工業互聯網基礎

中国工业互联网研究院（简称“工联院”）子公司。工联院开展工业互联网相关的发展战略、规划、政策、标准研究，网络、平台、安全体系建设，国际交流与合作等工作。作为工业和信息化职业教育教学指导委员会工业互联网分委员会的主任委员单位，工联院积极组织开展工业互联网相关专业简介与教学标准的修制定工作，牵头研制了由人力资源和社会保障部和工业和信息化部联合颁布的《工业互联网工程技术人员国家职业技术技能标准》，开发完成“工业互联网设备数据采集”“工业互联网预测性维护”等职业技能等级证书标准，定期发布“工业互联人才白皮书”等人才领域研究报告，具备出色的工业互联网人才培养规划能力。

第 1章　工業互聯網發展歷程1

1.1　工業互聯網產生的背景 2

1.1.1　傳統製造模式變革的需求 2

1.1.2　新一代信息通信技術向工業應用演進 3

1.2　我國工業互聯網發展情況 6

1.2.1　從兩化融合到工業互聯網 6

1.2.2　我國工業互聯網應用發展成效 8

1.3　國外工業互聯網發展情況 11

1.3.1　德國“工業4.0”發展情況 11

1.3.2　美國工業互聯網發展情況 12

1.3.3　英國工業互聯網發展情況 13

1.3.4　巴西工業互聯網發展情況 14

第 2章　工業互聯網體系架構 15

2.1　工業互聯網定義及相關概念 16

2.1.1　工業互聯網定義與內涵 16

2.1.2　工業互聯網與相關概念的關聯與區別 18

2.2　工業互聯網體系架構介紹 20

2.2.1　工業互聯網體系架構1.0 20

2.2.2　工業互聯網體系架構2.0 21

2.3　工業互聯網標準體系 25

2.3.1　工業互聯網標準體系結構 25

2.3.2　基礎共性標準 26

2.3.3　網絡標準 27

2.3.4　邊緣計算標準 29

2.3.5　平臺標準 30

2.3.6　安全標準 33

2.3.7　應用標準 35

第3章　工業互聯網平臺 37

3.1　工業互聯網平臺概念 38

3.1.1　工業互聯網平臺定義 38

3.1.2　工業互聯網平臺類型 38

3.1.3　工業互聯網平臺核心作用 40

3.1.4　工業互聯網平臺本質 42

3.2　工業互聯網平臺功能架構 43

3.2.1　總體功能架構 43

3.2.2　邊緣層 45

3.2.3　基礎設施層 46

3.2.4　平臺層 46

3.2.5　應用層 49

3.3　工業互聯網平臺應用場景 49

3.4　國內外工業互聯網平臺 51

3.4.1　國外典型工業互聯網平臺 51

3.4.2　國內典型工業互聯網平臺 54

第4章　工業大數據 61

4.1　工業大數據概念 62

4.1.1　工業大數據的定義 62

4.1.2　工業數據源 62

4.1.3　工業大數據的特點 63

4.2　工業大數據系統 64

4.2.1　工業大數據系統架構 64

4.2.2　數據採集技術 66

4.2.3　數據清洗技術 72

4.2.4　數據存儲與查詢技術 73

4.2.5　大數據處理技術 77

4.3　工業大數據分析 83

4.3.1　工業大數據建模路線 83

4.3.2　數據分析方法論 84

4.3.3　數據分析算法 85

4.4　工業大數據應用 95

4.4.1　應用場景 95

4.4.2　應用案例 97

4.5　工業大數據與工業互聯網平臺 105

4.6　工業大數據治理 106

4.6.1　工業數據分類分級 106

4.6.2　數據確權 108

4.6.3　企業數據治理 108

第5章　工業軟件與工業App 113

5.1　工業軟件 114

5.1.1　工業軟件定義 114

5.1.2　工業軟件類型 118

5.1.3　研發設計類工業軟件 122

5.1.4　生產製造類工業軟件 130

5.1.5　維修服務類工業軟件 135

5.1.6　嵌入式軟件 137

5.1.7　經營管理類工業軟件 140

5.2　工業App 144

5.2.1　工業App定義與內涵 144

5.2.2　工業App的開發 150

5.2.3　工業App應用案例 157

