《工业互联网技术导论》 习题及答案汇总 黄源 第1-9章

习题1（1）请阐述什么是工业互联网。工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。（2）请阐述工业互联网的目标。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过实现人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链及全面连接的新型工业生产制造和服务体系，成为支撑第四次工业革命的基础设施，对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。（3）请阐述工业互联网的组成。工业互联网由网络、平台、安全三个关键部分构成，其中网络是基础、平台是核心、安全是保障。（4）请阐述工业互联网体系架构2.0的特点。一是构建了由业务需求到功能定义再到实施架构的层层深入的完整体系，其核心是从工业互联网在促进产业发展中的作用与路径出发，指引企业明确自己的数字化转型商业目标与业务需求，进而确定其工业互联网的核心功能与实施框架。二是突出数据智能优化闭环的核心驱动作用，架构2.0进一步明确了工业互联网在实现物理空间与数字空间虚实交互与分析优化中的核心作用，定义了其功能层级与关键要素，以此指导企业在设备、产线、企业、产业等不同层级、不同领域构建精准决策与智能优化能力，推动产业智能化发展；三是指导行业应用实践与系统建设，架构2.0在充分考虑企业现有基础与转型需求基础上，结合国内外企业大量已开展实践的相关经验，提出网络、标识、平台和安全的实施部署方式，指导企业开展工业互联网关键系统建设和技术选型。（5）请阐述工业互联网与智能制造的关系。工业互联网是智能制造的关键基础，是实现智能制造的有效路径，为其变革提供了必须的共性基础设施和能力，同时也可以用于支撑其他产业的智能化发展。此外，智能制造中的工业互联网强调构建从设备端到边缘端再到云端的全栈式的平台和网络的能力。智能制造的数字化、网络化、智能化程度取决上云的数据维度和数量、质量。所以，在工业互联网助力智能制造目标实现的同时，智能制造业影响着工业互联网服务的产业宽度和深度。习题2（1）请阐述什么是工业互联网。工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。（2）请阐述工业互联网的目标。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过实现人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链及全面连接的新型工业生产制造和服务体系，成为支撑第四次工业革命的基础设施，对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。（3）请阐述工业互联网的组成。工业互联网由网络、平台、安全三个关键部分构成，其中网络是基础、平台是核心、安全是保障。（4）请阐述工业互联网体系架构2.0的特点。一是构建了由业务需求到功能定义再到实施架构的层层深入的完整体系，其核心是从工业互联网在促进产业发展中的作用与路径出发，指引企业明确自己的数字化转型商业目标与业务需求，进而确定其工业互联网的核心功能与实施框架。二是突出数据智能优化闭环的核心驱动作用，架构2.0进一步明确了工业互联网在实现物理空间与数字空间虚实交互与分析优化中的核心作用，定义了其功能层级与关键要素，以此指导企业在设备、产线、企业、产业等不同层级、不同领域构建精准决策与智能优化能力，推动产业智能化发展；三是指导行业应用实践与系统建设，架构2.0在充分考虑企业现有基础与转型需求基础上，结合国内外企业大量已开展实践的相关经验，提出网络、标识、平台和安全的实施部署方式，指导企业开展工业互联网关键系统建设和技术选型。（5）请阐述工业互联网与智能制造的关系。工业互联网是智能制造的关键基础，是实现智能制造的有效路径，为其变革提供了必须的共性基础设施和能力，同时也可以用于支撑其他产业的智能化发展。此外，智能制造中的工业互联网强调构建从设备端到边缘端再到云端的全栈式的平台和网络的能力。智能制造的数字化、网络化、智能化程度取决上云的数据维度和数量、质量。所以，在工业互联网助力智能制造目标实现的同时，智能制造业影响着工业互联网服务的产业宽度和深度。习题3（1）请阐述什么是物联网。物联网（Internetofthings，IoT）是物物相连的互联网，是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间能进行交流通信。（2）请阐述什么是传感器，它有哪些作用。传感器，是由一种敏感元件和转换元件组成的检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息按照一定规律转换为电信号（电压、电流、频率或者是相位等）的形式输出，最终为物联网应用的数据分析、人工智能提供数据来源。（3）请阐述什么是室内定位技术。室内定位即通过技术手段获知人们在室内所处的实时位置或者行动轨迹，基于这些信息能够实现多种应用。（4）请阐述什么是边缘计算。边缘计算是一种基础技术架构，它是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台。边缘计算可以在生产设施（设备）中现场收集、分析和存储数据，从而节省时间并帮助维护运营（5）请阐述什么是雾计算。雾计算是一种分布式协作架构，能够将实际数据来源与云端之间的各种特定应用程序或服务用在最有效的位置进行管理。因此，雾计算是为大量智能物联网设备提供节能、有效、可管理通信的关键因素。习题4（1）请阐述什么是云计算。云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需要投入管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。（2）请阐述什么是IaaS。

