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第三次創新 工業互聯網技術與應用 版權信息
- ISBN：9787521707618
- 條形碼：9787521707618 ; 978-7-5217-0761-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
第三次創新 工業互聯網技術與應用 本書特色
改寫未來的制造和生產規則的趨勢和技術 ??什么是工業互聯網和工業物聯網 ??哪些技術將會推進實現工業4.0 ??現在*近技術的進展情況 ??工業4.0的現實應用場景 ??未來新技術的應用場景 ??制造業如何重振以及所帶來的影響
第三次創新 工業互聯網技術與應用 內容簡介
工業互聯網革命，被人們普遍認為是繼工業革命和互聯網革命后的第三次創新。如今，它正在如火如荼地進行。這本書從工業物聯網的商業動機和模式的潛在收益的視角切入，結合實踐中的成功案例，重點分析了構建工業物聯網網絡所需的技術等問題。本書討論了由工業互聯網帶來的創新型商業模式；實現工業物聯網的支撐技術，以及如何通過各種技術和協議在現實世界中搭建工業物聯網網絡。作者從工業互聯網的一般概念和原理，進一步討論了工業 4.0的內涵，并且著重探討了制造業的未來發展。在此基礎上，作者分析了國家應如何進行改革，實現再工業化。
第三次創新 工業互聯網技術與應用 目錄
目 錄
前言 Ⅶ
第1章 工業互聯網簡介001
美國通用電氣公司首創了“工業互聯網”這一術語，用來描述工業物聯網，而其他企業，如思科，也將工業物聯網稱為“萬物互聯”，或者稱之為“互聯網 4.0”，或者使用其他名稱。
第2章 工業互聯網應用案例019
工業互聯網蘊藏著巨大潛力，給諸多生產力領域帶來了機遇。因此，如此多的應用案例將使行業管理人員開始覺醒并考慮工業物聯網的可能性。
第3章 工業互聯網的技術和商業創新047
近年來，改變了信號處理方式的低成本高速電子電路和制造技術的進步，推動了傳感技術的發展。借助這些協同領域內的新發展，傳感器設計師和制造商可以采用一套全新的方法，如自監控和自校準系統智能化，來提高科技產品的性能。
第4章 工業物聯網參考架構 093
工業互聯網依賴于M2M 技術結構，工業物聯網架構常被視為M2M 的自然演進。制造業是工業物聯網技術的*大用戶，在機器自動化、機器人和M2M 交流與合作方面有著悠久的歷史。
第5章 設計工業互聯網系統121
換能器（傳感器和制動器）是所有M2M 或工業物聯網架構的基本核心。它們是所有系統的邊緣設備，使我們能夠感知和操控我們的環境。
第6章 接入網絡技術和協議167
由于接入網屬于相對傳統的網絡領域，且涉及的主要技術和協議相對成熟且穩定，因此，在本章中，我們將簡略地了解有可能在工業互聯網部署中實施的通信技術與相應的協議和應用。
第7章 檢查中間件傳輸協議177
即使在局域網中或在跨專線/ 局域網的運營商MPLS 網絡中，我們也不能認為不存在丟包現象。因此，TCP/IP 協議依然廣泛應用于廣域網鏈路和潛在的有損耗網絡中。
第8章 中間件軟件模式 185
發布—訂閱模式并不受物理網絡結構的影響，這樣能有效減少意大利面條式代碼和網絡連接，從而使整個系統更易于管理。由于添加新的傳感器（設備）十分簡單，因此使用消息總線模型可以輕松實現系統升級。
第9章 軟件設計概念 201
傳統的M2M 架構基于面向服務架構（SOA）原則，現在隨著工業物聯網的問世，SOA 在傳遞服務、提供見解和整合系統方面發揮著越來越重要的作用。
第10 章 基于中間件的工業物聯網平臺 217
沒有任何一種解決方案能夠適用于所有情形，因此大多數情況下我們都需要部署幾種協議和技術以滿足需要，然后采用某種方式對它們進行集成。這種設計就是異構設計，它能支持少量或大量不同的協議、技術和軟件模式。
第11 章 工業物聯網廣域接入技術和協議 229
互聯網帶來了數據通信的變革。現在，僅需要將單個互聯網連接到一個當地服務供應商，互聯網就能找到遠程實體并在這些主機之間建立必要的連接。
第12 章 工業互聯網的安全保障 253
安全性是阻礙工業互聯網投入應用的重要因素之一。一般來說，工業網絡已經能夠對大多數互聯網安全威脅免疫，這是因為它們的架構和協議與IT 企業、用戶計算機設備的架構和協議大不相同。
??
