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　　– 18～20世纪的科技重点是认识自然、改造自然和满足人 类基本需求，21世纪的科技重点是认识人类自己、改变自 身以及适应宇宙环境和宇航时代的需要

　　• 工业革命 – 第一次工业革命是18世纪晚期制造业的“机械化”所催生 的“工厂制”，彻底荡涤了家庭作坊式的生产组织方式 – 第二次工业革命是20世纪早期制造业的“自动化”所创造 的“福特制”，流水生产线使得“大规模生产”成为制造 业的主导生产组织方式，产品的同质化程度和产量实现 “双高” – 人类正在迎接的第三次工业革命是制造业的“数字化”， 以此为基础的“大规模定制”可能成为未来的主流生产 方 式，发达国家都在推行“再工业化”

　　• 感知层从工业物联网中获取网络状态信息和生产相关 信息，提供给上层供分析决策，同时执行来自上层的 命令，实现对工业生产和网络的管控

　　• 决策层依据下层提供的信息和上层用户的需求进行 智能决策，实现满足工业生产需求的自动控制

　　• 工业云通过虚拟化技术实现对工业环境中计算资源 和存储资源等的动态管理和调配，提供平台、知识 和数据等服 务 ， 实 现 生 产 、 管 理 以及价值链相关 业务的动态调度、匹配和组合

　　– 工业互联网应用通常并不需要使用机器设备感知的所有原始数据，同时将 所有采集到的数据都传输到控制中心不仅会给网络带来沉重的负担，而且 通常也不必要，因此需要研究高效的数据聚集与融合等网内数据处理技术

　　 数据是企业生产与经营的宝贵资产，需要进行本地与远程的分布式存 储，基于虚拟化技术，构建工业云，依据约定的服务等级协议向应用 提供服务

　　 机器间互相通信，机器设备 更加智能，人类世界、数字 世界与机器世界融合并存， 复杂的物理机械、网络传感 器以及软件系统集成，从而 提高生产与经营效率

　　– 通用电气算过一笔账，1％原则 – 假设将燃气发电厂的效率提高1％，就可以为全球节省660亿美元的

　　• 物联网和务联网渗透到工业的各 个环节，大规模定制、服务型制 造、创新驱动成为主流

　　– 工厂里并非空无一人 • 人的体力劳动减少，工作内容集中于创新与决策领域 • 机器和人的分工更新——人行使创新与决策的权力，牢牢把握对 机器的指挥权，机器则主要负责自我调节和完善

　　• 当前工业生产系统越来越复杂，集成度越来越高，网络连接 越来越广，互联网与工业融合已经成为必然

　　– 通用电气主要是从工业发展战略和生产方 式革命的角度出发提出的工业互联网 ， 称之为广义的工业互联网

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　　• 从世界科技和产业发展的历程看，每次工业革命都是由科技 革命引发并推动的

　　• 工业互联网的由来 • 工业互联网参考架构和层次结构 • 工业互联网关键技术 • 挑战与对策

　　– 第一次现代化是从农业经济和农业社会向工业经济和工业社会的转变 – 第二次现代化是从工业经济和工业社会向知识经济和知识社会的转变

　　– 第一次工业革命是机械取代人力 – 第二次工业革命是大批量取代单件流 – 第三次工业革命是自动取代手动 – 第四次工业革命将由自动化升级为智能化

　　– 德国政府在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，目的是为了 提高德国工业的竞争力，在 新一轮工业革命中占据先机

　　– 灰领取代蓝领 • 传统蓝领的工作不再重要，员工的职责将从简单的操作、执行层 面转为更加复杂而重要的控制和规划等层面。除了编程，灰领还 要能解读复杂数据，与管理人员组成团队，协同工作

