為什么要寫這本書
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合。隨著中國智能制造、德國工業(yè)4.0、美國先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃等一系列國家戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為全球工業(yè)體系“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型升級”的重要推手。將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理及服務(wù)運(yùn)維等全流程各個(gè)環(huán)節(jié)，用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、資源高效利用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式由生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變，從而構(gòu)建服務(wù)驅(qū)動(dòng)型的新工業(yè)生態(tài)體系。
近年來，受益于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的加持，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入新階段，人們逐漸意識(shí)到由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)催生的新商業(yè)模式所帶來的巨大價(jià)值，機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型的結(jié)合與碰撞為化解復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性、發(fā)掘洞見、企業(yè)決策，提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐和新的引擎動(dòng)能。
這種趨勢和共識(shí)并非一蹴而就的。記得2011年前后，筆者在從事工業(yè)自動(dòng)化測試和控制方面的工作，當(dāng)時(shí)針對大型裝備如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、軌道交通設(shè)施，為保障它們的正常運(yùn)行，避免故障意外停機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷所帶來的影響和損失，我們會(huì)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，即通過裝備自身的通用控制器或加裝的傳感器來采集數(shù)據(jù)，對設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行不間斷的監(jiān)控。采集的數(shù)據(jù)在本地或上傳到服務(wù)器進(jìn)行分析，并根據(jù)設(shè)定的門限閾值預(yù)警，整個(gè)過程簡單地歸納為“采集-分析-可視化-決策”，現(xiàn)在想來這應(yīng)該就是早期工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的雛形。事實(shí)上，無論是流程行業(yè)還是離散行業(yè)，這些工作一直在進(jìn)行著，只是當(dāng)時(shí)還沒有形成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念。
2012年工業(yè)巨頭通用電氣公司基于其在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是電力、航空、醫(yī)療、能源方面的深厚積累，首次提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，并于2014年聯(lián)合多家行業(yè)龍頭企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，旨在加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2015年我國提出智能制造戰(zhàn)略，傳統(tǒng)行業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域的頭部企業(yè)紛紛開始工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目試點(diǎn)，期望能夠及時(shí)布局，保持自己在行業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢。同時(shí)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展，工廠之外的智慧樓宇、城市管理、物流運(yùn)輸、智能倉儲(chǔ)、公共交通等領(lǐng)域亦產(chǎn)生了大量工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。
從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)技術(shù)支撐體系來看，它涉及傳感器感知、泛在網(wǎng)絡(luò)連接、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、工業(yè)數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等眾多前沿技術(shù)領(lǐng)域，并且與工業(yè)自動(dòng)化密切相關(guān)，這使得它成為當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域熱門的課題。本質(zhì)上還是“采集-分析-可視化-決策”，只是每個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容都發(fā)生了巨大變化。首先，數(shù)據(jù)采集的范圍顯著擴(kuò)大，從設(shè)備擴(kuò)展到人及一切生產(chǎn)要素，并強(qiáng)調(diào)打通信息孤島，通過接口和系統(tǒng)集成的方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，將強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)屬性的數(shù)據(jù)與其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)。其次，數(shù)據(jù)分析處理的手段更加豐富，處理能力增強(qiáng)，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的普及，加速了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)應(yīng)用的步伐，以前在單機(jī)上做的數(shù)據(jù)分析與可視化，現(xiàn)在搬到了云上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和算力大幅提升，很多限制已消除。再次，決策依據(jù)和手段變多，數(shù)據(jù)采集維度和分析方法增加，運(yùn)營技術(shù)（OT）與信息技術(shù)（IT）融合，使得決策更加準(zhǔn)確，同時(shí)人工智能（AI）數(shù)據(jù)模型在特定場景取得的成效也幫助化解了復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。
盡管工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)備受關(guān)注，但是它的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，直到今天依然面臨著很多挑戰(zhàn)。在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為重要使能手段，其目標(biāo)主要是幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，被寄予厚望，人們篤信未來工廠一定會(huì)實(shí)現(xiàn)整廠智能。在制造業(yè)、電力能源等特定領(lǐng)域，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已證明其巨大價(jià)值，同時(shí)我們?nèi)詰?yīng)清醒地看到，在很多應(yīng)用場景下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)深陷試點(diǎn)困境，無法規(guī)�；瘧�(yīng)用。
