4.0概述 275

工業(yè)4.0 誕生于德國(guó)。之后，這一概念便在歐盟的工業(yè)化國(guó)家中得以廣泛應(yīng)用，并傳播至中國(guó)、印度和其他亞洲國(guó)家。工業(yè)4.0 指的是第四次工業(yè)革命，而前三次工業(yè)革命分別實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、電氣化和信息化。


第14 章 智能工廠 303

從概念上講，工業(yè)4.0 的核心是智能工廠，它是構(gòu)成商業(yè)模式的中心實(shí)體，所有的事情都圍繞它展開(kāi)。如果著眼于工業(yè)4.0 理論上的運(yùn)作模式，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)智能工廠的所有要素都已具備。


第15 章 通向工業(yè)4.0的路線圖 323

那些采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、抓住了工業(yè)4.0 巨大機(jī)遇的公司，將不得不在其業(yè)務(wù)的所有領(lǐng)域進(jìn)行一些根本性變革。采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或?qū)嵤┕I(yè)4.0 戰(zhàn)略的首要前提是將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樵跀?shù)字世界中無(wú)縫運(yùn)行。


索引343

致謝357


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第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 節(jié)選

第1章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 美國(guó)通用電氣公司首創(chuàng)了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”這一術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，而其他企業(yè)，如思科，也將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)稱為“萬(wàn)物互聯(lián)”， 或者稱之為“互聯(lián)網(wǎng) 4.0”，或者使用其他名稱。1①然而，不管怎樣稱呼，重要的一點(diǎn)是必須將物聯(lián)網(wǎng)垂直策略（如圖1-1 所示），如消費(fèi)者、商業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等類型，與更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)橫向概念區(qū)分開(kāi)，這是因?yàn)樗鼈兊哪繕?biāo)受眾、技術(shù)要求和策略截然不同。例如，智能家居、利用健身追蹤器的個(gè)人連接、集成娛樂(lè)設(shè)備以及車內(nèi)人員監(jiān)控設(shè)備，在消費(fèi)者市場(chǎng)享有極高的知名度。同樣，商業(yè)市場(chǎng)具有很高的市場(chǎng)價(jià)值，其提供的服務(wù)包括金融和投資產(chǎn)品（如銀行業(yè)務(wù)、保險(xiǎn)、金融服務(wù)和電子商務(wù)），并側(cè)重于消費(fèi)者的歷史記錄、績(jī)效和價(jià)值。企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)包括小型、中型和大型企業(yè)的垂直板塊，而本書主要關(guān)注的是其中*大的垂直板塊——工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，它包括大量的專業(yè)領(lǐng)域，如能源生產(chǎn)、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、零售、交通運(yùn)輸、物流、航空工業(yè)、太空旅行等等。 為避免混淆，我們將效仿通用電氣公司，采用“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）” 這個(gè)名稱作為本書的通用術(shù)語(yǔ)。如果討論的是概念和戰(zhàn)略上不同的示例，我們會(huì)明確指出它的名稱，如工業(yè)4.0。圖1-1 物聯(lián)網(wǎng)橫向和垂直分布很多工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)預(yù)測(cè)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下，在未來(lái)10 年中，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率和生產(chǎn)力將達(dá)到前所未有的高度。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、政府官員、學(xué)者和技術(shù)供應(yīng)商正熱切地?cái)y手合作，試圖挖掘和實(shí)現(xiàn)這一巨大潛能。 從金融的角度來(lái)看，根據(jù)一份市場(chǎng)研究報(bào)告，2020 年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值將達(dá)到1 510.1 億美元，2015—2020年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率將達(dá)到8.03%。