工业互联网技术与应用 课件 项目1 认识工业互联网

工业互联网技术与应用安徽省十四五职业教育规划教材项目1

认识工业互联网1.1

初识工业互联网1.1.2工业互联网的定义1.1.1工业互联网的起源1.1.3工业互联网的发展现状1.1.4工业互联网带来的变革1.1.5工业互联网的前景与挑战1.1.1工业互联网的起源早在2012年，美国通用电气（GeneralElectricCompany，GE）公司期望自己能够转型为软件行业的巨头，基于自身的“软件梦”提出“工业互联网”的概念。2014年3月，以GE、AT&T、IBM、Intel、思科为主要代表发起了工业互联网联盟（IndustrialInternetConsortium，IIC），由GE主导。然而在此之前，AT&T、IBM、Intel、思科与部分IT公司均已提出自己的物联网概念，如：AT&T倡导“M2M”，IBM推出“智慧地球”，思科打造了“IoE（InternetofEverything）”等。由于各家公司对物联网的理解不同，但有着相同的愿景，其发展方向更是希望实现各产业整体的数字化转型，不仅是像工业4.0那样实现制造业的信息化和智能化。1.1.1工业互联网的起源“M2M”的概念最初是由通信行业提出。主要是指：不具备信息化能力的机械设备通过移动通信网络（无线网络）与其他设备或信息系统（IT系统）进行通信。M2MIoTIoT即InternetofThings，字面翻译为：物体组成的因特网，准确的翻译应该为“物联网（InternetofThings）”。物联网又称传感网，其实就是互联网从人向物的拓展。CPS的概念最先由美国国家科学基金会的HelenGill于2006年提出。然而，CPS更侧重于研究工业、制造业中嵌入式、自动化的信息系统，一度被理解为“嵌入式物联网”。CPS1.1.2工业互联网的定义工业互联网通常指：通过互联网将全球工业系统中的智能物体、工业互联网平台与人相连接的系统，通过工业系统中智能物体的全面互联获取数据，通过对工业数据的分析赋予机器智能，改善智能物体的设计、制造与使用，提高工业生产力。

工业互联网包括5个部分：①全面互联的工业系统中大量的智能物体；

②互联网；

③具有知识的工作人员；

④工业数据的分析工具；

⑤工业互联网平台。智能物体是指具有通信能力、可以连接到互联网的物理世界中的物体和动物，包括网络摄像机、计算机、智能手机等。智能物体通常具有的特征为：①通信能力，可以连接到互联网；②可获取关于自身、其他物体或环境的感知数据并能将其传送到工业互联网平台；③唯一标识。

1.1.3工业互联网的发展现状1.1.4工业互联网带来的变革工业数据的变革工业分析能力的改变云计算+边缘计算”成为工业分析能力的主要方式，云计算主要针对非实时、长周期数据的大数据分析；边缘计算主要是支撑周期性维护以及业务决策，聚焦实时、短周期数据分析，支撑本地业务的实时智能化处理与执行。产品供应链的变革工业互联网的出现可实现产品实时数据的采集与管理，基于实时数据实现供需双方精准的匹配，实现更有效的供应链动态管控。工业价值的变化产品生命周期管理的变化在工业互联网下产生的工业数据使得数字孪生技术成为发展的重点。未来产品从研发、生产到使用将从传统产品生命周期管理转变为数字孪生应用场景，提升全生命周期管理能力。融合各种网络互联技术的工业物联网，将工业设计、工艺、生产、管理、服务等涉及企业从创立到结束的全生命周期串联起来，使得整个工业系统拥有描述、诊断、预测等智能化功能。工业互联网立足工业数据，将工业设备厂商的营利点从“以产品售卖、维修保养为主”转变为“以提供基于数据的多维度生产性服务为主”的模式。1.1.5工业互联网的前景与挑战①提高能源的使用效率，包括油、电等；工业互联网的前景与挑战②提高工业系统与设备的维修和维护效率；③优化并简化运营，提高运营效率；④利用数据分析产生的机器智能，改进产品的设计，改进生产的过程，提高生产效率；1.2

工业互联网技术解密1.2.2工业互联网的体系架构1.2.1工业4.0与工业互联网1.2.3工业互联网的关键技术1.1.4工业互联网带来的变革1.1.5工业互联网的前景与挑战1.2.1工业4.0与工业互联网工业4.0的核心内容德国作为欧洲老牌工业强国，自古以来都以发达的工业科技和完备的工业体系著称。是德国人曾率先在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0概念。主要目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。工业革命必将进行又一次全新的变革，那便是下一个工业革命时期——工业4.0。1234建设信息物理系统研究的两大主题（智能工厂、智能生产）实现三大集成促进三个转变1.2.2工业互联网的体系架构体系架构工业互联网平台的4个部分：1)边缘层：通过协议转化和边缘计算形成有效的数据采集体系，从而将物理空间的隐形数据在网络空间显性化。2)IaaS层：将基础的计算网络存储资源虚拟化，实现基础设施资源池化。3)工业PaaS层：工业操作系统，向下对接海量工业装备、仪器、产品，向上支撑工业智能化应用的快速开发和部署。4)工业SaaS层：通常以行业用户和第三方开发者为主，第三方开发者主要是基于PaaS层做工业APP的开发工作，通过调用和封装工业PaaS平台上的开放工具，形成面向行业和场景的应用。VMwareWorkstation虚拟网络结构1.2.3工业互联网的关键技术IaaS技术数据集成与边缘处理技术平台使能技术设备接入协议转换边缘数据处理该技术主要是基于虚拟化、分布式存储、并行计算、负载调度等技术，实现网络、计算、存储等计算机资源的池化管理，资源调度多租户管理应用开发和微服务技术数据管理技术工业数据建模与分析技术数据预处理数据存储与管理数据处理框架多语言与工具支持图形化编程微服务架构机理建模数据分析算法安全技术数据接入安全平台安全访问安全1.3

