数字化网络化智能技术：工业互联网平台与工业APP 课件 第1、2章 工业互联网概述、工业互联网基础

第1章工业互联网概述教师：******CATALOGUE目录1.1工业互联网的起源1.1.1工业互联网的诞生1.1.2国外工业互联网的发展1.1.3国内工业互联网的发展1.2工业互联网的概念CATALOGUE目录1.2.1工业互联网的定义与特征1.2.2工业互联网的内涵与意义1.3工业互联网与智能制造1.3.1智能制造概述1.3.2工业互联网与智能制造间的关系011.1工业互联网的起源国内工业互联网的发展国内工业互联网发展以中国为主导，形成以工业互联网创新中心为代表的产业生态体系，推动工业互联网在中国的落地实施。工业互联网的诞生工业互联网起源于工业领域的信息化发展，旨在解决传统工业生产中的信息孤岛问题，实现设备、系统、数据之间的互联互通。国外工业互联网的发展国外工业互联网发展以美国为主导，形成以工业互联网联盟为代表的开放生态体系，推动工业互联网在全球的发展。1.1工业互联网的起源021.1.1工业互联网的诞生工业互联网起源于互联网技术的广泛应用，催生了工业领域的数字化、智能化发展。工业互联网的诞生工业互联网通过推动工业领域的数字化、智能化发展，提高了生产效率，降低了成本。工业互联网的推动作用随着技术的进步，工业互联网将进一步推动工业领域的发展，实现更高效的生产。工业互联网的发展前景1.1.1工业互联网的诞生010203031.1.2国外工业互联网的发展德国工业互联网发展德国是工业互联网的发源地，其工业互联网联盟（IIA）推动了工业互联网的发展。美国工业互联网发展美国在工业互联网领域的发展也十分迅速，其工业互联网联盟（IIA）成员包括思科、通用电气、IBM等。工业互联网联盟工业互联网联盟（IIA）是一个全球性的合作组织，旨在推动工业互联网的发展和普及。工业互联网推动力工业互联网的发展主要得益于传感器、嵌入式系统、工业网络和云计算等技术的进步。工业互联网的应用工业互联网应用于智能制造、智慧能源、智能交通等领域，提高生产效率，降低运营成本。工业互联网的价值工业互联网通过实现人、机、物的全面互联，促进信息交流和资源共享，创造新的价值空间。1.1.2国外工业互联网的发展010402050306041.1.3国内工业互联网的发展工业互联网与智能制造：我国工业互联网与智能制造深度融合，推动传统产业转型升级，加速新兴产业发展。工业互联网安全保障：我国高度重视工业互联网安全保障工作，采取有效措施防范和应对安全风险。工业互联网标准制定：我国在工业互联网标准制定方面取得积极进展，为产业发展提供有力支撑。工业互联网创新发展：我国工业互联网发展呈创新态势，形成以企业为主体、市场为导向的格局。工业互联网平台建设：我国工业互联网平台建设进展迅速，平台数量、用户规模、应用水平不断提升。1.1.3国内工业互联网的发展051.2工业互联网的概念1.2工业互联网的概念工业互联网的定义与特征工业互联网是实现人、机、物全面互联的新型工业生态，支撑跨行业、跨领域的信息物理融合应用。工业互联网的内涵与意义工业互联网具有自主感知、学习、分析、决策、通信和协调控制能力，是实现智能制造的关键基础。工业互联网的意义工业互联网通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，正在全球范围内不断颠覆传统的制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级，以及新兴产业的加速发展壮大。1.2工业互联网的概念工业互联网与第四次工业革命工业互联网是实现第四次工业革命的重要基石，通过人、机、物的全面互联，推动形成全新的生产制造和服务体系。工业互联网对我国经济发展的意义工业互联网通过减少用工量、提高制造资源配置和使用效率、降低生产运营成本，增强竞争力，推动工业生产制造服务体系的智能化升级、产业链延伸和价值链拓展，促进产业向高端迈进。