工业互联网作为新型工业化的战略性基础设施，是第四次工业革命的重要基石，其出现是工业乃至人类社会发展的必然结果。本书从工业互联网的起源﹑概念等角度切入，对工业互联网基础、技术、平台和应用等方面进行了深入分析，汇集了众多典型的工业互联网平台与应用实践案例，并设计了相关基础实验，帮助读者理解工业互联网的概念，了解工业互联网当前的发展趋势，重点掌握工业互联网平台重要技术与基本使用方法，且能够进行基础的工业APP 开发。
本书可作为应用型本科院校智能制造、工业互联网、物联网工程相关专业的教材，也可作为高校研究生、政府工作人员、企业技术人员理解和学习工业互联网平台与工业APP 的参考书。

工业互联网作为新型工业化的战略性基础设施，是第四次工业革命的重要基石，其出现是工业乃至人类社会发展的必然结果。本书从工业互联网的起源﹑概念等角度切入，对工业互联网基础、技术、平台和应用等方面进行了深入分析，汇集了众多典型的工业互联网平台与应用实践案例，并设计了相关基础实验，帮助读者理解工业互联网的概念，了解工业互联网当前的发展趋势，重点掌握工业互联网平台重要技术与基本使用方法，且能够进行基础的工业APP 开发。

随着互联网等新一代信息通信技术的飞速发展，人类社会的生活方式正发生着极大的变化，并通过技术创新和模式创新持续影响着实体经济领域，为传统制造业的转型升级带来了巨大机遇。工业互联网作为新一代信息技术与工业系统深度融合的产物，已成为推动智能制造发展的关键基础设施。工业互联网与传统互联网在功能和定位上存在显著差异，工业互联网基于物联网技术，能够全面、深入地感知和监控制造过程中的物理细节，实现信息的实时采集和监控；基于互联网技术打破信息孤岛，实现信息资源的跨领域协同与开放共享；基于大数据技术对海量数据进行深度分析和挖掘，提取有价值的信息，为决策提供有力支持。工业互联网集成了云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能、区块链等众多新兴技术，是连接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施。
工业互联网作为推动智能制造、寻求国家经济新增长点的关键力量，已成为国际社会的共同选择。从美国的“先进制造业战略计划”到德国的“工业4.0”，再到日本的“互联工业”、英国的“高价值制造战略”，以及法国的“未来工业”，全球主要的经济大国和制造业强国都在积极布局，积极推动制造业的转型升级，以应对新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起。我国政府高度重视工业互联网的发展，自2018 年以来，工业互联网已连续七年被写入政府工作报告。经过不懈努力，我国工业互联网发展取得了显著成效，网络支撑能力显著提升，低时延、广覆盖、高可靠的工业互联网网络体系正加速构建，为智能制造提供了坚实的网络基础；平台带动效应不断增强，智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式不断涌现，极大地推动了制造业的转型升级；安全保障体系加快构筑，国家、省、企业三级联动的工业互联网安全监测平台逐步建立，为工业互联网的安全稳定运行提供了有力保障。
本书的编写团队由从事工业互联网平台、物联网芯片、建模仿真、工业控制和数字孪生等教学与研究的高校教师组成。基于编者长期的教学研究与社会实践经验，本书围绕工业互联网平台与工业APP 的核心内容，系统全面地阐述了工业互联网的基础理论、关键技术、实践案例及基础实验，旨在为读者提供全面、系统、深入的工业互联网学习材料，为深入学习工业互联网平台与工业APP 奠定坚实的基础。
本书共8 章，旨在系统介绍工业互联网平台与工业APP 的基础理论、关键技术、实践应用及未来展望。第1 章从工业互联网的起源讲起，明确工业互联网的概念，并深入探讨其与智能制造之间的紧密联系，为读者构建工业互联网的宏观认识。第2 章详细介绍工
业互联网的体系架构、标准体系及标识解析等基础知识，为读者提供工业互联网的框架性理解。第3 章从工业互联网基础技术、使能技术和安全技术三个方面入手，分别介绍工业智能感知技术、工业网络连接技术、工业大数据技术、云计算技术、建模仿真技术及工业互联网安全技术，深入分析这些技术在工业互联网中的应用与影响。第4 章明确工业互联网平台的定义、特征、定位、作用和价值，详细解读工业互联网平台的功能架构，介绍国内外典型的工业互联网平台及其应用案例，并设计了工业互联网平台系统操作实验，帮助读者深入理解平台操作。第5 章首先明确边缘计算的定义与特点，进而分析边缘计算与工业互联网平台、云计算、区块链、智能制造之间的关系，介绍边缘计算的关键技术，通过离散制造业和流程行业的实践案例展示其应用，并设计了数据采集与可视化实验，使读者能够直观感受边缘计算的应用效果。第6 章聚焦工业互联网平台层的重要技术，包括工业数据管理与分析、工业数据建模和数字孪生等，旨在帮助读者理解工业互联网平台层的技术支撑，并设计了数据处理与集成实验，加深读者对技术实践的理解。第7 章首先明确工业APP 的定义、分类、典型特征和价值，然后分析工业APP 与消费APP、工业软件、工业互联网平台之间的关系，详细介绍了工业APP 开发的基本流程、层次、技术路径、技术架构和关键技术，并通过产品信息追溯APP 的开发实验，让读者亲身体验工业APP 的开发过程。第8 章总结工业互联网平台和工业APP 的应用模式，并对工业互联网的未来发展趋势进行展望，引导读者进行前瞻性的思考。
本书的编写过程自大纲的初步确立，到内容的深入细化，再到多轮次的精心修改，均得到了多方专家与机构的悉心指导与鼎力支持。在此，特向中国机械工业教育协会智能制造工程专业委员会、机械工业出版社、上海犀浦智能系统有限公司，以及同济大学陈明教授和陈云教授表达最诚挚的谢意。特别要提及的是，在本书的实验设计环节，上海犀浦智能系统有限公司提供了全方位的支持，使本书能够构建出贴近实际应用场景的实验案例，为读者提供更为直观、深入的学习体验。此外，由于工业互联网的交叉性、广泛性和新颖性等特点，本书的编写参考了大量文献，这些文献凝聚了众多学者和从业者的智慧与心血。在此对上述涉及人员一并表示衷心的感谢。
本书力求全面、系统、深入地介绍工业互联网平台与工业APP 的基础理论、关键技术及实践应用。然而，工业互联网作为一

