工业互联网背景、内涵及技术分析课件.pptx

1、工业互联网背景、内涵及技术分析工业互联网背景、内涵及技术分析目录目录01工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内工业互联网体系架构与内涵涵平台的核心关键技术平台的核心关键技术工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式结语结语020304051.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景工业互联网1.智能机器人2.先进 分析3.工作中的人 2012年末，美国GE公司提出的关于产业设备与产业设备与IT融合融合的概念 定义：基于开放、全球化的网络，将设备、人和数据分析（工业互联网三要素）设备、人和数据分析（工业互联网三要素）连接起来，用过对大数据 的利用与分析，升级航空、医疗装备等

2、工业领域的智能化，降低能耗，提升效率。工业革命通过先进的传感器，控制和软件将全球设备，机群和网络连接起来信息革命将基于物理世界的分析预测算法，自动化和专业领域知识结合起来决策者、执行者将任何时间段工作和移动的人员连接起来支撑更加智能的设计，运作，维护和更高的服务质量和安全1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景 GE要为大量的工业、航空、医疗装备提供运维服务 借助互联网、大数据的，可以显著提高服务质量，实现增值 【传统方式】数据获取、计算分析和决策优化分分离离，围绕历史数据分析历史数据分析的结果难以实时、精准作用难以实时、精准作用到设备 运行过程 【工业互联网】设备、人和数据互联互联，三个

3、过程实时、并行开展实时、并行开展，数据分析同步反映同步反映设备状态，实时实时控制控制设备动作、精确优化精确优化运行效率由此带来的“1%的威力”1%提效创造1万亿美元市场： 中国，未来15年燃气发电机组能耗降低1%，节约80亿美元燃料； 油气勘探开发的资本利用率提高1%，则能省下70亿美元； 铁路网络的运输行业运营效率提高1%，又能省下20亿美元燃料成本。 全球，燃气发电厂生产效率提高1%，将节约价值660亿美元燃油亿美元燃油； 石油天然气勘探开发的资本利用率提高1%，每年将减少近900亿美元支出；铁路、航空、医疗、电力、石油天然气行业提效1%，15年内带来2760亿美元增长1.工业互联网的发展

4、背景工业互联网的发展背景感知深度不足感知深度不足传统仪表自动化系统仅感知过程变量信息维度低、难以反映物理过程深层次动态特性互联广度不足互联广度不足跨领域信息孤岛难以互联互通无法准确描述领域间复杂关联关系，决策全局性差分析的综合预见性不足分析的综合预见性不足对工业运行数据的挖掘深度不足导致决策不准确、盲目1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景视觉感知相比传统温度变送器：视觉感知相比传统温度变送器：从检测“温度点“ ，到感知 “温度场”感知信息具有更高的维度和更大的信息量为实时，精准优化制氢过程提供可能通过多路摄像头感知对温度场建模、分析与实时调节实例：美国实例：美国“智能过程制造（智能过程

5、制造（SPM）”计划，制氢工厂计划，制氢工厂1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景实例：德国实例：德国“数字工厂数字工厂”项目项目 生产规划产品规划产品设计试制量产使用服务数字工厂数字工厂1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景实例：欧洲实例：欧洲“Knowledge based Factory”项目项目1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景1.工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景报告内容报告内容01工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内工业互联网体系架构与内涵涵平台的核心关键技术平台的核心关键技术工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式结语结语02

6、0304052.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵摘自工业互联网平台白皮书（2017），工业互联网产业联盟2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵摘自工业互联网平台白皮书（2017），工业互联网产业联盟2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵从信息网络视角看，工业互联网是计算机网络在工业的延伸 按照计算机、网络、软件定义的思路，解构传统工业系统遵循灵活、开放、生态的原则，重新组织工业系统运行一、工业互联网平台是传统工业云平台的迭代升级 大量工业用户参与的软件生态二、工业互联网平台是新工业体系的“操作系统” 扁平、灵活、软件定义的组织架构三、工业互联网平台是

7、资源集聚共享的有效载体 各方资源汇聚，社会化协同生产四、工业互联网平台是打造制造企业竞争新优势的关键抓手 平台/生态成为企业垄断地位的标志2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵主要特征：主要特征：三元融合三元融合人行为模型工业过程模型信息系统模型时空关联时空关联实时反映工业过程的时空变化平行演进平行演进信息空间与物理空间同步演进 智能涌现智能涌现实现工业过程的自感知、自分析、自优化、自执行2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵主要特征：主要特征：三元融合三元融合人行为模型工业过程模型信息系统模型时空关联时空关联实时反映工业过程的时空变化平行演进平行演进信息空间与物理

