- 中国铁道出版社
- 9787113323882
- 1版
- 572159
- 16开
- 2025-08
- 电子与信息大类
- 计算机类
- 计算机类
- 高职
作者简介
内容简介
工业互联网是未来制造业发展的重要方向，掌握相关技术和应用将为学生的职业生涯带来广阔的发展前景。本书为“十四五”职业教育人工智能技术应用专业系列教材之一，通过理论与实践相结合的教学内容，培养学生在工业互联网领域的技术技能和创新能力。本书共分为14课，内容涵盖工业互联网的基础知识、关键技术、行业应用和未来展望，具体包括工业互联网架构、物联网技术、大数据分析与处理、云计算与边缘计算、现代通信技术、人工智能与机器学习、区块链技术、安全与隐私保护、工业互联网与智能制造、工业互联网与智能供应链、工业互联网与能源管理、工业互联网与智慧城市、工业互联网发展展望。每课都配有导读案例和实训案例，以帮助学生将理论知识应用于实际问题中。本书还提供了低认知负荷的自我评量题目。本书适合作为高等职业院校人工智能技术应用专业教材，也可作为中高等职业院校相关专业和培训机构教材，还可作为对人工智能感兴趣读者的参考书。
目录
【导读案例】工业互联网应用典型案例1
1.1什么是工业互联网4
1.1.1工业互联网的定义5
1.1.2工业互联网的关键特征及要素5
1.1.3工业互联网的应用场景6
1.1.4工业互联网与工业物联网的区别6
1.2工业互联网历史背景7
1.3与传统制造业的区别8
1.4不同互联网的区别9
1.4.1不同互联网的特点和应用场景9
1.4.2与工业互联网的关系13
1.5从工业互联网到工业应用智能14
1.5.1主要阶段与关键特征14
1.5.2实施路径15
【作业】16
【实训】智能工厂：博世IIoT解决方案18
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（一）21
2.1什么是网络架构25
2.1.1层次模型25
2.1.2网络拓扑26
2.1.3网络组件28
2.1.4通信协议28
2.1.5安全性28
2.2网络拓扑架构图例29
2.3工业互联网系统架构31
2.3.1边缘层31
2.3.2平台层31
2.3.3应用层31
2.3.4安全层32
2.3.5标准与规范层32
2.4工业互联网安全保障体系33
【作业】34
【实训】典型的工业互联网架构36
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（二）39
3.1什么是物联网41
3.1.1物联网的应用与服务41
3.1.2物联网与工业互联网43
3.1.3定义工业物联网43
3.2传感器与执行器44
3.2.1传感器技术44
3.2.2执行器技术45
3.2.3传感器与执行器应用46
3.3数据采集与传输46
3.3.1数据采集技术47
3.3.2数据管理与处理47
3.4设备连接与管理47
3.4.1设备连接技术47
3.4.2设备管理技术48
3.4.3网络安全与隐私保护49
【作业】49
【实训】工业物联网解决方案51
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（三）58
4.1什么是工业数据60
4.1.1工业数据的主要来源61
4.1.2工业数据的特点61
4.1.3工业数据的应用62
4.2大数据分析与处理63
4.2.1关键技术64
4.2.2应用场景65
4.3数据预处理与清洗65
4.3.1主要步骤66
4.3.2具体技术与工具66
4.3.3示例代码（以Python为例）67
4.4数据存储与管理67
4.4.1数据存储68
4.4.2数据管理68
4.4.3示例架构69
4.5数据挖掘与分析69
4.5.1主要方法70
4.5.2关键技术70
4.5.3应用场景71
【作业】71
【实训】大数据优化生产流程73
【导读案例】“5G+工业互联网”典型应用场景（一）77
5.1云计算概念与服务模式79
5.1.1云的基本概念79
5.1.2云的服务模式80
5.1.3云的基本模式81
5.2边缘计算的优势与应用场景81
5.2.1边缘计算的优势82
5.2.2边缘计算的应用场景82
5.3云边协同机制83