IaaS是InfrastructureasaService（基础设施即服务）的简称。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务，这类服务称为基础设施即服务。（3）请阐述什么是分布式计算。分布式计算是在两个或多个软件互相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行，也可以在通过网络连接起来的多台计算机上运行。

（4）请阐述什么是企业上云。企业上云是指企业通过网络,将企业的基础设施、管理及业务部署到云端，利用网络便捷地获取云服务商提供的计算、存储、软件、数据服务，以此提高资源配置效率、降低信息化建设成本、促进共享经济发展、加快新旧动能转换。（5）请阐述云计算与工业互联网的关系。云计算是推动工业互联网发展的一项关键技能力量，乃至可以这样讲，如果没有云计算，以及在云计算平台上所运行的大数据技能，工业互联网就不会存在。通过云计算的应用，可以让更多的企业员工及管理者去使用工业互联网，也能够让开发者有更大的空间去设计更好的应用。不仅如此，云计算还可以为企业与企业之间，工厂与供应链之间，工厂与经销商之间提供接口，进行指定数据的共享，甚至还能提供工厂与最终消费者用户之间的接口，方便用户对产品进行个性化定制。习题5（1）请阐述什么是大数据。大数据（bigdata），指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。相对于传统的数据分析，大数据是海量数据的集合，它以采集、整理、存储、挖掘、共享、分析、应用、清洗为核心（2）请阐述大数据的特征。随着对大数据认识的不断加深，人们认为大数据一般具有四个特征：数据量大、数据类型繁多、数据产生速度快以及数据价值密度低。（3）请阐述什么是工业大数据。工业大数据是指在工业领域中，围绕典型智能制造模式，从客户需求到销售、订单、计划、研发、设计、工艺、制造、采购、供应、库存、发货和交付、售后服务、运维、报废或回收再制造等整个产品全生命周期各个环节所产生的各类数据及相关技术和应用的总称。工业大数据是工业数据的总称，包括企业信息化数据、工业物联网数据以及外部跨界数据，是工业互联网的核心要素。（4）请阐述什么是工业大数据建模。数据建模的本质，是根据一部分能够获得的数据获得另一部分不统一直接获得的数据。对于复杂的工业建模过程，充分利用知识领域是成功的前提。不过需要注意的是：在工业领域，由于应用场景的不同以及数据采集条件的不断变化，模型的误差可能会变得很大，而这些变化会对人们的建模过程产生深刻的影响。工业大数据的方法，早已出现在前人的实践中。这类方法的基本思路就是：找一个类似的做法，在此基础上进行修订。（5）请阐述什么是机器学习。机器学习，通俗地讲就是让机器来实现学习的过程，让机器拥有学习的能力，从而改善系统自身的性能。而让机器具备人工智能的前提就是需要我们用一定量的数据集对机器进行“训练”。（6）请阐述什么是工业大数据治理。数据治理是指从使用零散数据变为使用统一数据、从具有很少或没有组织流程到企业范围内的综合数据管控、从数据混乱状况到数据井井有条的一个过程。数据治理就是以服务组织战略目标为基本原则，通过组织成员的协同努力，流程制度的制定，以及数据资产的梳理、采集清洗、结构化存储、可视化管理和多维度分析，实现数据资产价值获取、业务模式创新和经营风险控制的过程。习题6（1）请阐述什么是人工智能。人工智能（ArtificialIntelligence，AI），它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。（2）请阐述什么是感知机。感知机（Perceptron）由罗森布拉特于1957年提出，是神经网络与支持向量机的基础。感知机接收多个输入信号，输出一个信号。（3）请阐述什么是神经网络。神经网络是一种由大量的节点（或称神经元）相互连接构成的运算模型。通俗地讲，人工神经网络是模拟、研究生物神经网络的结果。（4）请阐述什么是知识图谱。知识图谱本质上，是一种揭示实体之间关系的语义网络。语义网络是一种用实体及其语义关系来表达知识的知识表达方式。语义网络一般用节点表示实体，用弧表示语义关系，并且在语义网络表示中，每一个节点和弧都必须有标志，用来说明它所代表的实体或语义。（5）请阐述什么是最优化理论。最优化，就是在一定的约束条件下，使系统具有所期待的最优功能的组织过程，是从众多可能的选择中做出最优选择，使系统的目标函数在约束条件下达到最大或最小。最优化是系统方法的基本目的。（6）请阐述什么是工业人工智能。工业人工智能，通常是指人工智能在工业上的应用。与作为前沿研究学科的通用人工智能不同，工业人工智能是构建计算机化系统执行需要人类智能的任务的前沿研究学科，工业人工智能更关注应用此类技术来解决工业痛点，以创造客户价值、提高生产力、降低成本减少、站点优化、预测分析和洞察发现。习题7（1）请阐述什么是工业互联网平台。工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，形成人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的互联互通，平台下连设备，上接应用，承载海量数据的汇聚，支撑建模分析和应用开发，定义了工业互联网的中枢功能层级，在驱动工业全要素、全产业链、全价值链深度互联，推动资源优化配置，促进生产制造体系和服务体系重塑中发挥着核心作用。（2）请阐述工业互联网平台特点。工业互联网平台采取云化、敏捷开发等方式，降低了工业企业投入信息化、数字化的成本。相较于传统IT架构，工业互联网扩大了数据采集的范围、增强了数据的时效性，并通过工业知识的沉淀和创新，持续迭代研发各类工业APP应用。（3）请阐述工业互联网平台功能。工业互联网平台应具备分布式IT资源调度与管理，工业资源的泛在连接与优化配置，工业大数据管理与挖掘以及微服务供给、管理与迭代优化等四大方面的核心功能。（4）请阐述工业互联网平台核心技术。数据采集与边缘计算技术，数据分析技术，多租户管理技术，运维管理。（5）请描述常见的几个互联网平台。海尔卡奥斯COSMOPlat平台航天云网INDICS工业互联网平台汉云工业互联网平台华为FusionPlant工业互联网平台习题4（1）请阐述什么是云计算。云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需要投入管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。（2）请阐述什么是IaaS。

