總序一工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式。它以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，通過對人、機(jī)、物全面連接，變革傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，構(gòu)建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，對提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平、促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實體經(jīng)濟(jì)深度融合、引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要作用。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)叢書是中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院與華中科技大學(xué)出版社共同發(fā)起，為服務(wù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展國家重大戰(zhàn)略，貫徹落實深化互聯(lián)網(wǎng)＋先進(jìn)制造業(yè) 第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo) 等國家政策，面向世界科技前沿、面向國家經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場和國防建設(shè)重大需求，精準(zhǔn)策劃匯集中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)的一套原創(chuàng)科技著作。叢書立足國際視野，聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國際學(xué)術(shù)前沿和技術(shù)難點，助力我國制造業(yè)發(fā)展和高端人才培養(yǎng)，展現(xiàn)了我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前沿科技領(lǐng)域取得的自主創(chuàng)新研究成果，充分體現(xiàn)了權(quán)威性、原創(chuàng)性、先進(jìn)性、國際性、實用性等特點。為此，向為叢書出版付出聰明才智和辛勤勞動的所有科技工作人員表示崇高的敬意！中國正處在舉世矚目的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展階段，應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)振興我國制造業(yè)天地廣闊，大有可為！叢書主要匯集高校和科研院所的科研成果及企業(yè)的工程應(yīng)用成果。熱切希望我國IT人員與企業(yè)工程技術(shù)人員密切合作，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺落地生根。期望叢書絢麗的科技之花在祖國大地上結(jié)出豐碩的工程應(yīng)用之果，為制造強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)作出新的、更大的貢獻(xiàn)。中國工程院院士中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院技術(shù)專家委員會主任北京化工大學(xué)教授高金吉2023年5月前言隨著以人、機(jī)、物互聯(lián)為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速興起，作為智能制造靈魂的工業(yè)軟件覆蓋了產(chǎn)品的設(shè)計、制造、運維以及平臺支撐等多個方面，具有領(lǐng)域機(jī)理高度相關(guān)、模型關(guān)系耦合多樣、處理過程動態(tài)多變等特點，使得工業(yè)軟件的開發(fā)、應(yīng)用和運維都非常困難。從計算思維來說，軟件構(gòu)造的核心思想是分而治之，因此在體現(xiàn)工業(yè)核心要素的分解基礎(chǔ)上各自架構(gòu)實現(xiàn)，然后交互集成，是工業(yè)軟件構(gòu)造的主要技術(shù)路線。從工業(yè)軟件面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，工業(yè)軟件構(gòu)造可以分為物理世界數(shù)字化、數(shù)字要素網(wǎng)聯(lián)化、要素處理智能化、虛實交互融合化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本書從數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、集成化等方面展開工業(yè)軟件構(gòu)造的介紹，主要思想可以總結(jié)為以下幾點：(1) 以物聯(lián)數(shù)據(jù)為驅(qū)動模型(數(shù)字化)。工業(yè)軟件構(gòu)造時首先要實現(xiàn)業(yè)務(wù)的數(shù)字化，需要構(gòu)建覆蓋人員、設(shè)備、物料、工藝、產(chǎn)品等多維度動態(tài)的信息表征模型。(2) 以廣義互聯(lián)為計算架構(gòu)(網(wǎng)聯(lián)化)。在工業(yè)要素廣泛互聯(lián)的架構(gòu)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)人員協(xié)聯(lián)、機(jī)器互聯(lián)、物料關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)多要素及其關(guān)系的映射及組織管理。(3) 以工業(yè)機(jī)理為知識核心(智能化)。利用算法、規(guī)則、模型等方式的綜合計算推理，實現(xiàn)工業(yè)軟件在工業(yè)機(jī)理基礎(chǔ)上的智能高效處理。(4) 以多元協(xié)同為交互框架(集成化)。在集成多業(yè)務(wù)主體、多物聯(lián)設(shè)備、多狀態(tài)物料、可變粒度模型基礎(chǔ)上開展集成，實現(xiàn)數(shù)字空間到物理空間的交互融合。本書從制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型出發(fā)，分析了智能互聯(lián)時代的工業(yè)軟件特點以及面臨的挑戰(zhàn)，面向工業(yè)軟件研發(fā)，從計算、信息、算法三個維度構(gòu)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的工業(yè)軟件構(gòu)造方法框架，并利用不同層次互操作機(jī)制實現(xiàn)交互集成，同時重點闡述了計算、信息、算法、集成等方面的軟件主流技術(shù)和前沿發(fā)展趨勢。本書面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主流云邊端計算架構(gòu)，結(jié)合工業(yè)軟件的云服務(wù)平臺、邊緣計算系統(tǒng)以及智能應(yīng)用軟件等典型項目，基于開展的航天、船舶、航空等工業(yè)軟件的協(xié)同設(shè)計、異地制造、供應(yīng)鏈服務(wù)平臺等構(gòu)造實踐，闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下工業(yè)軟件的計算方法和構(gòu)造實踐，并討論工業(yè)軟件的開源生態(tài)及發(fā)展途徑。本書由蔡鴻明、于晗、沈冰清、胡畔合著，其中蔡鴻明撰寫了第1章，第2章2.1、2.2、2.3節(jié)，以及第3章；沈冰清撰寫了第2章2.4節(jié)以及第9章；胡畔撰寫了第4章；于晗撰寫了第5、7章；熊熙瑞參與撰寫第6章，王鈺霄參與撰寫第8章8.1、8.2節(jié)，朱敏參與撰寫第8章8.3節(jié)；姜麗紅、曾宇欣、潘子奕為本書提供了許多支持和幫助。在此衷心感謝各位參與撰寫的老師和同學(xué)。蔡鴻明2024年2月