陷入試點(diǎn)困境的原因有很多，常見的情況如下。試點(diǎn)的投入成本可見，但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿運(yùn)營管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，效能難以量化，只有通過長期的數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用才能體現(xiàn)，短期收益不明顯，造成商業(yè)價(jià)值難以估量。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)范疇非常廣，對于資源有限和能力欠缺的企業(yè)，顯得過于復(fù)雜并且技術(shù)難度大，難以實(shí)施。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在企業(yè)內(nèi)部需要各業(yè)務(wù)部門密切配合項(xiàng)目決策，對外需要生態(tài)圈內(nèi)合作伙伴相互協(xié)作，企業(yè)管理層目前只關(guān)注到短期降本增效等商業(yè)價(jià)值，缺乏長遠(yuǎn)的數(shù)字化戰(zhàn)略。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是技術(shù)創(chuàng)新，其更重要的價(jià)值在于應(yīng)用創(chuàng)新，僅靠頂層數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢只會(huì)停留在技術(shù)層面，無法打破工業(yè)各垂直細(xì)分領(lǐng)域的“潛規(guī)則”并深入探尋業(yè)務(wù)場景的本質(zhì)需求。相比互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)場景，物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)場景存在巨大差異，專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)（Know-How）仍然在工業(yè)本身，工業(yè)領(lǐng)域每個(gè)垂直行業(yè)的工程師都積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。相對于各種炫酷的算法和創(chuàng)新技術(shù)，工業(yè)更加關(guān)心穩(wěn)定、可靠、成熟的落地案例，獲得的收益，持續(xù)的高效率和低成本以及高質(zhì)量。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是運(yùn)營技術(shù)（Operation Technology，OT）與信息技術(shù)（Information Technology，IT）融合的具體實(shí)現(xiàn)。長期以來，OT與IT之間存在斷層現(xiàn)象，相互隔離，各自的崗位有著不同的目標(biāo)，所掌握的技能也截然不同，兩者之間的鴻溝阻礙了企業(yè)充分利用已掌握但尚待發(fā)掘價(jià)值的重要信息。OT與IT的融合并非易事，企業(yè)需要有效的人才支撐和組織保障，以推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)施。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迫切需要對OT與IT兩個(gè)大方向均有深刻理解，即擁有全局觀和視角的復(fù)合型人才，或是同一組織中OT與IT的專業(yè)技術(shù)人才能夠順暢溝通。由于目前這方面的人才還很稀缺，也急需有針對性的專業(yè)圖書和課程來培訓(xùn)相應(yīng)人才，因此筆者產(chǎn)生了寫這本書的想法。筆者在撰寫過程中也非常重視這一點(diǎn)，沒有停留在簡單的技術(shù)堆疊和教科書式的內(nèi)容講解上，在系統(tǒng)化介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)，針對每一個(gè)具體環(huán)節(jié)，力圖準(zhǔn)確闡述實(shí)際場景落地過程中所遇到的問題和解決思路。
讀者對象
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的OT開發(fā)和產(chǎn)品人員。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的IT開發(fā)和產(chǎn)品人員。
垂直行業(yè)解決方案架構(gòu)師和市場人員。
正在尋求OT與IT融合以推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的管理決策人員。
咨詢顧問和投資人員。
相關(guān)專業(yè)的高等院校師生。
本書特色
本書從平臺(tái)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐3個(gè)維度系統(tǒng)闡述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。筆者擁有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)領(lǐng)域十余年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，并且比較幸運(yùn)地在其發(fā)展早期，通過一些項(xiàng)目的場景落地和快速迭代，對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有了一個(gè)循序漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)過程，并形成了自己的見解。筆者在負(fù)責(zé)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體應(yīng)用方案架構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能梳理定義的過程中，經(jīng)歷了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從規(guī)劃到實(shí)施落地的各個(gè)階段，因此得以對組織能力和技術(shù)體系架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)思考。
書中重點(diǎn)圍繞工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)，從感知層、邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)連接、平臺(tái)再到應(yīng)用，對各個(gè)層級的技術(shù)原理、技術(shù)路線進(jìn)行深入的講解，結(jié)合業(yè)務(wù)場景對技術(shù)選型進(jìn)行深入分析，從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，分享在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建過程中有哪些潛在的風(fēng)險(xiǎn)、踩過的坑、不同條件下什么因素占主導(dǎo)地位。
對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而言，成功沒有捷徑，雖然某些業(yè)務(wù)場景從原理上可能一句話足以概括，但背后的影響因素，技術(shù)的、組織的、市場的、地域的、法規(guī)的、人性的，任何一個(gè)細(xì)節(jié)都有可能左右項(xiàng)目的結(jié)果。本書雖然側(cè)重技術(shù)和架構(gòu)講解，但是通過提問形式的開放式話題，探討了商業(yè)層面、組織層面、實(shí)施層面以及市場競爭層面的影響，帶領(lǐng)讀者思考如何在這波數(shù)字化浪潮中，根據(jù)企業(yè)自身的特點(diǎn)，利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造價(jià)值。
如何閱讀本書
本書分為8章。
第1章介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景，闡述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和本質(zhì)，對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)進(jìn)行討論，幫助讀者理解智能制造、工業(yè)4.0、OT和IT融合以及企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型等理念和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系。
第2章介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，從業(yè)務(wù)視角出發(fā)，到體系架構(gòu)的構(gòu)建，從感知層、邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)連接、平臺(tái)到應(yīng)用，探討工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系搭建過程中的效率和投入問題，以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢，幫助讀者建立大局觀和框架意識(shí)。
第3～7章分別介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)涉及的各個(gè)主題。第3章介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知，第4章介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接，第5章介紹邊緣計(jì)算，第6章介紹云計(jì)算，第7章介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。每章除了從技術(shù)角度詳細(xì)闡述各知識(shí)點(diǎn)，還著重說明了技術(shù)應(yīng)用背后的發(fā)展脈絡(luò)、合理性與局限性、所能解決的問題及帶來的價(jià)值。
第8章分享幾個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過服務(wù)于業(yè)務(wù)場景形成閉環(huán)。這些案例均有一定的代表性，聚焦于解決具體的問題，會(huì)讓讀者深刻體會(huì)實(shí)施過程中所遇到的挑戰(zhàn)。
勘誤和支持
由于筆者的水平有限，編寫時(shí)間倉促，書中難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或者不準(zhǔn)確的地方，懇請讀者批評指正。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及的知識(shí)體系龐大，筆者也只是實(shí)踐了其中一部分，時(shí)至今日，仍有一些認(rèn)知停留于淺層。希望此書能成為一座溝通的橋梁，讓筆者和讀者在探討中對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，并將這些認(rèn)識(shí)更好地應(yīng)用于各自的項(xiàng)目中。