项目实施1.3.2CentOS7安装1.3.1VMwareWorkstation安装1.3.1VMwareWorkstation安装

下载VMware-workstation-full-16.1.2-17966106.exe软件安装包，双击安装包，进入VMwareWorkstation安装主界面，单击“下一步”按钮，进入“最终用户许可协议”界面。本书选用VMwareWorkstation16Pro软件进行讲解。VMwareWorkstation是一款功能强大的桌面虚拟化软件，可以在单一桌面上同时运行不同操作，并完成开发、调试、部署等工作。VMwareWorkstation的安装步骤如下。1.3.1VMwareWorkstation安装

在“最终用户许可协议”界面中，勾选“我接受许可协议中的条款”复选框，单击“下一步”按钮，进入“自定义安装”界面。在“自定义安装”界面中，勾选其中的默认复选框，单击“下一步”按钮，进入“用户体验设置”界面。单击“下一步”按钮，进入“快捷方式”界面。1.3.1VMwareWorkstation安装

在“快捷方式”界面中，保留默认设置，单击“下一步”按钮，进入“已准备好安装VMwareWorkstationPro”界面。单击“安装”按钮，进入“正在安装VMwareWorkstationPro”界面。等待进入“VMwareWorkstationPro安装向导已完成”界面，单击“完成”按钮，完成安装。至此，VMwareWorkstation的安装完成。1.3.2CentOS7安装从CentOS官网下载Linux发行版的CentOS安装包，本书使用的安装包为CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso”，当前最新版本为7.9.2009。双击桌面上的“VMwareWorkstationPro”图标，启动该软件。在虚拟机中安装CentOS7，其操作安装过程如下。软件启动后会弹出“VMwareWorkstation”窗口。1.3.2CentOS7安装单击“创建新的虚拟机”按钮，弹出“新建虚拟机向导”对话框，默认选中“典型(推荐)”单选按钮，单击“下一步”按钮。进入“安装客户机操作系统”界面，本次选中“稍后安装操作系统”单选按钮，单击“下一步”按钮。也可以选中“安装程序光盘”单选按钮，或选中“安装程序光盘映像文件(iso)”单选按钮并浏览、选中相应的ISO文件1.3.2CentOS7安装单击“创建新的虚拟机”按钮，弹出“新建虚拟机向导”对话框，默认选中“典型(推荐)”单选按钮，单击“下一步”按钮。进入“安装客户机操作系统”界面，本次选中“稍后安装操作系统”单选按钮，单击“下一步”按钮。也可以选中“安装程序光盘”单选按钮，或选中“安装程序光盘映像文件(iso)”单选按钮并浏览、选中相应的ISO文件1.3.2CentOS7安装进入“选择客户机操作系统”界面，选择客户机操作系统和版本，创建的虚拟机将包含一个空白磁盘，单击“下一步”按钮。进入“命名虚拟机”界面，指定虚拟机名称并选择系统文件安装位置，单击“下一步”按钮。1.3.2CentOS7安装进入“指定磁盘容量”界面，设置磁盘大小并单击“下一步”按钮。进入“已准备好创建虚拟机”界面，单击“自定义硬件”按钮。1.3.2CentOS7安装进行虚拟机硬件相关信息配置，单击“确定”按钮，虚拟机初步配置完成。进行虚拟机设置，选择“CD/DVD(IDE)”选项，选中“使用ISO映像文件”，单击“浏览”按钮，选择CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso文件，单击“确定”按钮。安装CentOS1.3.2CentOS7安装进入“指定磁盘容量”界面，设置磁盘大小并单击“下一步”按钮。进入“已准备好创建虚拟机”界面，单击“自定义硬件”按钮。1.3.2CentOS7安装进行虚拟机硬件相关信息配置，单击“关闭”按钮，虚拟机初步配置完成。进行虚拟机设置，选择“CD/DVD(IDE)”选项，选中“使用ISO映像文件”单选按钮，单击“浏览”按钮，选择CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso文件，单击“确定”按钮。安装CentOS1.3.2CentOS7安装设置语言，选择“中文”→“简体中文（中国）”选项，如图所示，单击“继续”按钮。进行安装信息摘要的配置，如图所示，可以进行“安装位置”配置，自定义分区，也可以进行“网络和主机名”配置，单击“保存”按钮，返回安装信息摘要的配置界面。安装CentOS1.3.2CentOS7安装进行软件选择的配置，可以安装桌面化CentOS，可以选择安装“GNOME桌面”，并选择相关环境的附加选项，如图所示。单击“完成”按钮，返回CentOS7安装界面，继续进行安装，配置用户设置。1.3.2CentOS7安装安装CentOS7的时间较长，请耐心等待。可以选择“ROOT密码”选项，设置ROOT密码，设置完成后单击“完成”按钮，返回Ce