适读人群 ：政府有关部门，工业企业、互联网企业管理者及从业者，相关专业研究人员和学生、对工业互联网感兴趣的读者。

工业互联网技术从诞生之初，就是一类多学科交叉与综合集成技术，是一个国家基础设施重大系统工程实践的抓手。近几年，随着新一代人工智能、边缘计算、5G、区块链、数字孪生、新一代模型工程等新兴科学技术的快速发展与融合应用，以航天云网INDICS平台为代表的工业互联网平台及技术体系得到了不断完善，呈现出了更为多样的工业系统智能化特征，更大范围、更高效率、更加精准地实现了各种制造资源的优化配置，“企业有组织，资源无边界”的云制造生态正在形成。数据驱动的“智能制造、协同制造、云制造”，已成为制造业数字化转型升级的重要路径。

本书的第一版是在工业互联网开发实践的起步时期写成的，那时技术还不够成熟，应用的支撑案例相对较少，因此对一些发展问题的看法和技术思路的把握有一定的片面性。出版后，经过大量的实践检验，一些同行专家和很多读者提出了大量宝贵意见。基于此，我们结合近年来国际、国内工业互联网发展应用中涌现出的新技术、新实践和新趋势，从技术与实践两个方面，对本书全篇的安排进行调整，对各章内容进行全面的补充、校核、修订、完善，以期给关注工业互联网新进展的读者提供更加科学、翔实的参考。

发展工业互联网是一种全球性的产业竞争，是新一轮产业革命的战略。工业互联网的发展速度与我国的供给侧改革和产业转型升级的步骤几乎是一致的，正在有力地促进中国的产业变革进程，为企业带来难以估量的价值潜力。仅仅不到十年的时间，参与工业互联网开发、应用的企业已经推出了大量的成功案例，丰富了工业互联网的核心技术、发展模式、应用领域和产业形态等重要的要素内涵，为工业互联网的进一步发展打下坚实的基础。本书对工业互联网的发展方向、系统架构、关键技术、典型案例等进行深入研究，旨在能够与致力于工业互联网发展的各界人士分享在研究和应用中的体会，提供技术交流和发展模式探讨的渠道。

魏毅寅博士，研究员，中国工程院院士，国际宇航科学院院士，第十二届全国政协委员。现任中国航天科工集团有限公司党组成员、副总经理。国防科技工业技术委员会领域组组长，复杂系统控制与智能协同技术重点实验室学术委员会主任，惯性技术国防科技重点实验室学术委员会委员，中国“工业互联网产业联盟”副理事长。长期从事控制科学与工程技术研发和复杂大系统工程研制工作，拥有深厚的理论基础和丰富的工程实践，曾荣获多项国家及省部级科技奖励。

柴旭东博士，研究员，博士生导师。现任中国航天科工集团航天云网公司总经理、党委副书记，工业和信息化部电子科学技术委员会委员，中国自动化学会制造技术委员会副主任委员，中国“工业互联网产业联盟”技术标准组组长。长期从事复杂系统建模仿真、多学科虚拟样机工程、智能制造、智慧云制造等领域技术与产品研发及产业化工作。曾荣获多项省部级科技奖励。

第一章  概述

1.1 工业互联网兴起 //003

1.2 工业互联网概念 //015

1.3 工业互联网现状 //019

参考文献 //028

第二章  工业互联网总体技术

2.1 工业互联网技术体系 //033

2.2 工业互联网体系架构 //034

2.3 工业互联网标准体系 //036

2.4 工业互联网产业模式 //044

参考文献 //055

第三章  工业互联网基础技术

3.1 物联网技术 //059

3.2 网络通信技术 //062

3.3 云计算技术 //073

3.4 工业控制技术 //081

3.5 工业大数据技术 //089

3.6 建模仿真技术 //097

3.7 信息安全技术 //104

参考文献 //116

第四章  工业互联网应用技术

4.1 网络化协同制造技术 //121

4.2 智能制造技术 //130

4.3 云制造技术 //141

参考文献 //145

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第五章  工业互联网与CPS、智能制造的关系

5.1 信息物理系统（CPS） //149

5.2 CPS是工业互联网的重要使能 //154

5.3 智能制造是工业互联网的关键应用 //158

参考文献 //162

第六章  工业互联网应用解决方案

6.1 面向企业应用的智能云工厂解决方案 //165

6.2 面向园区应用的园区云解决方案 //177

6.3 面向行业应用的行业云解决方案 //184

6.4 面向区域应用的工业云解决方案 //191

参考文献 //198

第七章  云制造

7.1 应用需求 //202

7.2 云制造的内涵 //204

7.3 云制造系统的体系架构和技术体系 //205

7.4 云制造系统的相关关键技术 //212

7.5 云制造的中国特色 //218

7.6 典型应用 //219

7.7 云制造的发展 //227

参考文献 //228

第八章  国内外主流工业互联网平台分析

8.1 国内外主流工业互联网平台的趋同性 //232

8.2 国内外主流工业互联网的三类应用模式 //236

参考文献 //264

第九章  航天云网

9.1 INDICS总体架构 //269

9.2 核心产品 //271

9.3 产品服务体系 //285

9.4 应用情况 //288

第十章  工业互联网展望

10.1 工业互联网技术体系不断创新 //292

10.2 工业互联网加快推动产业变革 //294

参考文献 //296

致谢  //297

基于工业互联网的业务模式创新

工业互联网相关的产业体系正在形成，既为生产系统智能化发展提供了新思维和新引擎，也推动了商业系统的智能化发展。其创新产业应用模式主要包括制造业领域的智能化生产、协同化制造、个性化定制与服务化延伸等新模式，同时也包括基于工业互联网的产融结合、产教融合等新业态。