高等院校教师

目　录
大纲
前言
第1章 工业互联网概述 1
1.1 工业互联网的起源 1
1.1.1 工业互联网的诞生 1
1.1.2 国外工业互联网的发展 2
1.1.3 国内工业互联网的发展 4
1.2 工业互联网的概念 5
1.2.1 工业互联网的定义与特征 5
1.2.2 工业互联网的内涵与意义 6
1.3 工业互联网与智能制造 8
1.3.1 智能制造概述 8
1.3.2 工业互联网与智能制造的关系 9
习题 10
第2章 工业互联网基础 11
2.1 工业互联网的体系架构 11
2.1.1 工业互联网体系架构1.0 11
2.1.2 工业互联网体系架构2.0 12
2.2 工业互联网标准体系 22
2.2.1 工业互联网标准体系结构 22
2.2.2 工业互联网标准体系框架 23
2.2.3 工业互联网标准体系建设内容 23
2.3 工业互联网标识解析 32
2.3.1 标识解析体系 32
2.3.2 功能架构 34
2.3.3 标识解析应用 37
习题 42
第3章 工业互联网技术 43
3.1 工业互联网基础技术 43
3.1.1 工业智能感知 43
3.1.2 工业网络连接 48
3.2 工业互联网使能技术 60
3.2.1　工业大数据 60
3.2.2　云计算 65
3.2.3　建模仿真 69
3.2.4　人工智能 73
3.3 工业互联网安全技术 76
3.3.1　工业互联网安全辨析 76
3.3.2　工业互联网安全风险 78
3.3.3　工业互联网安全框架 82
习题 85
第4章 工业互联网平台基础 86
4.1 工业互联网平台概述 86
4.1.1　工业互联网平台的定义与特征 86
4.1.2　工业互联网平台的定位与作用 87
4.1.3　工业互联网平台的价值 88
4.2 工业互联网平台功能架构 92
4.2.1　总体功能架构 92
4.2.2　边缘层 93
4.2.3　基础设施层 95
4.2.4　平台层 96
4.2.5　应用层 98
4.3 国内外工业互联网平台 100
4.3.1　国外典型工业互联网平台 100
4.3.2　国内典型工业互联网平台 103
4.4 实验：工业互联网平台系统操作 109
习题 117
第5章 边缘计算 118
5.1 边缘计算概述 118
5.1.1　边缘计算的定义与特点 118
5.1.2　边缘计算与工业互联网平台 120
5.1.3　边缘计算与云计算 121
5.1.4　边缘计算与区块链 122
5.1.5　边缘计算与智能制造 125
5.2 边缘计算关键技术 126
5.2.1　计算任务卸载 126
5.2.2　边缘缓存 127
5.2.3　边缘数据管理与分析 130
5.2.4　边缘人工智能 132
5.2.5　云边协同 134
5.3 边缘计算应用 138
5.3.1　在离散制造业中的应用 138
5.3.2　在流程行业中的应用 142
5.4 实验：数据采集与可视化 145
习题 149
第6章 平台层的重要技术 150
6.1 工业数据管理与分析 150
6.1.1　数据预处理 150
6.1.2　时序数据 153
6.1.3　数据处理 155
6.1.4　数据可视化 156
6.1.5　工业机器学习与智能认知 158
6.2 工业数据建模 159
6.2.1　信息模型 159
6.2.2　机理和数据模型 162
6.2.3　人工智能大模型 165
6.2.4　业务模型 168
6.3 数字孪生 169
6.3.1　数字孪生的定义与内涵 169
6.3.2　工业数字孪生功能架构 171
6.3.3　数字孪生技术 172
6.4 实验：数据处理与集成 176
习题 180
第7章 工业APP 181
7.1 工业APP概述 181
7.1.1　工业APP的定义与分类 181
7.1.2　工业APP的典型特征 183
7.1.3　工业APP辨析 184
7.1.4　工业APP的价值 188
7.2 工业APP开发 190
7.2.1　工业APP开发的基本流程 190
7.2.2　工业APP开发层次、技术路径与技术架构 192
7.2.3　工业APP开发关键技术 194
7.3 实验：产品信息追溯APP的开发 201
习题 206
第8章 工业互联网应用与展望 207
8.1 工业互联网平台应用模式 207
8.1.1　智能化制造 208
8.1.2　网络协同化 210
8.1.3　个性化定制 212
8.1.4　服务化延伸 214
8.1.5　产融结合 215
8.2 工业APP应用模式 216
8.2.1　面向高附加值产品 217
8.2.2　面向高重复度连续工业改善“1%” 220
8.2.3　依托工业软件平台和领域APP的知识驱动 223
8.2.4　特定领域深耕 226
8.3 工业互联网展望 228
习题 232
参考文献 233
知识图谱