事實(shí)上，企業(yè)認(rèn)為利用互聯(lián)網(wǎng)的巨大潛能還可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)增長(zhǎng)。其中一個(gè)例子就是，制造商和政府希望借此機(jī)遇實(shí)行再工業(yè)化，并將之前已遷移到海外的工業(yè)和制造業(yè)吸引“回巢”。通過(guò)鼓勵(lì)再工業(yè)化，政府希望提升制造業(yè)價(jià)值，以拉動(dòng)GDP 增長(zhǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?jié)摿Σ蝗莺鲆暎谶^(guò)去15 年，通過(guò)將互聯(lián)網(wǎng)交易運(yùn)用于零售、媒體和金融等服務(wù)行業(yè)，企業(yè)對(duì)消費(fèi)者的電子商務(wù)業(yè)務(wù)（B2C ）取得了迅猛增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)巨頭（如亞馬遜、奈飛、易貝和貝寶）在市場(chǎng)中居于統(tǒng)治地位，B2C的成功不言而喻。在未來(lái)10年，互聯(lián)網(wǎng)有望為工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)同樣的增長(zhǎng)和成功，它將覆蓋制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、航空工業(yè)、交通運(yùn)輸和物流等領(lǐng)域。它的重要性是不可否認(rèn)的，因?yàn)楣I(yè)產(chǎn)值貢獻(xiàn)了全球GDP的2/3，但同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)也很大。然而，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仍然處于初級(jí)階段。盡管15年過(guò)去了，互聯(lián)網(wǎng)已得到廣泛應(yīng)用，但工業(yè)領(lǐng)域的巨頭一直在猶豫是否將其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。他們之所以猶豫，是因?yàn)椴淮_定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將對(duì)工業(yè)、價(jià)值鏈、商業(yè)模式、勞動(dòng)力以及*終的產(chǎn)能和產(chǎn)品產(chǎn)生怎樣的影響。此外，一份針對(duì)工商企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人的調(diào)查顯示，2015年1月，87%的人聲稱他們對(duì)該商業(yè)模式或技術(shù)還沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。 不出所料，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通常是公司高層探討的內(nèi)容，所以他們往往會(huì)拋開(kāi)支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的復(fù)雜性來(lái)討論工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，認(rèn)為它無(wú)關(guān)緊要。例如，在工業(yè)企業(yè)中，他們使用生成數(shù)據(jù)的傳感器和設(shè)備來(lái)控制運(yùn)營(yíng)已有數(shù)十年之久，運(yùn)用機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信與協(xié)作也有至少10年，因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)并不是新奇的事物。工業(yè)領(lǐng)域同樣可以高效收集、分析和存儲(chǔ)可用來(lái)獲取歷史、預(yù)測(cè)和規(guī)范信息的海量數(shù)據(jù)。因此工業(yè)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者常問(wèn)的問(wèn)題是：“為什么將我的M2M架構(gòu)連接到互聯(lián)網(wǎng)，會(huì)為我?guī)?lái)更大價(jià)值？” 什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？ 要解釋為什么企業(yè)要采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，我們首先需要考慮工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)到底是什么。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了一種能夠讓人們更好地查看和分析公司運(yùn)營(yíng)和資產(chǎn)的方式，它集成了機(jī)器傳感器、中間件、軟件、后端云計(jì)算和存儲(chǔ)系統(tǒng)。因此，它提供了一個(gè)徹底改變企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的方法，此方法借助的是高級(jí)分析以及通過(guò)訪問(wèn)大型數(shù)據(jù)集獲得的結(jié)果反饋，通過(guò)提高運(yùn)營(yíng)效率和加速提升產(chǎn)能來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)收益，同時(shí)降低計(jì)劃之外的停工期，優(yōu)化效率，從而提高利潤(rùn)。 