（1）智能化生产模式。

传统制造业因为设备故障、废品返工、用户需求变更、供应商能力变化等生产过程中的不确定因素，以及企业内部经营管理存在的问题，使得生产效率难以有效提高，部门之间、生产各环节之间缺乏有效沟通渠道，资金流、物流和信息流不能顺畅流动。

智能化生产通过运用物联网、大数据及云计算等技术，实现了设备、产品、产线、车间、人及信息系统的连接，产品生产制造的各个环节、各生产要素都被纳入智能网络中；通过数据的采集、集成、分析、交互，实现了生产过程的自动化控制、智能化管理和定制化生产。智能化生产需要聚焦设备互联、流程集成、数据实时分析与制造控制等关键环节中产品、技术和服务的创新应用。

设备互联即运用传感器、嵌入式终端等设备和信息通信技术，实现生产设备之间、产品与设备之间、物理系统与互联网平台之间的互联。流程集成是指将产品和设备数据、生产过程数据、经营管理数据置入一个智能控制系统中集成，以实现企业内部所有生产环节、运营环节的无缝连接，保证信息流、资金流、物流在各个层次、环节、部门的畅通。通过工业互联网平台可以进行数据实时分析与制造管控，在此环境下的智能化生产主要涉及对生产工艺优化、生产流程再造、智能化生产排程、生产过程自动控制、设备预测性维护、产品生命周期管理、生产环境管控等诸多环节的系统集成。

以上创新应用将为工业经济提供新的市场机遇、技术机遇和产业机遇，比如智能设备、智能车间、智能工厂背后是庞大的智能装备市场，包括传感器、自动化设备、机器人等。同时，作为智能装备核心的工业软件——如企业资源管理计划（ERP）、制造执行系统（MES）、产品生命周期管理（PLC）等，也随之迎来新的发展机遇。德国、美国、日本等发达国家都在积极布局智能制造相关产业，抢占高端制造业制高点；我国可以通过在不同行业、不同产业及不同企业间推行“制造+互联网”“互联网+制造”“智能制造”的差异化并行发展模式，实现在工业互联网阶段的变道超车。

（2）协同化制造模式。

协同化制造模式本质上是分散形态的生产组织创新模式，这是以协同制造技术及产业链各环节资源控制能力为基础，将企业制造系统和能力开放应用结合而产生的创新模式。协同化制造通过将企业内部IT系统、OT系统与互联网连接，打破企业的物理和组织界线限制，使得管理信息和生产数据在不同工厂之间、企业与供应链上下游企业之间及跨供应链间互通共享，从而将串行工作变为并行工程，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等全产业链协同，实现在互信安全协议约束下的资源再整合、再优化，达到提高制造效率和经营效益的目的。

协同化制造贯穿产品的设计、制造和销售各个环节，主要应用模式包括：协同设计、云制造、供应链协同。

协同设计又称众包设计，其充分利用社会创新资源，通过开放网络平台，实现了研发设计由企业内部集中控制向企业外部分散控制的转变。例如，宝马汽车在德国本部开通用户创新实验室，通过为用户提供在线工具，让用户参与到汽车的设计过程中来；乐高玩具公司鼓励用户参与到公司的各项设计任务当中。

云制造基于“云计算”理念，在工业设计与制造领域，实现了资源与需求的最合理、最高效的匹配。云制造整合制造活动中所需要的各类制造服务（制造资源和制造能力），提供制造服务云池供用户在线租用，制造服务在线对接交易，制造服务的发布、选比、搜索、使用、评价等服务。

供应链协同通过组织层面的协同，明确供应链上各个企业的分工与责任，实现优势互补和资源整合；通过业务流程层面的协同，打破企业界限，通过流程重构更好地满足客户需求；通过信息层面的协同，实现供应链各成员企业运营数据、市场数据的共享，加快对用户需求的响应速度。

（3）个性化定制模式。

个性化定制是指用户为了实现自己的个性化需求，直接参与生产过程的生产模式。工业互联网通过智能化生产与协同化制造解决了个性化定制与标准化、规模化工业生产之间的矛盾，实现了生产效率的提高和用户需求的满足。个性化定制的生产模式主要包括：大规模个性化定制、模块化定制、远程定制。

大规模个性化定制把个性化产品定制生产转化为批量生产，其中会运用自动化控制技术、新材料技术、柔性制造技术等一系列技术，同时需要有智能化的信息管理系统和生产执行系统支持，使用户需求可以在设计、制造的资源组织、生产排程等各个环节得到快速高效的响应。

模块化定制将复杂的产品设计和生产进行多模块的简单化分解，再根据个性化需求对分解后的各个模块进行定制集成生产。通过将个性化定制产品中具备相似结构、相近尺寸的部件进行统一，形成有独立功能结构、通用接口的细分模块，再通过对模块进行变量组合便可生产几十种、上百种的个性化产品。有代表性的商业模块化定制如戴尔电脑个性化定制、宜家家具模块化设计模式。

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