第13 章 工業4.0概述 275
工業4.0 誕生于德國。之后，這一概念便在歐盟的工業化國家中得以廣泛應用，并傳播至中國、印度和其他亞洲國家。工業4.0 指的是第四次工業革命，而前三次工業革命分別實現了機械化、電氣化和信息化。
第14 章 智能工廠 303
從概念上講，工業4.0 的核心是智能工廠，它是構成商業模式的中心實體，所有的事情都圍繞它展開。如果著眼于工業4.0 理論上的運作模式，我們就會發現實現智能工廠的所有要素都已具備。
第15 章 通向工業4.0的路線圖 323
那些采用工業互聯網、抓住了工業4.0 巨大機遇的公司，將不得不在其業務的所有領域進行一些根本性變革。采用工業物聯網或實施工業4.0 戰略的首要前提是將業務轉變為在數字世界中無縫運行。
索引343
致謝357
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第三次創新 工業互聯網技術與應用 節選
第1章 工業互聯網簡介 美國通用電氣公司首創了“工業互聯網”這一術語，用來描述工業物聯網，而其他企業，如思科，也將工業物聯網稱為“萬物互聯”， 或者稱之為“互聯網 4.0”，或者使用其他名稱。1①然而，不管怎樣稱呼，重要的一點是必須將物聯網垂直策略（如圖1-1 所示），如消費者、商業和工業互聯網等類型，與更廣泛的物聯網橫向概念區分開，這是因為它們的目標受眾、技術要求和策略截然不同。例如，智能家居、利用健身追蹤器的個人連接、集成娛樂設備以及車內人員監控設備，在消費者市場享有極高的知名度。同樣，商業市場具有很高的市場價值，其提供的服務包括金融和投資產品（如銀行業務、保險、金融服務和電子商務），并側重于消費者的歷史記錄、績效和價值。企業物聯網是一個包括小型、中型和大型企業的垂直板塊，而本書主要關注的是其中*大的垂直板塊——工業物聯網，它包括大量的專業領域，如能源生產、制造業、農業、醫療、零售、交通運輸、物流、航空工業、太空旅行等等。 為避免混淆，我們將效仿通用電氣公司，采用“工業物聯網（IIoT）” 這個名稱作為本書的通用術語。如果討論的是概念和戰略上不同的示例，我們會明確指出它的名稱，如工業4.0。圖1-1 物聯網橫向和垂直分布很多工業領軍企業預測，在工業互聯網的推動下，在未來10 年中，經濟增長率和生產力將達到前所未有的高度。企業領導者、政府官員、學者和技術供應商正熱切地攜手合作，試圖挖掘和實現這一巨大潛能。 從金融的角度來看，根據一份市場研究報告，2020 年全球工業物聯網產值將達到1 510.1 億美元，2015—2020年的復合年均增長率將達到8.03%。事實上，企業認為利用互聯網的巨大潛能還可以實現工業增長。其中一個例子就是，制造商和政府希望借此機遇實行再工業化，并將之前已遷移到海外的工業和制造業吸引“回巢”。通過鼓勵再工業化，政府希望提升制造業價值，以拉動GDP 增長。工業互聯網的發展潛力不容忽視，在過去15 年，通過將互聯網交易運用于零售、媒體和金融等服務行業，企業對消費者的電子商務業務（B2C ）取得了迅猛增長。網絡巨頭（如亞馬遜、奈飛、易貝和貝寶）在市場中居于統治地位，B2C的成功不言而喻。在未來10年，互聯網有望為工業領域帶來同樣的增長和成功，它將覆蓋制造業、農業、能源、航空工業、交通運輸和物流等領域。它的重要性是不可否認的，因為工業產值貢獻了全球GDP的2/3，但同時風險也很大。然而，工業互聯網仍然處于初級階段。盡管15年過去了，互聯網已得到廣泛應用，但工業領域的巨頭一直在猶豫是否將其應用于工業領域。他們之所以猶豫，是因為不確定工業互聯網將對工業、價值鏈、商業模式、勞動力以及*終的產能和產品產生怎樣的影響。此外，一份針對工商企業領導人的調查顯示，2015年1月，87%的人聲稱他們對該商業模式或技術還沒有清晰的認識。 