工业互联网技术 / 战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材
￥69.00定价
作者： 邬贺铨，于海斌，杨善林
出版时间：2025-04-15
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111776352
- 1-1
- 547334
- 平装
- 2025-04-15
- 502
内容简介
本书将工业互联网的基础理论知识、关键技术及应用进行了全面的剖析和深入的解读。全书共七章：首先，简要介绍了工业互联网的发展背景以及国内外的发展现状；其次，从工业互联网的网络、平台、安全、智能决策四个维度展开，详细阐述了工业互联网的核心原理与关键技术；最后，以航空航天装备制造、石油生产、铁矿采选等行业为背景，深入讲解了工业互联网技术的实际应用及成效。
本书内容凝练，重点突出，适合作为高等院校控制、自动化、计算机、通信等专业的高年级本科生和研究生的教学用书，也可以作为从事工业互联网开发的工程师和研究者的参考用书。
本书内容凝练，重点突出，适合作为高等院校控制、自动化、计算机、通信等专业的高年级本科生和研究生的教学用书，也可以作为从事工业互联网开发的工程师和研究者的参考用书。
目录
目 录
序
前言
第1 章 绪论 1
1.1 工业互联网的提出与发展 1
1.1.1 工业互联网的提出 1
1.1.2 工业互联网的发展 3
1.1.3 国内外政策与发展现状 6
1.2 工业互联网的概念与特征 10
1.2.1 工业互联网的定义 10
1.2.2 工业互联网的内涵 11
1.2.3 工业互联网的特征 12
1.3 工业互联网赋能智能制造 13
1.3.1 智能制造对工业互联网的需求 13
1.3.2 工业互联网支撑智能制造的应用成效 14
参考文献 16
第2 章 工业互联网体系架构 19
2.1 工业互联网参考架构 19
2.1.1 中国工业互联网参考架构 19
2.1.2 美国IIRA 24
2.1.3 德国RAMI 4.0 26
2.1.4 国内外参考架构的区别与联系 29
2.2 工业互联网技术体系 30
2.2.1 工业互联网网络技术 30
2.2.2 工业互联网平台技术 34
2.2.3 工业互联网安全技术 38
2.3 工业互联网的标准体系 45
2.3.1 基础共性标准 45
2.3.2 网络标准 46
2.3.3 边缘计算标准 49
2.3.4 平台标准 50
2.3.5 安全标准 52
2.3.6 应用标准 54
参考文献 55
第3 章 工业互联网网络技术 59
3.1 工厂内网技术 59
3.1.1 Modbus 59
3.1.2 PROFINET 61
3.1.3 EtherCAT 63
3.1.4 TSN 66
3.1.5 PON 70
3.1.6 WIA-PA 74
3.1.7 ISA100.11a 78
3.2 工厂外网技术 79
3.2.1 DetNet 80
3.2.2 DIP 84
3.2.3 NB-IoT 87
3.2.4 LoR 89
3.2.5 5 91
3.3 标识解析技术 94
3.3.1 互联网标识解析 94
3.3.2 物联网标识解析 95
3.3.3 工业互联网标识解析 96
3.4 软件定义与集成技术 98
3.4.1 SDN 99
3.4.2 OPC 102
参考文献 105
第4 章 工业互联网平台技术 108
4.1 工业互联网平台架构 108
4.1.1 边缘层 108
4.1.2 IaaS 层 109
4.1.3 PaaS 层 110
4.1.4 SaaS 层 111
4.2 边缘层：边云协同 112
4.2.1 设备接入 112
4.2.2 协议解析 113
4.2.3 数据存储 113
4.2.4 数据发布 114
4.3 IaaS 层：基础设施即服务 115
4.3.1 计算虚拟化技术 116
4.3.2 存储虚拟化技术 119
4.3.3 网络虚拟化技术 121
4.3.4 基础设施管理平台 122
4.4 PaaS 层：平台即服务 124
4.4.1 容器管理与编排服务 124
4.4.2 数据湖仓 125
4.4.3 服务总线 127
4.4.4 平台开发组件 128
4.4.5 平台运行部署管理组件 135
4.5 SaaS 层：软件即服务 136
4.5.1 研发设计类APP 136
4.5.2 生产制造类APP 140
4.5.3 运维服务类APP 145
4.5.4 经营管理类APP 149