5.3.1协同机制84
5.3.2应用场景84
5.3.3关键技术85
5.3.4案例：基于云边协同的智能制造系统85
5.4云计算在工业互联网中的应用87
【作业】89
【实训】基于云平台的远程监控系统91
【导读案例】“5G+工业互联网”典型应用场景（二）95
6.1现代通信技术概述97
6.1.1主要通信技术97
6.1.2挑战与展望98
6.25G网络特点与优势99
6.2.15G定义与特点99
6.2.26G通信技术简介99
6.35G在工业互联网中的应用场景100
6.4工业互联网结合工业自动化102
6.5工业互联网结合现代通信技术102
6.6案例：工业互联网结合现代通信技术104
【作业】106
【实训】5G助力智慧物流108
【导读案例】奈飞的电影推荐引擎111
7.1人工智能基础112
7.1.1人工智能的定义112
7.1.2人工智能实现途径113
7.2什么是机器学习114
7.2.1机器学习的发展115
7.2.2机器学习的定义117
7.2.3机器学习和深度学习118
7.2.4监督与无监督学习119
7.3机器学习算法在工业中的应用120
7.4预测性维护与故障诊断121
7.4.1预测性维护121
7.4.2故障诊断122
7.5智能决策支持系统122
7.5.1关键应用领域及其功能123
7.5.2技术基础124
7.6综合案例分析124
【作业】126
【实训】人工智能驱动的质量控制128
【导读案例】工业互联网标识解析体系-国家顶级节点131
8.1区块链及其发展133
8.1.1区块链的定义133
8.1.2区块链的发展134
8.1.3区块链的特征135
8.2区块链核心技术135
8.2.1分布式账本136
8.2.2非对称加密136
8.2.3共识机制137
8.2.4智能合约137
8.3区块链推进网络安全137
8.4供应链管理与区块链138
8.4.1区块链应用于供应链138
8.4.2区块链应用场景139
8.4.3区块链技术应用实现140
8.4.4案例：某汽车制造企业的区块链供应链管理系统141
8.5产品追溯与防伪142
8.5.1追溯与防伪应用场景142
8.5.2追溯与防伪技术实现143
8.5.3案例：某食品企业的区块链追溯系统144
8.6工业互联网应用区块链技术145
8.6.1区块链的应用场景145
8.6.2典型应用案例146
【作业】147
【实训】基于区块链的产品生命周期管理148
【导读案例】某制造企业的数据加密与访问控制152
9.1工业互联网面临的安全威胁154
9.2安全威胁的应对措施155
9.3安全防护措施与策略155
9.4数据加密与访问控制158
9.4.1数据加密158
9.4.2访问控制159
9.5专业伦理与职业素养160
9.5.1关键的伦理与素养160
9.5.2案例：某制造企业的专业伦理与职业素养161
【作业】162
【实训】构建安全的工业互联网环境164
【导读案例】智能制造典型案例分析168
10.1智能制造169
10.1.1综合特征171
10.1.2智能技术172
10.1.3测控装置173
10.1.4运作过程173
10.2数字孪生174
10.2.1数字孪生动态仿真174
10.2.2数字孪生的价值175
10.3数字化工厂176
10.3.1主要特征176
10.3.2应用场景177
10.3.3实施步骤178
10.4柔性制造系统178
10.4.1主要特点178
10.4.2应用场景179
10.4.3实施步骤180
10.5智能机器人与自动化180
10.5.1智能机器人应用场景180
10.5.2自动化技术应用场景181
10.6工业互联网与智能制造182
10.6.1关键技术182
10.6.2工业互联网与智能制造的关系182
【作业】183
【实训】一个基于工业互联网的智能制造项目185
【导读案例】智能供应链的典型案例188
11.1供应链与供应链管理190
11.1.1供应链90
11.1.2供应链管理190
11.1.3应用场景191
11.2供应链可视化192
11.3智能仓储与物流192
11.3.1应用场景193
11.3.2案例：某电商企业的智能仓储与物流193