盡管在當(dāng)今的工業(yè)環(huán)境中，現(xiàn)有M2M技術(shù)和方法可能看起來(lái)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)類似，但其運(yùn)營(yíng)規(guī)模截然不同。例如，借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)，巨大的數(shù)據(jù)流能夠通過(guò)云托管的高級(jí)分析技術(shù)，以導(dǎo)線的傳輸速度進(jìn)行分析。此外，海量數(shù)據(jù)可能存儲(chǔ)于分布式云存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于未來(lái)的批量分析。這些大批量分析工作可以從數(shù)據(jù)中收集信息和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（由于采樣池比較小或者算法比較落后，這在以前幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的）。然后，工藝工程師可以將這些分析結(jié)果用于運(yùn)營(yíng)優(yōu)化以及提供給管理人員，供他們將其轉(zhuǎn)換為知識(shí)，從而提升產(chǎn)能和效率并降低運(yùn)營(yíng)成本。 1%的力量 另外，關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，有個(gè)很有趣的觀點(diǎn)：1%的力量。它與大多數(shù)行業(yè)中的降低運(yùn)營(yíng)成本/提升效率有關(guān)，即要求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)僅通過(guò)節(jié)約1%的成本來(lái)創(chuàng)造巨大收益。例如，在航空行業(yè)中，每年節(jié)約1%的燃料將節(jié)約300億美元。同樣，在發(fā)電站中，將投入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃料減少1%，運(yùn)營(yíng)成本將節(jié)省660億美元。此外，在油氣行業(yè)，每年花費(fèi)在設(shè)備上的支出減少1%，將會(huì)帶來(lái)900億美元的回報(bào)。這一理論同樣適用于農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和醫(yī)療保健等行業(yè)。因此，我們可以看到，在大多數(shù)行業(yè)中，對(duì)于部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)投入的資金和運(yùn)營(yíng)成本來(lái)說(shuō)，只要提升1%就能帶來(lái)顯著的投資回報(bào)率。啟動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略需要哪些技術(shù)和多少資本支出呢？ 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)匯聚了若干關(guān)鍵技術(shù)，以產(chǎn)生一個(gè)比自身總和更大的系統(tǒng)。例如，*新的傳感器不僅能通過(guò)一個(gè)組件生成更多數(shù)據(jù)，而且能生成不同類型的數(shù)據(jù)，技術(shù)的發(fā)展不僅僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的精確度（如該溫度為37.354攝氏度）上。另外，傳感器能夠自我感知，甚至可以預(yù)測(cè)自身剩余的使用壽命。因此，傳感器生成的數(shù)據(jù)不僅精確，而且具備預(yù)測(cè)性。同樣，借助控制器，機(jī)器傳感器能夠自我感知、自我預(yù)測(cè)和自我比較。例如，它們可以將當(dāng)前的配置、環(huán)境設(shè)置與預(yù)配置的*優(yōu)數(shù)據(jù)和閾值進(jìn)行比較，為自診斷做好準(zhǔn)備。近幾年，傳感器技術(shù)的成本大幅降低，尺寸也大幅減小，這使得機(jī)器、工藝甚至人員的儀器化，在財(cái)務(wù)和技術(shù)上均成為可能。正如我們看到的那樣，大數(shù)據(jù)和高級(jí)分析技術(shù)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)和使能技術(shù)，因?yàn)檫@些技術(shù)可以提供歷史性的、預(yù)測(cè)性的和常規(guī)的分析，讓人們洞察機(jī)器或程序中的實(shí)際運(yùn)作情況。

第三次創(chuàng)新 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 作者簡(jiǎn)介

阿拉斯代爾·吉爾克里斯特：他在信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信和移動(dòng)通信等領(lǐng)域擁有 25 年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其間擔(dān)任過(guò)專業(yè)技術(shù)員、經(jīng)理和董事。他掌握了深厚的技術(shù)知識(shí)，并且精通商業(yè)實(shí)踐、策略、管理和合規(guī)性，能夠從技術(shù)的角度對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行闡述。他常常會(huì)發(fā)表有關(guān)商業(yè)或技術(shù)領(lǐng)域的文章，并出版圖書。他認(rèn)為他的專業(yè)知識(shí)價(jià)值在這兩個(gè)領(lǐng)域能夠充分發(fā)揮。阿拉斯代爾，現(xiàn)居泰國(guó)，是一名自由顧問(wèn)兼技術(shù)作家。

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