8、空间同步演进 智能涌现智能涌现实现工业过程的自感知、自分析、自优化、自执行2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵网络空间体系架构和演进 时延敏感网络新架构及网络行为特征数据科学问题 多源异构、时空关联大数据分析网络空间安全问题 信息与物理一体化安全2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵企业内部：制造系统互联：各类制造设备互联管理控制互联：业务系统与控制系统互联跨企业间：跨企业间：产业链上下游企业互联，构成制造网络互联工业系统的需求：互联的最终目的是为智能决策提供支撑，进而实现工业过程的运行优化亟需大量与工业过程相关机理、运行、优化知识的高效获取、融合、处理与应用2.

9、工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵-202020252030主导技术：主导技术：数字化主导技术：主导技术：AI主导技术主导技术：互联网物联网制造信息空间制造物理空间 数字化深化应用-全过程的数字化集成当前状态当前目标互联智能互联智能-企业内互联-跨企业互联-生命周期互联未来目标自主自主智能智能-工况自感知-工艺自学习-装备自执行-系统自组织2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵现有工业控制系统特征：现有工业控制系统特征：智能：依靠人的编程输入，无法演进智能：依靠人的编程输入，无法演进通信通信计算：分布式采集计算：分布式采集-集中式计算集中式计算感知：仅可感知、检测过

10、程量感知：仅可感知、检测过程量“工业智能工业智能”特征特征1.系统自主学习自我优化能力系统自主学习自我优化能力2.以连接为特征的分布式计算能力以连接为特征的分布式计算能力3.跨媒体信息融合认知能力跨媒体信息融合认知能力人脑特征：人脑特征：1.智能发育智能发育2.神经网络神经网络3.视听触觉视听触觉2.工业工业互联网体系架构与内涵互联网体系架构与内涵现有工业互联网平台：现有工业互联网平台：仅提供信息技术支撑架构（末梢感知仅提供信息技术支撑架构（末梢感知+骨干神经）骨干神经）技术模式物联网、大数据、互联网、云计算个性化定制、远程监控、预测性维护、云制造报告内容报告内容01工业互联网的发展背景工业互

11、联网的发展背景工业互联网体系架构与内工业互联网体系架构与内涵涵平台的核心关键技术平台的核心关键技术工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式结语结语020304053.平台的核心关键技术平台的核心关键技术摘自工业互联网平台白皮书（2017），工业互联网产业联盟3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术设备、生产过程的泛在化感知：设备、生产过程的泛在化感知： 实现传感器、控制器、执行实现传感器、控制器、执行器互联通信的器互联通信的WSN技术：技术：工业应用的挑战：工业应用的挑战：抗干扰高实时低功耗工业应用的挑战：工业应用的挑战：WirelessHARTISA100.11aWIA-PAWIA-FA3.

12、平台的核心关键技术平台的核心关键技术面向流程工业泛在感知的低速、低功耗无线传感器网络技术。面向流程工业泛在感知的低速、低功耗无线传感器网络技术。在在801.15.4物理层基础上，实现自适应跳频，多跳高实时传输技术、高精度同步技术，使得数据物理层基础上，实现自适应跳频，多跳高实时传输技术、高精度同步技术，使得数据传输可靠性传输可靠性99%以上，网络功耗微安级。以上，网络功耗微安级。2011年年11月，月，IEC/TC65投票通过，成为投票通过，成为IEC国际标准。国际标准。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术3.

13、平台的核心关键技术平台的核心关键技术基于基于Internet的的TCP/IP架构实现对工厂管理网络、架构实现对工厂管理网络、控制网络、传感网络进行全面互联，并与控制网络、传感网络进行全面互联，并与Internet集成，实现无缝信息传输集成，实现无缝信息传输实现工厂全覆盖，管理和控制业务混流传输，并实现工厂全覆盖，管理和控制业务混流传输，并提供安全可靠保障的组网与传输技术提供安全可靠保障的组网与传输技术工业应用的挑战工业应用的挑战异构网络互联、高安全、管理流控制流混合异构网络互联、高安全、管理流控制流混合传输、控制业务毫秒级时延传输、控制业务毫秒级时延3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术IE