11.4供需匹配与库存优化195
11.4.1供需匹配195
11.4.2库存优化196
11.4.3案例：某零售企业的供需匹配与库存优化197
11.5工业互联网与智能供应链198
11.5.1关键技术198
11.5.2工业互联网与智能供应链的关系199
【作业】200
【实训】智能供应链管理系统202
【导读案例】智能电网建设项目两则206
12.1能源监测与优化208
12.1.1应用场景209
12.1.2案例：某大型制造企业的能源监测与优化210
12.2智能电网210
12.2.1应用场景211
12.2.2案例：某电力公司的智能电网项目211
12.3绿色生产与节能减排212
12.3.1绿色生产213
12.3.2节能减排213
12.3.3案例：某汽车制造公司的绿色生产与节能减排214
12.4工业互联网与能源管理215
12.5能源管理的关键技术217
【作业】218
【实训】基于工业互联网的智能能源管理系统220
【导读案例】杭州城市大脑223
13.1智慧城市225
13.1.1智慧城市的定义225
13.1.2智慧城市的特征226
13.1.3智慧城市的关键领域226
13.1.4智慧城市的发展趋势227
13.1.5工业互联网与智慧城市227
13.2智慧交通228
13.3智能建造230
13.3.1智能建造的定义230
13.3.2实现智能建造231
13.4智慧公共服务232
13.5智慧城市大脑233
13.5.1城市大脑的核心作用234
13.5.2智慧城市与城市大脑的关系234
13.6智慧城市的关键技术234
【作业】236
【实训】智慧城市解决方案238
【导读案例】制造业工业互联网项目管理两则242
14.1相关标准与规范244
14.2项目的规划与实施指南246
14.2.1项目启动246
14.2.2项目规划247
14.2.3项目实施247
14.2.4项目监控与控制248
14.2.5项目收尾248
14.3项目管理与团队协作248
14.3.1项目规划与启动248
14.3.2项目执行与监控249
14.3.3团队协作与文化建设249
14.3.4项目收尾与总结250
14.4工业互联网与职业发展250
14.4.1新兴职业角色250
14.4.2技能提升与培训251
14.4.3职业路径与发展251
14.4.4教育与认证251
14.4.5行业趋势与机会252
14.5工业互联网发展展望252
14.5.1技术创新与融合253
14.5.2行业应用扩展253
14.5.3安全与隐私保护253
14.5.4商业模式创新253
14.5.5可持续发展与绿色制造254
14.5.6人才培养与教育254
【作业】254
【实训】从零开始建设一个工业互联网项目256
1.1什么是工业互联网4
1.1.1工业互联网的定义5
1.1.2工业互联网的关键特征及要素5
1.1.3工业互联网的应用场景6
1.1.4工业互联网与工业物联网的区别6
1.2工业互联网历史背景7
1.3与传统制造业的区别8
1.4不同互联网的区别9
1.4.1不同互联网的特点和应用场景9
1.4.2与工业互联网的关系13
1.5从工业互联网到工业应用智能14
1.5.1主要阶段与关键特征14
1.5.2实施路径15
【作业】16
【实训】智能工厂：博世IIoT解决方案18
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（一）21
2.1什么是网络架构25
2.1.1层次模型25
2.1.2网络拓扑26
2.1.3网络组件28
2.1.4通信协议28
2.1.5安全性28
2.2网络拓扑架构图例29
2.3工业互联网系统架构31
2.3.1边缘层31
2.3.2平台层31
2.3.3应用层31
2.3.4安全层32
2.3.5标准与规范层32
2.4工业互联网安全保障体系33
【作业】34
【实训】典型的工业互联网架构36
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（二）39
3.1什么是物联网41
3.1.1物联网的应用与服务41
3.1.2物联网与工业互联网43
3.1.3定义工业物联网43
3.2传感器与执行器44