工业互联网的价值工业互联网通过与工业、能源、交通、农业等实体经济各领域的融合，为实体经济提供网络连接和计算处理平台等新型通用基础设施支撑。030201工业互联网的蓬勃发展为网络化协同、规模化定制、服务化延伸等新模式新业态的涌现提供了动力，推动先进制造业和现代服务业的深度融合，促进一二三产业、大中小企业开放融通发展。工业互联网的发展动力工业互联网通过提升我国制造企业全球产业生态能力，打造新的增长点，助力我国制造业实现高质量发展。工业互联网的目标1.2工业互联网的概念061.2.1工业互联网的定义与特征工业互联网的定义工业互联网是一种全新的工业生态，它通过人、机、物的全面互联，实现了全要素、全产业链、全价值链的全面连接。1.2.1工业互联网的定义与特征工业互联网的意义工业互联网正在全球范围内不断颠覆传统的制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级，以及新兴产业的加速发展壮大。工业互联网的特征工业互联网具有自我组织、自我约束、自我学习和自我维护的能力，能够实时感知环境信息，判断和规划自身行为，监测周围环境和自身的作业状况，并进行信息处理。1.2.1工业互联网的定义与特征工业互联网的应用工业互联网在强调各子系统智能化的同时，更注重整个制造环境的智能集成，使各个子系统集成为一个整体，实现系统整体的智能化。工业互联网与智能制造的关系人机一体化突出了人在制造环境中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥了人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相互理解的协作关系。虚拟与物理融合智能制造系统融合了两个世界，一个是由机器实体和人构成的物理世界，另一个是由数字模型、状态信息和控制信息构成的虚拟世界。071.2.2工业互联网的内涵与意义工业互联网的内涵从构成要素的角度看，工业互联网基于信息通信网络，实现机器、数据和人的融合。核心技术的角度产业应用的角度1.2.2工业互联网的内涵与意义工业互联网除了需要必要的信息通信网络、云计算等基础设施外，贯穿其始终的是工业大数据的综合运用。工业互联网构建了庞大复杂的产品生产制造和服务生态系统，为企业提供了全面的感知、移动的应用、云端的资源和大数据分析。01工业互联网的意义工业互联网作为全新的工业生态、关键基础设施和新型应用模式，不断颠覆传统的制造模式、生产组织方式和产业形态。工业互联网是实体经济数字化转型的关键支撑工业互联网通过与工业、能源、交通、农业等实体经济各领域的融合，为实体经济提供网络连接和计算处理平台等新型通用基础设施支撑。工业互联网是实现第四次工业革命的重要基石工业互联网为第四次工业革命提供了具体实现途径和推进抓手，推动形成全新的生产制造和服务体系，优化资源要素配置效率。1.2.2工业互联网的内涵与意义02031.2.2工业互联网的内涵与意义工业互联网对我国经济发展有着重要意义01通过部署工业互联网，企业能够减少用工量，促进制造资源配置和使用效率的提升，降低生产运营成本，增强竞争力。加快工业互联网应用的推广02有助于推动工业生产制造服务体系的智能化升级、产业链延伸和价值链拓展，进而带动产业向高端迈进。工业互联网的蓬勃发展03为网络化协同、规模化定制、服务化延伸等新模式新业态的涌现提供了动力，推动先进制造业和现代服务业的深度融合。促进一二三产业融合04大中小企业开放融通发展，提升我国制造企业全球产业生态能力，打造新的增长点。081.3工业互联网与智能制造智能制造概述智能制造的特征人机一体化虚拟与物理融合智能制造系统层次关系智能制造内涵智能制造作为我国制造业的发展方向，旨在解决人口红利消失和人工成本上升的问题。智能制造涵盖智能制造技术和系统，涉及产品全生命周期、物联网、大数据、云计算等新技术。智能制造系统层次关系清晰，包括产品制造资源、各种过程活动以及运行与管理模式。