不出所料，工業互聯網通常是公司高層探討的內容，所以他們往往會拋開支撐工業互聯網技術的復雜性來討論工業互聯網，認為它無關緊要。例如，在工業企業中，他們使用生成數據的傳感器和設備來控制運營已有數十年之久，運用機器對機器（M2M）通信與協作也有至少10年，因此工業物聯網的核心技術并不是新奇的事物。工業領域同樣可以高效收集、分析和存儲可用來獲取歷史、預測和規范信息的海量數據。因此工業企業的領導者常問的問題是：“為什么將我的M2M架構連接到互聯網，會為我帶來更大價值？” 什么是工業互聯網？ 要解釋為什么企業要采用工業互聯網，我們首先需要考慮工業物聯網到底是什么。工業互聯網提供了一種能夠讓人們更好地查看和分析公司運營和資產的方式，它集成了機器傳感器、中間件、軟件、后端云計算和存儲系統。因此，它提供了一個徹底改變企業經營過程的方法，此方法借助的是高級分析以及通過訪問大型數據集獲得的結果反饋，通過提高運營效率和加速提升產能來實現企業收益，同時降低計劃之外的停工期，優化效率，從而提高利潤。 盡管在當今的工業環境中，現有M2M技術和方法可能看起來與工業物聯網類似，但其運營規模截然不同。例如，借助工業物聯網系統中的大數據，巨大的數據流能夠通過云托管的高級分析技術，以導線的傳輸速度進行分析。此外，海量數據可能存儲于分布式云存儲系統，用于未來的批量分析。這些大批量分析工作可以從數據中收集信息和統計數據（由于采樣池比較小或者算法比較落后，這在以前幾乎是無法實現的）。然后，工藝工程師可以將這些分析結果用于運營優化以及提供給管理人員，供他們將其轉換為知識，從而提升產能和效率并降低運營成本。 1%的力量 另外，關于工業互聯網，有個很有趣的觀點：1%的力量。它與大多數行業中的降低運營成本/提升效率有關，即要求工業互聯網僅通過節約1%的成本來創造巨大收益。例如，在航空行業中，每年節約1%的燃料將節約300億美元。同樣，在發電站中，將投入燃氣發電機的燃料減少1%，運營成本將節省660億美元。此外，在油氣行業，每年花費在設備上的支出減少1%，將會帶來900億美元的回報。這一理論同樣適用于農業、交通運輸和醫療保健等行業。因此，我們可以看到，在大多數行業中，對于部署工業互聯網投入的資金和運營成本來說，只要提升1%就能帶來顯著的投資回報率。啟動工業物聯網戰略需要哪些技術和多少資本支出呢？ 工業物聯網的關鍵技術 工業物聯網匯聚了若干關鍵技術，以產生一個比自身總和更大的系統。例如，*新的傳感器不僅能通過一個組件生成更多數據，而且能生成不同類型的數據，技術的發展不僅僅體現在數據的精確度（如該溫度為37.354攝氏度）上。另外，傳感器能夠自我感知，甚至可以預測自身剩余的使用壽命。因此，傳感器生成的數據不僅精確，而且具備預測性。同樣，借助控制器，機器傳感器能夠自我感知、自我預測和自我比較。例如，它們可以將當前的配置、環境設置與預配置的*優數據和閾值進行比較，為自診斷做好準備。近幾年，傳感器技術的成本大幅降低，尺寸也大幅減小，這使得機器、工藝甚至人員的儀器化，在財務和技術上均成為可能。正如我們看到的那樣，大數據和高級分析技術是工業物聯網的另一個重要驅動和使能技術，因為這些技術可以提供歷史性的、預測性的和常規的分析，讓人們洞察機器或程序中的實際運作情況。
第三次創新 工業互聯網技術與應用 作者簡介
阿拉斯代爾·吉爾克里斯特：他在信息技術、數據通信和移動通信等領域擁有 25 年的從業經驗，其間擔任過專業技術員、經理和董事。他掌握了深厚的技術知識，并且精通商業實踐、策略、管理和合規性，能夠從技術的角度對工業物聯網進行闡述。他常常會發表有關商業或技術領域的文章，并出版圖書。他認為他的專業知識價值在這兩個領域能夠充分發揮。阿拉斯代爾，現居泰國，是一名自由顧問兼技術作家。
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