3.2.1传感器技术44
3.2.2执行器技术45
3.2.3传感器与执行器应用46
3.3数据采集与传输46
3.3.1数据采集技术47
3.3.2数据管理与处理47
3.4设备连接与管理47
3.4.1设备连接技术47
3.4.2设备管理技术48
3.4.3网络安全与隐私保护49
【作业】49
【实训】工业物联网解决方案51
【导读案例】“5G+工业互联网”重点行业实践（三）58
4.1什么是工业数据60
4.1.1工业数据的主要来源61
4.1.2工业数据的特点61
4.1.3工业数据的应用62
4.2大数据分析与处理63
4.2.1关键技术64
4.2.2应用场景65
4.3数据预处理与清洗65
4.3.1主要步骤66
4.3.2具体技术与工具66
4.3.3示例代码（以Python为例）67
4.4数据存储与管理67
4.4.1数据存储68
4.4.2数据管理68
4.4.3示例架构69
4.5数据挖掘与分析69
4.5.1主要方法70
4.5.2关键技术70
4.5.3应用场景71
【作业】71
【实训】大数据优化生产流程73
【导读案例】“5G+工业互联网”典型应用场景（一）77
5.1云计算概念与服务模式79
5.1.1云的基本概念79
5.1.2云的服务模式80
5.1.3云的基本模式81
5.2边缘计算的优势与应用场景81
5.2.1边缘计算的优势82
5.2.2边缘计算的应用场景82
5.3云边协同机制83
5.3.1协同机制84
5.3.2应用场景84
5.3.3关键技术85
5.3.4案例：基于云边协同的智能制造系统85
5.4云计算在工业互联网中的应用87
【作业】89
【实训】基于云平台的远程监控系统91
【导读案例】“5G+工业互联网”典型应用场景（二）95
6.1现代通信技术概述97
6.1.1主要通信技术97
6.1.2挑战与展望98
6.25G网络特点与优势99
6.2.15G定义与特点99
6.2.26G通信技术简介99
6.35G在工业互联网中的应用场景100
6.4工业互联网结合工业自动化102
6.5工业互联网结合现代通信技术102
6.6案例：工业互联网结合现代通信技术104
【作业】106
【实训】5G助力智慧物流108
【导读案例】奈飞的电影推荐引擎111
7.1人工智能基础112
7.1.1人工智能的定义112
7.1.2人工智能实现途径113
7.2什么是机器学习114
7.2.1机器学习的发展115
7.2.2机器学习的定义117
7.2.3机器学习和深度学习118
7.2.4监督与无监督学习119
7.3机器学习算法在工业中的应用120
7.4预测性维护与故障诊断121
7.4.1预测性维护121
7.4.2故障诊断122
7.5智能决策支持系统122
7.5.1关键应用领域及其功能123
7.5.2技术基础124
7.6综合案例分析124
【作业】126
【实训】人工智能驱动的质量控制128
【导读案例】工业互联网标识解析体系-国家顶级节点131
8.1区块链及其发展133
8.1.1区块链的定义133
8.1.2区块链的发展134
8.1.3区块链的特征135
8.2区块链核心技术135
8.2.1分布式账本136
8.2.2非对称加密136
8.2.3共识机制137
8.2.4智能合约137
8.3区块链推进网络安全137
8.4供应链管理与区块链138
8.4.1区块链应用于供应链138
8.4.2区块链应用场景139
8.4.3区块链技术应用实现140
8.4.4案例：某汽车制造企业的区块链供应链管理系统141
8.5产品追溯与防伪142
8.5.1追溯与防伪应用场景142
8.5.2追溯与防伪技术实现143
8.5.3案例：某食品企业的区块链追溯系统144
8.6工业互联网应用区块链技术145
8.6.1区块链的应用场景145
8.6.2典型应用案例146
【作业】147
【实训】基于区块链的产品生命周期管理148
【导读案例】某制造企业的数据加密与访问控制152
9.1工业互联网面临的安全威胁154
9.2安全威胁的应对措施155
9.3安全防护措施与策略155
9.4数据加密与访问控制158
9.4.1数据加密158
9.4.2访问控制159