智能制造具有自组织能力、自律能力、自学习和自维护能力、制造环境智能集成、人机一体化、虚拟与物理融合六大特征。人机一体化以人为核心，智能机器为人所控制，两者相互协作，共同完成制造任务，实现人机一体化。智能制造系统融合了两个世界，即物理世界和虚拟世界，实现了虚拟与物理的融合。1.3工业互联网与智能制造091.3.1智能制造概述1.3.1智能制造概述制造业发展局限我国制造业作为国家的支柱产业，长期保持着良好的发展态势。技术革新随着我国人口红利的逐渐消失和人工成本的上升，传统制造业依靠人力的发展模式逐渐显露局限性。智能装备变革以工业机器人等智能装备为代表的技术革新，正为传统的装备制造和物流等相关行业的生产方式带来产业变革。101.3.2工业互联网与智能制造间的关系工业互联网与智能制造的本质工业互联网的应用智能制造的模式工业互联网与智能制造的融合工业互联网与制造业的融合工业互联网的目标工业互联网和智能制造的本质都是为了实现智能制造与智能服务，前者侧重于工业服务，后者侧重于工业制造。工业互联网的目标是通过促进物理系统和数字系统的融合，实现通信、控制和计算的融合。工业互联网与制造业的融合将带来商业模式的创新、生产模式的创新、企业运营模式的创新和智能决策。工业互联网是支撑智能制造的关键综合信息基础设施，是发挥工业装备、工艺和材料潜能的关键。智能制造是工业互联网的关键应用，是工业制造转型升级的重要模式。工业互联网与智能制造的融合将实现工业要素的自组织、建立平台应用生态以及实现工厂内部智能化运行。1.3.2工业互联网与智能制造间的关系THANKS感谢观看第2章工业互联网基础教师：******CATALOGUE目录2.1工业互联网体系架构2.1.1工业互联网体系构架1.02.1.2工业互联网体系构架2.02.2工业互联网标准体系2.2.1工业互联网标准体系结构2.2.2工业互联网标准体系框架CATALOGUE目录2.2.3工业互联网标准体系建设内容2.3工业互联网标识解析2.3.1标识解析体系2.3.2功能构架2.3.4标识解析应用012.1工业互联网体系架构实施框架的目的实施框架的主要目的是为企业提供具体的工业互联网落地方案，并进一步指导企业技术选型和系统搭建。实施框架的定义实施框架是企业中落地实施各项功能的层级结构、软硬件系统以及部署方式的描述。实施框架的组成实施框架结合当前制造系统与未来发展趋势，提出了由设备层、边缘层、企业层和产业层四个层级组成的实施框架层级划分。实施框架的内容实施框架明确了各层级的网络、标识、平台和安全的系统架构、部署方式，以及不同系统之间的关系。2.1工业互联网体系架构022.1.1工业互联网体系构架1.0搭建全要素、全系统、全产业链互联互通的新型基础设施。工业互联网网络建设目标设备层和边缘层构建生产控制网络，企业层建立企业与园区网络，产业层建设国家骨干网络。实施架构全面构建信息互操作体系，实现各层级网络之间的互联互通。信息互操作体系2.1.1工业互联网体系构架1.0032.1.2工业互联网体系构架2.0工业互联网标识解析实施架构贯穿设备、边缘、企业和产业四个层面，形成以设备层和边缘层为基础，企业层和产业层节点建设为核心的部署架构。标识解析架构图2-15工业互联网标识解析实施架构图应详细描述了工业互联网标识解析系统的架构，包括设备层、边缘层、企业层和产业层，并展示了各层次之间的相互关系。标识解析架构图2.1.2工业互联网体系构架2.0042.2工业互联网标准体系工业互联网平台工业互联网平台部署实施的总体目标是打造制造业数字化、网络化、智能化发展的载体和枢纽。实施架构实施架构贯穿设备、边缘、企业和产业四个层级，通过实现工业数据采集、开展边缘智能分析、构建企业平台和打造产业平台，形成交互协同的多层次、体系化建设方案。2.2工业互联网标准体系052.2.1工业互联网标准体系结构安全实施框架安全实施框架体现了工业互联网安全功能在“设备、边缘、企业、产业”的层层递进，包括边缘安全防护系统、企业安全防护系统和企业安全综合管理平台，以及省/行业级安全平台和国家级安全平台。