参考文献 154
第5 章 工业互联网安全技术 156
5.1 工业互联网安全框架 156
5.1.1 典型工业互联网安全防护框架 157
5.1.2 工业互联网安全防护内容 159
5.2 工业互联网设备安全 161
5.2.1 工业互联网设备管理安全 162
5.2.2 工业互联网设备硬件安全 163
5.2.3 工业互联网设备软件安全 165
5.3 工业互联网控制安全 166
5.3.1 工业互联网控制安全风险 166
5.3.2 工业互联网控制安全防护 170
5.3.3 工业互联网控制安全评估 174
5.4 工业互联网网络安全 176
5.4.1 工业互联网域间安全 176
5.4.2 工业互联网域内安全 179
5.5 工业互联网平台安全 181
5.5.1 工业互联网平台接入安全 182
5.5.2 工业互联网平台组件安全 184
5.5.3 工业互联网应用服务安全 186
5.6 工业互联网数据安全 187
5.6.1 工业数据采集安全 188
5.6.2 工业数据存储安全 190
5.6.3 工业数据处理安全 193
5.6.4 工业数据共享安全 194
5.6.5 工业数据销毁安全 195
5.7 工业互联网安全专用设备 196
5.7.1 态势感知类专用设备 196
5.7.2 主动防护类专用设备 199
5.7.3 被动监测类专用设备 200
5.7.4 数据安全类专用设备 201
5.7.5 安全管理类专用设备 202
参考文献 203
第6 章 工业互联网智能决策技术 207
6.1 智能制造生态系统模型 207
6.1.1 产品生命周期 207
6.1.2 生产系统生命周期 210
6.1.3 供应链管理业务周期 212
6.2 产品设计过程中的决策 215
6.2.1 产品设计决策的需求分析 215
6.2.2 产品设计决策的关键技术 217
6.3 生产过程中的决策 221
6.3.1 生产过程决策的需求分析 221
6.3.2 生产过程决策的关键技术 223
6.4 供应链管理中的决策 230
6.4.1 供应链决策的需求分析 231
6.4.2 供应链决策的关键技术 233
参考文献 240
第7 章 工业互联网赋能制造业经典案例 242
7.1 航空航天装备定制化制造 242
7.1.1 需求与挑战 242
7.1.2 基于工业互联网的柔性可重构制造系统 244
7.1.3 建设和应用成效 258
7.2 油田网络化广域协同生产 259
7.2.1 需求与挑战 259
7.2.2 基于工业互联网的采注协同生产系统 265
7.2.3 建设和应用成效 273
7.3 铁矿采选全流程工艺优化 278
7.3.1 需求与挑战 278
7.3.2 基于工业互联网的铁矿采选全流程优化管控系统 286
7.3.3 建设和应用成效 299
参考文献 302
总结与展望 305
附录 缩略语表 308
序
前言
第1 章 绪论 1
1.1 工业互联网的提出与发展 1
1.1.1 工业互联网的提出 1
1.1.2 工业互联网的发展 3
1.1.3 国内外政策与发展现状 6
1.2 工业互联网的概念与特征 10
1.2.1 工业互联网的定义 10
1.2.2 工业互联网的内涵 11
1.2.3 工业互联网的特征 12
1.3 工业互联网赋能智能制造 13
1.3.1 智能制造对工业互联网的需求 13
1.3.2 工业互联网支撑智能制造的应用成效 14
参考文献 16
第2 章 工业互联网体系架构 19
2.1 工业互联网参考架构 19
2.1.1 中国工业互联网参考架构 19
2.1.2 美国IIRA 24
2.1.3 德国RAMI 4.0 26
2.1.4 国内外参考架构的区别与联系 29
2.2 工业互联网技术体系 30
2.2.1 工业互联网网络技术 30
2.2.2 工业互联网平台技术 34
2.2.3 工业互联网安全技术 38
2.3 工业互联网的标准体系 45
2.3.1 基础共性标准 45
2.3.2 网络标准 46
2.3.3 边缘计算标准 49
2.3.4 平台标准 50
2.3.5 安全标准 52
2.3.6 应用标准 54
参考文献 55
第3 章 工业互联网网络技术 59
3.1 工厂内网技术 59
3.1.1 Modbus 59
3.1.2 PROFINET 61
3.1.3 EtherCAT 63
3.1.4 TSN 66
3.1.5 PON 70
3.1.6 WIA-PA 74
3.1.7 ISA100.11a 78