9.5专业伦理与职业素养160
9.5.1关键的伦理与素养160
9.5.2案例：某制造企业的专业伦理与职业素养161
【作业】162
【实训】构建安全的工业互联网环境164
【导读案例】智能制造典型案例分析168
10.1智能制造169
10.1.1综合特征171
10.1.2智能技术172
10.1.3测控装置173
10.1.4运作过程173
10.2数字孪生174
10.2.1数字孪生动态仿真174
10.2.2数字孪生的价值175
10.3数字化工厂176
10.3.1主要特征176
10.3.2应用场景177
10.3.3实施步骤178
10.4柔性制造系统178
10.4.1主要特点178
10.4.2应用场景179
10.4.3实施步骤180
10.5智能机器人与自动化180
10.5.1智能机器人应用场景180
10.5.2自动化技术应用场景181
10.6工业互联网与智能制造182
10.6.1关键技术182
10.6.2工业互联网与智能制造的关系182
【作业】183
【实训】一个基于工业互联网的智能制造项目185
【导读案例】智能供应链的典型案例188
11.1供应链与供应链管理190
11.1.1供应链90
11.1.2供应链管理190
11.1.3应用场景191
11.2供应链可视化192
11.3智能仓储与物流192
11.3.1应用场景193
11.3.2案例：某电商企业的智能仓储与物流193
11.4供需匹配与库存优化195
11.4.1供需匹配195
11.4.2库存优化196
11.4.3案例：某零售企业的供需匹配与库存优化197
11.5工业互联网与智能供应链198
11.5.1关键技术198
11.5.2工业互联网与智能供应链的关系199
【作业】200
【实训】智能供应链管理系统202
【导读案例】智能电网建设项目两则206
12.1能源监测与优化208
12.1.1应用场景209
12.1.2案例：某大型制造企业的能源监测与优化210
12.2智能电网210
12.2.1应用场景211
12.2.2案例：某电力公司的智能电网项目211
12.3绿色生产与节能减排212
12.3.1绿色生产213
12.3.2节能减排213
12.3.3案例：某汽车制造公司的绿色生产与节能减排214
12.4工业互联网与能源管理215
12.5能源管理的关键技术217
【作业】218
【实训】基于工业互联网的智能能源管理系统220
【导读案例】杭州城市大脑223
13.1智慧城市225
13.1.1智慧城市的定义225
13.1.2智慧城市的特征226
13.1.3智慧城市的关键领域226
13.1.4智慧城市的发展趋势227
13.1.5工业互联网与智慧城市227
13.2智慧交通228
13.3智能建造230
13.3.1智能建造的定义230
13.3.2实现智能建造231
13.4智慧公共服务232
13.5智慧城市大脑233
13.5.1城市大脑的核心作用234
13.5.2智慧城市与城市大脑的关系234
13.6智慧城市的关键技术234
【作业】236
【实训】智慧城市解决方案238
【导读案例】制造业工业互联网项目管理两则242
14.1相关标准与规范244
14.2项目的规划与实施指南246
14.2.1项目启动246
14.2.2项目规划247
14.2.3项目实施247
14.2.4项目监控与控制248
14.2.5项目收尾248
14.3项目管理与团队协作248
14.3.1项目规划与启动248
14.3.2项目执行与监控249
14.3.3团队协作与文化建设249
14.3.4项目收尾与总结250
14.4工业互联网与职业发展250
14.4.1新兴职业角色250
14.4.2技能提升与培训251
14.4.3职业路径与发展251
14.4.4教育与认证251
14.4.5行业趋势与机会252
14.5工业互联网发展展望252
14.5.1技术创新与融合253
14.5.2行业应用扩展253
14.5.3安全与隐私保护253
14.5.4商业模式创新253
14.5.5可持续发展与绿色制造254
14.5.6人才培养与教育254
【作业】254
【实训】从零开始建设一个工业互联网项目256