14、EE 802.1 Time-Sensitive Networking基于802.11无线网络实现管理业务与控制业务的混流传输，保障控制业务流的同步低时延通信；在802.11的MAC机制进行改进，借鉴Profinet的全网调度方法，通过对传输任务载止期的精细化调度保障传输时延；提出了802.1Qbu帧优先级和802.1Qbv传输调度两个标准补充，已经通过项目授权（PAR），正在技术研究阶段。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术ISA100.15 Wireless Backhaul Network基于远距离宽带无线技术实现现场传感网与工厂骨干控制网的互联，支撑现场感知数据回传到控制中心；设计了

15、回程网络的标准接口和管理架构，研发了多种无线网络共享频谱下的共存技术；2013年8月巴西油田RIO de Janeiro开展了面向油井远程测量的回程网络现场验证，70余家企业参与。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术工业软件定义网络（工业软件定义网络（SDN）技术）技术基于SDN技术实现工厂管理业务与控制业务的混流传输；针对工厂管理业务和控制业务特征，设计了基于流交换的处理核心和基于SDN的协同调度机制，形成了混流传输模式下的确定性传输保障技术体系；已研制出工业SDN交换机原型。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术提出提出了了Openflow的工业的工业SDN协议协议扩充扩充当前的Op

16、enflow协议的meter表是用于限流的简单协议，缺少对工业级实时保障的支撑；对Openflow协议提出修正草案，对meter表进行扩充，支持对每个流的优先级、带宽预留、截止期优化等QoS策略；与华为、信通院合作，在ONF基金会成立Openflow in Industry 工作组，讨论在下一版本中增加面向工业的协议修正。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术以模块化、服务化的模式，实现制造应用的动态自组织；提供数据管理、建模等基础服务，数据分析、仿真、优化等核心服务，支撑制造应用开发；工业应用的挑战。 嵌入式设备资源受限、服务高并发嵌入式设备资源受限、服务高并发性服务及时处理、动态服务组织

17、。性服务及时处理、动态服务组织。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术基于Web Service框架实现自动化设备数据与操作的封装，提供开放服务；以统一的Web Service 描述，兼容了工业领域原有的数据存储、报警事件、安全约束、历史访问等多种数据交换标准，实现了跨平台、跨应用的不同厂商设备的互操作；OPC UA标准受到了众多工业设备制造商支持，西门子、Matrikon、Softing等多家厂商提出了软件解决方案，并正在研发硬件连接网关产品。 基于基于OPC-UA的制造资源服务化接入的制造资源服务化接入 3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术 平台使能技术：具有容灾特性的服务总线平台使

18、能技术：具有容灾特性的服务总线 容灾特性面向互联网的不稳定性，研究基于排产计划的系统模型片段和关联生产数据片段的预载、缓存机制高效压缩传输方法轻量级高强度加密机制在优化利用有限网络带宽的同时充分考虑移动设备能量受限的特点，研究高效节能的数据压缩传输算法。复杂的加密算法会造成移动终端能耗加大，研究支持低能耗、高加密强度的算法是要解决的难题之一。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术支持实时增量数据的组织支持实时增量数据的组织 高速集成接口及增量存储规范； 数据业务关联关系模型； 数据集成安全规范。 数据管理技术：实时增量工业大数据处理技术数据管理技术：实时增量工业大数据处理技术工业大数据处理技

19、术工业大数据处理技术 轻量级大规模数据索引技术； 基于内存的高速实时流数据处理方法； 工业流数据过滤及回归算。3.平台的核心关键技术平台的核心关键技术面向工厂面向工厂/车间规划设计车间规划设计 布局优化计算模型、工位平衡分析模型、物流路径重构优化模型 工业数据建模和分析技术：数字工厂建模与仿真工业数据建模和分析技术：数字工厂建模与仿真分析分析面向生产过程精益管控面向生产过程精益管控 产品模型、工艺模型、设备模型、业务模型等生产模型 面向虚实融合与数据驱动应用面向虚实融合与数据驱动应用 虚实融合数据总线、模型驱动引擎、虚拟传感器建模、多模态数据集成 VR、AR等技术应用于实操培训、生产监控、维修

20、指导、智能仓储等。报告内容报告内容01工业互联网的发展背景工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内工业互联网体系架构与内涵涵平台的核心关键技术平台的核心关键技术工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式结语结语020304054.工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式工业互联网推动智能制造三大集成、引领工业互联网推动智能制造三大集成、引领“互联制造互联制造”新模式新模式4.工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式开展联合研发降低研发成本开展联合研发降低研发成本通过高端专业软件共享，降低企业研发资金投入通过仿真分析，缩短研制周期，降低研发成本参与研发范围更为广泛，利于问题的解决对企业数据资产数