3.2 工厂外网技术 79
3.2.1 DetNet 80
3.2.2 DIP 84
3.2.3 NB-IoT 87
3.2.4 LoR 89
3.2.5 5 91
3.3 标识解析技术 94
3.3.1 互联网标识解析 94
3.3.2 物联网标识解析 95
3.3.3 工业互联网标识解析 96
3.4 软件定义与集成技术 98
3.4.1 SDN 99
3.4.2 OPC 102
参考文献 105
第4 章 工业互联网平台技术 108
4.1 工业互联网平台架构 108
4.1.1 边缘层 108
4.1.2 IaaS 层 109
4.1.3 PaaS 层 110
4.1.4 SaaS 层 111
4.2 边缘层：边云协同 112
4.2.1 设备接入 112
4.2.2 协议解析 113
4.2.3 数据存储 113
4.2.4 数据发布 114
4.3 IaaS 层：基础设施即服务 115
4.3.1 计算虚拟化技术 116
4.3.2 存储虚拟化技术 119
4.3.3 网络虚拟化技术 121
4.3.4 基础设施管理平台 122
4.4 PaaS 层：平台即服务 124
4.4.1 容器管理与编排服务 124
4.4.2 数据湖仓 125
4.4.3 服务总线 127
4.4.4 平台开发组件 128
4.4.5 平台运行部署管理组件 135
4.5 SaaS 层：软件即服务 136
4.5.1 研发设计类APP 136
4.5.2 生产制造类APP 140
4.5.3 运维服务类APP 145
4.5.4 经营管理类APP 149
参考文献 154
第5 章 工业互联网安全技术 156
5.1 工业互联网安全框架 156
5.1.1 典型工业互联网安全防护框架 157
5.1.2 工业互联网安全防护内容 159
5.2 工业互联网设备安全 161
5.2.1 工业互联网设备管理安全 162
5.2.2 工业互联网设备硬件安全 163
5.2.3 工业互联网设备软件安全 165
5.3 工业互联网控制安全 166
5.3.1 工业互联网控制安全风险 166
5.3.2 工业互联网控制安全防护 170
5.3.3 工业互联网控制安全评估 174
5.4 工业互联网网络安全 176
5.4.1 工业互联网域间安全 176
5.4.2 工业互联网域内安全 179
5.5 工业互联网平台安全 181
5.5.1 工业互联网平台接入安全 182
5.5.2 工业互联网平台组件安全 184
5.5.3 工业互联网应用服务安全 186
5.6 工业互联网数据安全 187
5.6.1 工业数据采集安全 188
5.6.2 工业数据存储安全 190
5.6.3 工业数据处理安全 193
5.6.4 工业数据共享安全 194
5.6.5 工业数据销毁安全 195
5.7 工业互联网安全专用设备 196
5.7.1 态势感知类专用设备 196
5.7.2 主动防护类专用设备 199
5.7.3 被动监测类专用设备 200
5.7.4 数据安全类专用设备 201
5.7.5 安全管理类专用设备 202
参考文献 203
第6 章 工业互联网智能决策技术 207
6.1 智能制造生态系统模型 207
6.1.1 产品生命周期 207
6.1.2 生产系统生命周期 210
6.1.3 供应链管理业务周期 212
6.2 产品设计过程中的决策 215
6.2.1 产品设计决策的需求分析 215
6.2.2 产品设计决策的关键技术 217
6.3 生产过程中的决策 221
6.3.1 生产过程决策的需求分析 221
6.3.2 生产过程决策的关键技术 223
6.4 供应链管理中的决策 230
6.4.1 供应链决策的需求分析 231
6.4.2 供应链决策的关键技术 233
参考文献 240
第7 章 工业互联网赋能制造业经典案例 242
7.1 航空航天装备定制化制造 242
7.1.1 需求与挑战 242
7.1.2 基于工业互联网的柔性可重构制造系统 244
7.1.3 建设和应用成效 258
7.2 油田网络化广域协同生产 259
7.2.1 需求与挑战 259
7.2.2 基于工业互联网的采注协同生产系统 265
7.2.3 建设和应用成效 273
7.3 铁矿采选全流程工艺优化 278
7.3.1 需求与挑战 278
7.3.2 基于工业互联网的铁矿采选全流程优化管控系统 286
7.3.3 建设和应用成效 299
参考文献 302
总结与展望 305
附录 缩略语表 308