IaaS是InfrastructureasaService（基础设施即服务）的简称。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务，这类服务称为基础设施即服务。（3）请阐述什么是分布式计算。分布式计算是在两个或多个软件互相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行，也可以在通过网络连接起来的多台计算机上运行。

（4）请阐述什么是企业上云。企业上云是指企业通过网络,将企业的基础设施、管理及业务部署到云端，利用网络便捷地获取云服务商提供的计算、存储、软件、数据服务，以此提高资源配置效率、降低信息化建设成本、促进共享经济发展、加快新旧动能转换。（5）请阐述云计算与工业互联网的关系。云计算是推动工业互联网发展的一项关键技能力量，乃至可以这样讲，如果没有云计算，以及在云计算平台上所运行的大数据技能，工业互联网就不会存在。通过云计算的应用，可以让更多的企业员工及管理者去使用工业互联网，也能够让开发者有更大的空间去设计更好的应用。不仅如此，云计算还可以为企业与企业之间，工厂与供应链之间，工厂与经销商之间提供接口，进行指定数据的共享，甚至还能提供工厂与最终消费者用户之间的接口，方便用户对产品进行个性化定制。习题9（1）请阐述什么是工业互联网安全。在工业互联网背景下，工业系统在网络互联、数据智能、安全保障等方面将进行快速的迭代演进，云和大数据技术逐步引入，扁平化的软硬件部署架构成为重要发展趋势，从而引发工业系统各层级网络、数据和安全的深刻变化。从工业互联网未来演进看、工业网络基础设施、控制体系、工业数据和个人隐私、智能设备以及工业应用的安全保障是未来发展的重点。（2）请阐述工业互联网安全体系框架的组成。工业互联网安全框架从防护对象、防护措施及防护管理三个视角构建，工业互联网安全框架针对不同的防护对象部署相应的安全防护措施，根据实时监测结果发现网络中存在的或即将发生的安全问题并及时做出响应。（3）请阐述什么是网络边界防护。传统工控系统发展到网络互通互联的工业互联网阶段，OT与IT不断融合，OT网络不再封闭可信，涉及多种网络边界。边界防护的场景主要针对工控网络的过程监控层与生产管理层通信的场景，生产管理层与过程监控层之间通过OPC协议或者OD