21、据分析，为产品改进提供依据4.工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式通过设备租赁服实现由卖设备到卖服务的转变通过将备件与主机绑定的方式增加来自备件销售的利润通过提供增值运维服务，提升产品的利润率通过众包众维服务，可大幅节省装备企业建立维修站的成本。4.工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式通过富裕生产资源的租赁，提高设备利用率。通过生产众包使产业链的专业化分工趋向更为合理。基于公有云的精益化管控服务有效提升中小企业的精细化管理水平，增强整个产业竞争力。基于私有云的精细化管控服务有效的降低了企业IT部署及维护成本，同时保障了信息安全。4.工业互联网的应用范式工业互联网的应用范式通过集中采购，

22、降低原材料、配套件的采购成本。通过生产联动增强上下游企业的关联度，降低整个产业链的库存，减少现金流。众储模式充分整合仓储资源，降低企业仓储成本。众运模式使得物流成本即低、效率又高且环保节能。5.结语结语一、工业互联网不仅是一张信息网，是互联的工业系统。一、工业互联网不仅是一张信息网，是互联的工业系统。二、工业系统必将由二、工业系统必将由“信息网络支撑的互联智能信息网络支撑的互联智能”向向“知识驱动的自知识驱动的自主智能主智能”发展。发展。 三、现有工业互联网平台主要关注信息技术支撑架构。三、现有工业互联网平台主要关注信息技术支撑架构。四、为支撑四、为支撑“自主智能自主智能”模式，大量制造工艺知

23、识亟待挖掘，并通过模式，大量制造工艺知识亟待挖掘，并通过工业互联网实现知识自动化。工业互联网实现知识自动化。PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文下载： 试卷下载： 教案下载： PPT论坛： THANKS仅做学习交流，谢谢！仅做学习交流，谢谢！语文：初一新生使用的是教育部编写的教材，也称“部编”教材。“部编本”是指由教育部直接组织编写的教材。“部编本”除了语文，还有德育和历史。现有的语文教材，小学有12种版本，初中有8种版本。这些版本现在也都做

24、了修订，和“部编本”一同投入使用。“部编本”取代原来人教版，覆盖面比较广，小学约占50%，初中约占60%。今秋，小学一年级新生使用的是语文出版社的修订版教材，还是先学拼音，后学识字。政治：小学一年级学生使用的教材有两个版本，小学一年级和初一的政治教材不再叫思想品德，改名为道德与法治。历史：初一新生使用华师大版教材。历史教材最大的变化是不再按科技、思想、文化等专题进行内容设置，而是以时间为主线，按照历史发展的时间顺序进行设置。关于部编版，你知道多少？为什么要改版？跟小编一起来了解下吧！一新教材的五个变化一、入学以后先学一部分常用字，再开始学拼音。汉字是生活中经常碰到的，但拼音作为一个符号，在孩子

25、们的生活中接触、使用都很少，教学顺序换一换，其实是更关注孩子们的需求了。先学一部分常用常见字，就是把孩子的生活、经历融入到学习中。二、第一册识字量减少，由400字减少到300字。第一单元先学40个常用字，比如“地”字，对孩子来说并不陌生，在童话书、绘本里可以看到，电视新闻里也有。而在以前，课文选用的一些结构简单的独体字，比如“叉”字，结构比较简单，但日常生活中用得不算多。新教材中，增大了常用常见字的比重，减少了一些和孩子生活联系不太紧密的汉字。三、新增“快乐阅读吧”栏目，引导学生开展课外阅读。教材第一单元的入学教育中，有一幅图是孩子们一起讨论西游记等故事，看得出来，语文学习越来越重视孩子的阅读

26、表达，通过读故事、演故事、看故事等，提升阅读能力。入学教育中第一次提出阅读教育，把阅读习惯提升到和识字、写字同等重要的地位。四、新增“和大人一起读”栏目，激发学生的阅读兴趣，拓展课外阅读。有家长担心会不会增加家长负担，其实这个“大人”包含很多意思，可以是老师、爸妈、爷爷、奶奶、外公、外婆等，也可以是邻居家的小姐姐等。每个人讲述一个故事，表达是不一样的，有人比较精炼，有人比较口语化，儿童听到的故事不同，就会形成不同的语文素养。五、语文园地里，新增一个“书写提示”的栏目。写字是有规律的，一部分字有自己的写法，笔顺都有自己的规则，新教材要求写字的时候，就要了解一些字的写法。现在信息技术发展很快，孩子