　　• 工业互联网 – 美国通用电气公司倡导，强调通过智能机器间的连接并最终 将人机连接，结合软件和大数据分析，来重构全球工业

　　– 工业无线网络位于工业互联网底层，主要用于获取并传输工业生 产与管理相关的数据，是知识产生、传播、获取、分析的基础

　　– 目前工业无线网络技术大多是对无线传感器网络技术在工业领域 的拓展和演进

　　 工业云资源分配既要满足业务需求，又要有利于最大化云资源利用率  工业环境中海量的数据在类型、结构、语义、组织、粒度和可访问性

　　等方面高度异构，需要提供能够反映结构、层次和多样性等的数据表 示方法，开发支持跨数据集互操作的集成技术

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　　– 我们用着进口的装备，雇请外国技术专家和管理者，按照 国外的标准生产产品，贴上跨国公司的标签，直接运到国 外。随着土地、劳动力、资源、环境等要素成本的迅速 提 高，这种发展方式已经走到尽头

　　• 工业以太网 – 将以太网技术应用到工业网络中 – 由于传统以太网的通信机制无法保证实时性，因此针对其 应用于工业领域的不足，需要工业以太网提供相应的补偿 机制 – 工业以太网可以提供灵活的响应式系统，满足工业领域对 实时性的需求，可用于控制数据和生产数据的传输，支持 设备级的互联、协作和集成

　　– 建设一个网络：信息物理系统网络 – 研究两大主题：智能制造智能工厂 – 实现三项集成

　　• 企业内部所有生产、运营环节信息的纵向集成 • 企业之间通过价值链以及网络实现资源的横向集成 • 围绕产品全生命周期的价值链的端到端集成

　　– 保证低延迟、稳定连接和高速传输等是工业互联网应用对主干网的关键需 求

　　– 需要实现支持企业纵向、横向和端到端集成的，以服务为 基 础 的 ， 实 时 、 可 靠 、 低延时和低功耗的数据传输

　　– 网络需要依据实时获取的状态信息，自适应地执行路由和调度策略， 按需高效实时分配网络资源，为业务动态建立合适的传输路径，保 障全网范围内数据的高性能端到端传输

　　• 网络层从感知层获取状态信息，根据用户需求进行路 由决策，实现信息流的实时高效可靠传输，通过学习 和推理机制，进行网络性能优化

　　• 用户层包括设计、管理和操作人员、供应商和客户等 • 安全机制贯穿工业互联网的所有层面，采用信息物理一体

　　– 需要研究面向实时性保障的自适应路由技术、基于网络行为认知的 路由策略控制技术、基于认 知 决 策 的 传 输 调 度 策略以及基于动态 速率调节的高效绿色传输策略等

　　• 工业数据感知与融合 – 工业数据感知与融合技术为工业互联网应用提供信息来源， 主要涉及传感器技术、自动识别技术和数据聚集技术等， 是实现工业互联网应用的基础 – 智能机器需要进行数据采集、通信和协同信息处理 – 智能机器通常装备传感器和RFID标签，可以监控机器的 操作，感知机器温度、压力和震动等状态信息以及工业 环境信息，并对感知结果做出反馈，以实现智能控制

　　– 我们从互联网研发与应用的角度思考，工 业互联网是互联网从信息消费领域走向工 业生产领域的必然产物，是指满足工业领 域需求的互联网，称之为狭义的工业互联 网

　　 工业互联网通过传输网络实现工业管理网络、控制网络、传 感网络与互联网络等的融合，将工业基础设施、工业信息化 系统、数据分析决策系统和行业工作者等融为一个整体系统

　　燃油 – 高能耗行业消耗了大约50%的工业能源，通过流程集成、生命周期优

　　化以及电机等设备的高效利用和维护，工业互联网可能将其能耗降低 15%到20% – 通用电气预测，2030年工业互联网将为全球带来15万亿美元的GDP

　　– 我们已经有了载人航天、歼20/歼31战机、航空母舰，却 不能生产让老百姓满意的马桶盖

　　化安全技术，面向网络整体进行全方位安全风险监测，完 成全域实时动态安全态势感知，实现设备、区域、边界、交换 等的联动防卫

　　• 工业无线网络 • 工业以太网 • 工业主干网 • 工业数据感知与融合 • 工业数据存储与管理 • 工业数据解析 • 工业互联网安全