第三次创新：工业互联网技术与应用

　　目 录
　　前言 Ⅶ 
　　第1章 工业互联网简介001 
　　美国通用电气公司首创了“工业互联网”这一术语，用来描述工业物联网，而其他企业，如思科，也将工业物联网称为“万物互联”，或者称之为“互联网 4.0”，或者使用其他名称。
　　第2章 工业互联网应用案例019 
　　工业互联网蕴藏着巨大潜力，给诸多生产力领域带来了机遇。因此，如此多的应用案例将使行业管理人员开始觉醒并考虑工业物联网的可能性。
　　第3章 工业互联网的技术和商业创新047 
　　近年来，改变了信号处理方式的低成本高速电子电路和制造技术的进步，推动了传感技术的发展。借助这些协同领域内的新发展，传感器设计师和制造商可以采用一套全新的方法，如自监控和自校准系统智能化，来提高科技产品的性能。
　　第4章 工业物联网参考架构 093 
　　工业互联网依赖于M2M 技术结构，工业物联网架构常被视为M2M 的自然演进。制造业是工业物联网技术的最大用户，在机器自动化、机器人和M2M 交流与合作方面有着悠久的历史。
　　第5章 设计工业互联网系统121 
　　换能器（传感器和制动器）是所有M2M 或工业物联网架构的基本核心。它们是所有系统的边缘设备，使我们能够感知和操控我们的环境。
　　第6章 接入网络技术和协议167 
　　由于接入网属于相对传统的网络领域，且涉及的主要技术和协议相对成熟且稳定，因此，在本章中，我们将简略地了解有可能在工业互联网部署中实施的通信技术与相应的协议和应用。
　　第7章 检查中间件传输协议177 
　　即使在局域网中或在跨专线/ 局域网的运营商MPLS 网络中，我们也不能认为不存在丢包现象。因此，TCP/IP 协议依然广泛应用于广域网链路和潜在的有损耗网络中。
　　第8章 中间件软件模式 185 
　　发布—订阅模式并不受物理网络结构的影响，这样能有效减少意大利面条式代码和网络连接，从而使整个系统更易于管理。由于添加新的传感器（设备）十分简单，因此使用消息总线模型可以轻松实现系统升级。
　　第9章 软件设计概念 201 
　　传统的M2M 架构基于面向服务架构（SOA）原则，现在随着工业物联网的问世，SOA 在传递服务、提供见解和整合系统方面发挥着越来越重要的作用。
　　第10 章 基于中间件的工业物联网平台 217 
　　没有任何一种解决方案能够适用于所有情形，因此大多数情况下我们都需要部署几种协议和技术以满足需要，然后采用某种方式对它们进行集成。这种设计就是异构设计，它能支持少量或大量不同的协议、技术和软件模式。
　　第11 章 工业物联网广域接入技术和协议 229 
　　互联网带来了数据通信的变革。现在，仅需要将单个互联网连接到一个当地服务供应商，互联网就能找到远程实体并在这些主机之间建立必要的连接。
　　第12 章 工业互联网的安全保障 253 
　　安全性是阻碍工业互联网投入应用的重要因素之一。一般来说，工业网络已经能够对大多数互联网安全威胁免疫，这是因为它们的架构和协议与IT 企业、用户计算机设备的架构和协议大不相同。
　　 
　　第13 章 工业4.0概述 275 
　　工业4.0 诞生于德国。之后，这一概念便在欧盟的工业化国家中得以广泛应用，并传播至中国、印度和其他亚洲国家。工业4.0 指的是第四次工业革命，而前三次工业革命分别实现了机械化、电气化和信息化。
　　第14 章 智能工厂 303 
　　从概念上讲，工业4.0 的核心是智能工厂，它是构成商业模式的中心实体，所有的事情都围绕它展开。如果着眼于工业4.0 理论上的运作模式，我们就会发现实现智能工厂的所有要素都已具备。
　　第15 章 通向工业4.0的路线图 323 
　　那些采用工业互联网、抓住了工业4.0 巨大机遇的公司，将不得不在其业务的所有领域进行一些根本性变革。采用工业物联网或实施工业4.0 战略的首要前提是将业务转变为在数字世界中无缝运行。
　　索引343 
　　致谢357 

　　阿拉斯代尔·吉尔克里斯特：他在信息技术、数据通信和移动通信等领域拥有 25 年的从业经验，其间担任过专业技术员、经理和董事。他掌握了深厚的技术知识，并且精通商业实践、策略、管理和合规性，能够从技术的角度对工业物联网进行阐述。他常常会发表有关商业或技术领域的文章，并出版图书。他认为他的专业知识价值在这两个领域能够充分发挥。阿拉斯代尔，现居泰国，是一名自由顾问兼技术作家。

　　工业互联网革命，被人们普遍认为是继工业革命和互联网革命后的第三次创新。如今，它正在如火如荼地进行。
　　这本书从工业物联网的商业动机和模式的潜在收益的视角切入，结合实践中的成功案例，重点分析了构建工业物联网网络所需的技术等问题。本书讨论了由工业互联网带来的创新型商业模式；实现工业物联网的支撑技术，以及如何通过各种技术和协议在现实世界中搭建工业物联网网络。作者从工业互联网的一般概念和原理，进一步讨论了工业 4.0的内涵，并且着重探讨了制造业的未来发展。在此基础上，作者分析了国家应如何进行改革，实现再工业化。