27、并不是只会打字就可以，写字也不能弱化。二为什么要先识字后学拼音？一位语文教研员说，孩子学语文是母语教育，他们在生活中已经认了很多字了，一年级的识字课可以和他们之前的生活有机结合起来。原先先拼音后识字，很多孩子觉得枯燥，学的时候感受不到拼音的用处。如果先接触汉字，小朋友在学拼音的过程中会觉得拼音是有用的，学好拼音是为了认识更多的汉字。还有一位小学语文老师说：“我刚刚教完一年级语文，先学拼音再识字，刚进校门的孩子上来就学，压力会比较大，很多孩子有挫败感，家长甚至很焦急。现在让一年级的孩子们先认简单的字，可以让刚入学的孩子们感受到学习的快乐，消除他们害怕甚至恐惧心理。我看了一下网上的新教材，字都比较

28、简单，很多小朋友都认识。”语文：初一新生使用的是教育部编写的教材，也称“部编”教材。“部编本”是指由教育部直接组织编写的教材。“部编本”除了语文，还有德育和历史。现有的语文教材，小学有12种版本，初中有8种版本。这些版本现在也都做了修订，和“部编本”一同投入使用。“部编本”取代原来人教版，覆盖面比较广，小学约占50%，初中约占60%。今秋，小学一年级新生使用的是语文出版社的修订版教材，还是先学拼音，后学识字。政治：小学一年级学生使用的教材有两个版本，小学一年级和初一的政治教材不再叫思想品德，改名为道德与法治。历史：初一新生使用华师大版教材。历史教材最大的变化是不再按科技、思想、文化等专题进行内

29、容设置，而是以时间为主线，按照历史发展的时间顺序进行设置。关于部编版，你知道多少？为什么要改版？跟小编一起来了解下吧！一新教材的五个变化一、入学以后先学一部分常用字，再开始学拼音。汉字是生活中经常碰到的，但拼音作为一个符号，在孩子们的生活中接触、使用都很少，教学顺序换一换，其实是更关注孩子们的需求了。先学一部分常用常见字，就是把孩子的生活、经历融入到学习中。二、第一册识字量减少，由400字减少到300字。第一单元先学40个常用字，比如“地”字，对孩子来说并不陌生，在童话书、绘本里可以看到，电视新闻里也有。而在以前，课文选用的一些结构简单的独体字，比如“叉”字，结构比较简单，但日常生活中用得不算

30、多。新教材中，增大了常用常见字的比重，减少了一些和孩子生活联系不太紧密的汉字。三、新增“快乐阅读吧”栏目，引导学生开展课外阅读。教材第一单元的入学教育中，有一幅图是孩子们一起讨论西游记等故事，看得出来，语文学习越来越重视孩子的阅读表达，通过读故事、演故事、看故事等，提升阅读能力。入学教育中第一次提出阅读教育，把阅读习惯提升到和识字、写字同等重要的地位。四、新增“和大人一起读”栏目，激发学生的阅读兴趣，拓展课外阅读。有家长担心会不会增加家长负担，其实这个“大人”包含很多意思，可以是老师、爸妈、爷爷、奶奶、外公、外婆等，也可以是邻居家的小姐姐等。每个人讲述一个故事，表达是不一样的，有人比较精炼，有

31、人比较口语化，儿童听到的故事不同，就会形成不同的语文素养。五、语文园地里，新增一个“书写提示”的栏目。写字是有规律的，一部分字有自己的写法，笔顺都有自己的规则，新教材要求写字的时候，就要了解一些字的写法。现在信息技术发展很快，孩子并不是只会打字就可以，写字也不能弱化。二为什么要先识字后学拼音？一位语文教研员说，孩子学语文是母语教育，他们在生活中已经认了很多字了，一年级的识字课可以和他们之前的生活有机结合起来。原先先拼音后识字，很多孩子觉得枯燥，学的时候感受不到拼音的用处。如果先接触汉字，小朋友在学拼音的过程中会觉得拼音是有用的，学好拼音是为了认识更多的汉字。还有一位小学语文老师说：“我刚刚教完一年级语文，先学拼音再识字，刚进校门的孩子上来就学，压力会比较大，很多孩子有挫败感，家长甚至很焦急。现在让一年级的孩子们先认简单的字，可以让刚入学的孩子们感受到学习的快乐，消除他们害怕甚至恐惧心理。我看了一下网上的新教材，字都比较简单，很多小朋友都认识。”