工业互联网安全实施架构工业互联网安全实施架构如图2-17所示，层层递进，从设备到企业，从省到国家，形成了一个完整的安全体系。2.2.1工业互联网标准体系结构062.2.2工业互联网标准体系框架VS标准化工作是实现工业互联网的重要技术基础，没有标准化，工业互联网的发展将受到限制。标准体系的重要性标准体系被视为工业互联网的“法则”，没有完善的标准体系，工业互联网的发展将缺乏指导和约束。标准化工作的重要性2.2.2工业互联网标准体系框架072.2.3工业互联网标准体系建设内容2.2.3工业互联网标准体系建设内容包括基础共性、网络、边缘计算、平台、安全、应用等六大部分，如图2-18所示。工业互联网标准体系其他类标准的基础支撑，网络标准是工业互联网体系的基础，平台标准是工业互联网体系的中枢。面向行业的具体需求，是对其他部分标准的落地细化。基础共性标准工业互联网体系的保障，边缘计算标准是工业互联网网络和平台协同的重要支撑和关键枢纽。安全标准01020403应用标准082.3工业互联网标识解析工业互联网标准体系框架包括基础共性、网络、边缘计算、平台、安全、应用等六大类标准。工业互联网标准体系框架图如图2-19所示，清晰地展示了工业互联网标准体系框架的六大类标准。2.3工业互联网标识解析092.3.1标识解析体系2.3.1标识解析体系术语定义标准主要规范工业互联网相关概念，为其它各部分标准的制定提供支撑，包括工业互联网场景、技术、业务等主要概念的定义、分类、相近概念之间的关系等。通用要求标准主要规范工业互联网的通用能力要求，包括业务、功能、性能、安全、可靠性和管理等。基础共性标准包括术语定义、通用要求、架构、测试与评估、管理、产业链/供应链、人才等标准，见表2-1。0302012.3.1标识解析体系管理标准主要规范工业互联网项目/工程建设及运行相关责任主体以及关键要素的管理要求，包括工业互联网项目/工程建设、运行、维护、服务、交易、资源分配、绩效、组织流程等方面标准。测试与评估标准主要规范工业互联网技术、设备/产品和系统的测试要求，以及工业互联网、“5G+工业互联网”的应用领域（含工业园区、工业企业等）和应用项目的成熟度要求，包括测试方法、评估指标、评估方法、验收方法、度量、计价等。架构标准主要规范工业互联网体系架构以及各部分参考架构，用于明确和界定工业互联网的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系等。2.3.1标识解析体系主要包括基于工业互联网的产业链协作平台上下游企业供需对接、产业链上下游协同运作、产业链协作平台等标准，以及供应链数据共享、供应链风险管理、供应链性能评估、供应商管理、供应链安全、供应链预警平台等标准。产业链/供应链标准主要包括工业互联网从业人员能力要求、能力培养和能力评价等标准。工业互联网从业人员能力要求包括综合能力、专业知识、技术技能、工程实践能力等。工业互联网人才能力培养包括培养形式、内容、教材、学时等。工业互联网人才能力评价包括评价内容和方法等。人才标准终端与网络标准包括工业设备/产品联网、工业互联网企业内网络、工业互联网企业外网络、工业园区网络、网络设备、网络资源和管理、互联互通互操作等标准，见表2-2。网络标准010203102.3.2功能构架数据采集与处理边缘数据采集与处理标准主要规范各类设备/产品的数据采集技术要求，包括协议解析、数据转换、数据边缘处理、数据存储、数据与应用接口、相关技术要求。2.3.2功能构架边缘设备标准边缘设备标准主要规范边缘计算设备的功能、性能、接口等技术要求，包括边缘服务器/一体机、边缘网关、边缘控制器、边缘计。边缘平台标准边缘平台标准主要规范边缘云、边缘计算平台等技术要求，包括计算、存储、网络资源管理、设备管理、应用管理、运维管理等标准。2.3.2功能构架边缘智能标准边缘智能标准主要规范实现