5.3　工業App與工業軟件的關系 160

5.3.1　工業App與傳統工業軟件的區別 161

5.3.2　工業App與傳統工業軟件的聯系 162

5.3.3　工業App是傳統工業軟件新形態 163

第6章　邊緣計算 165

6.1　邊緣計算概念 166

6.1.1　邊緣計算的定義與特點 166

6.1.2　工業互聯網中的邊緣計算 166

6.2　邊緣計算在離散製造業中的應用 167

6.2.1　離散製造業轉型發展對邊緣計算能力的需求 167

6.2.2　離散製造業邊緣計算架構 169

6.2.3　離散製造業邊緣計算應用案例 171

6.3　邊緣計算在流程製造業中的應用 174

6.3.1　流程製造業轉型發展對邊緣計算能力的需求 174

6.3.2　流程製造業邊緣計算架構 176

6.3.3　流程製造業邊緣計算應用案例 179

6.4　多接入邊緣計算 180

6.4.1　多接入邊緣計算概念 180

6.4.2　多接入邊緣計算與5G的融合 181

6.4.3　多接入邊緣計算與5G的融合應用案例 183

第7章　網絡互聯體系 187

7.1　網絡互聯架構 188

7.2　工廠內網互聯 189

7.2.1　工廠內網典型架構 189

7.2.2　工廠內網常用通信技術 191

7.3　工廠外網互聯 194

7.3.1　工廠外網典型架構 194

7.3.2　典型工廠外網網絡技術 195

7.4　新型網絡技術 201

7.4.1 5G 201

7.4.2 TSN 206

7.4.3 SDN 211

第8章　工業互聯網標識解析體系 217

8.1　工業互聯網標識解析的概念 218

8.2　工業互聯網標識解析體系的功能架構 218

8.2.1　功能架構概述 218

8.2.2　標識編碼 219

8.2.3　標識解析系統 222

8.2.4　標識載體 223

8.2.5　標識註冊 224

8.2.6　標識解析 225

8.3　工業互聯網標識解析體系的部署架構 226

8.4　工業互聯網標識解析的工作原理 228

8.4.1 Ecode標頭結構編碼解析流程 228

8.4.2 Ecode通用結構編碼解析流程 229

8.5　工業互聯網標識解析的典型應用 230

8.5.1　工業互聯網標識解析在可信數據採集行業中的應用 230

8.5.2　工業互聯網標識解析在數據融合中的應用 233

第9章　工業互聯網安全體系 237

9.1　工業網絡安全威脅現狀 238

9.1.1　工業網絡攻擊事件與攻擊手段 238

9.1.2　安全威脅主要原因分析 240

9.2　工業互聯網安全體系 241

9.2.1　工業互聯網安全框架 241

9.2.2　工業設備安全防護 244

9.2.3　工業控制系統安全防護 245

9.2.4　工業互聯網網絡安全防護 247

9.2.5　工業互聯網平臺應用安全防護 248

9.2.6　工業互聯網數據安全防護 251

9.3　工業互聯網安全防護應用 253

9.3.1　汽車製造工廠安全防護案例 253

9.3.2　捲煙生產工廠安全防護案例 255

9.3.3　電站信息安全監管與預警平臺建設案例 259

第 10章　工業互聯網應用 265

10.1　工業互聯網典型應用模式266

10.1.1　智能化製造 266

10.1.2　網絡化協同 270

10.1.3　個性化定製 274

10.1.4　服務化延伸 277

10.1.5　數字化管理 280

10.2　工業互聯網在企業的應用282

10.2.1　企業數字化轉型解決方案一：裝備製造企業智能工廠 282

10.2.2　企業數字化轉型解決方案二：大數據技術驅動湛江鋼鐵

　　　 轉型 286

10.2.3 企業數字化轉型解決方案三：智慧水務運營管理平臺打

　　　 通“信息孤島” 290

10.3　工業互聯網在產業集群的應用294

10.3.1　工業互聯網在箱包皮具產業集群的應用 295

10.3.2　工業互聯網在鋼鐵產業集群的應用 298

10.3.3　工業互聯網在模具產業集群的應用 301

參考文獻 304