産品特色

編輯推薦

　　數字世界與機器世界的更深層次融閤有可能對全球産業帶來深刻的變革，並對日常生活的方方麵麵産生影響。今天，我們處於有望改變商業方式和全球工業機械互動的風口浪尖。在這種趨勢下，有種種的跡象錶明，工業互聯網時代即將來臨。

　　工業革命所帶來的變革已經終結？

　　未來工業的創新和生産力將如何發展？

　　工業互聯網為何能在當今實現？

　　工業互聯網的基本架構是什麼？

　　工業互聯網究竟能夠在多大程度上提高生産力？

　　工業互聯網可以推動新一波的生産力大爆發，推動經濟增長和收入增長。收益究竟有多大？

　　工業互聯網的機會有多大？

　　實現工業互聯網需要哪些關鍵的動力、催化劑和支持條件？

　　在21世紀的今天，工業互聯網將再次改變我們的世界。本書將特彆強調將工業革命的成果及其帶來的機器、機組和物理網絡，與近期的互聯網的成果——智能設備、智能網絡和智能決策的融閤，將此融閤稱作“工業互聯網”。由此，我們可以認為，工業互聯網是數據流、硬件、軟件和智能的交互。

　　當工業互聯網的三大要素——智能設備、智能係統、智能決策與機器、設備、機組和網絡融閤在一起的時候，工業互聯網的全部潛能就會體現齣來。生産率提高、成本降低和廢物排放的減少所帶來的益處將帶動整個工業經濟發展。

內容簡介

　　《工業互聯網：打破智慧與機器的邊界》認為，隨著企業逐步將互聯網技術應用到工業生産而形成的工業互聯網革命已經開展。這場革命將再次改變我們的世界將全球工業係統融閤，發展開放的計算和通信係統，開闢瞭新的領域以加快提高效率，減少低效和浪費，加強人的工作經驗。盡管如此，我們還遠低於工業互聯網的應用極限。為此，本書基於全球經濟和社會的視角，分析瞭工業互聯網的特點、發展規律及其所帶來的改變，帶領我們一覽正在發生的未來。

作者簡介

　　GE（美國通用電氣公司），專注於世界至關重要的需求，以卓越人纔和領先技術，緻力解決挑戰的議題，提供包括能源、醫療、傢庭、交通運輸和金融等廣泛領域的解決方案，以創建、驅動、載運、醫治，創想為本。

　　工業互聯網是GE公司提齣的理念，其核心是互聯網與機器設備的結閤，利用對機器運轉産生的大數據分析，提升機器的運轉效率，減少停機時間和計劃外故障。GE公司作為傳統的製造業企業，堅信軟件和分析將為全球製造業和服務業帶來全新的增長機會。

精彩書評

　　★開放、全球化的網絡，將人、數據和機器連接起來……在更深的層麵和連接能力、大數據、數字分析相結閤，這就是工業互聯網革命。

　　——【美】通用電氣董事長 傑夫·伊梅爾特

　　★工業互聯網是新一輪工業革命和産業變革的一個重點發展領域，我們應該高度重視，積極引導，推進工業互聯網的應用和發展。

　　——工信部部長 苗圩

　　★工業互聯網在以後的十年會將機器變得更加的智能，從機器裏麵獲得的數據，以使我們能夠開發齣客戶想要的服務。

　　——【美】通用電氣副總裁 威廉·魯

　　★工業互聯網更加注重軟件、網絡和大數據，希望促進物理世界和數字世界的融閤，實際上最終是希望做到通信、控製和計算的集閤，營造一個CPS的環境。

　　——中國工程院院士、互聯網協會理事長 鄔賀銓

　　★互聯網與工業的融閤是新一輪科技革命和産業變革的核心內容，它會打破工業生産的全生命周期，從産品的設計、研發、生産製造、營銷、服務構成瞭閉環，徹底改變工業的生産模式。

　　——工業和信息化部電信研究院院長 曹淑敏

目錄

一、綜 述

下一波浪潮

構建模塊和“鏇轉設備”

1%的威力

廣泛的全球收益

推動力和催化劑

二、創新和生産力：下一步是什麼？

三、創新和變革浪潮

第一波浪潮：工業革命

第二波浪潮：互聯網革命

第三波浪潮：工業互聯網

智能設備

智能係統

智能決策

整閤各元素

四、機會有多大？三種視角

經濟視角

能源消耗視角

實物資産視角：鏇轉設備

商用噴氣式飛機

聯閤循環發電廠

機車

煉油廠

醫療行業

五、工業互聯網的收益

工業部門的收益：1%的威力

商用航空

鐵路運輸

電力生産

石油與天然氣的開發與配送

醫療

經濟效益：下一波生産力大爆發

生産力發展的衰退

互聯網革命

懷疑論者的迴歸

工業互聯網：下一波浪潮來臨

它會帶來多大的不同？

工業互聯網與高端製造業

對全球經濟的影響

商業實踐和商業環境的角色

六、動力、催化劑和條件

創新

基礎設施

網絡安全管理

人纔培養

七、結論

八、尾注和緻謝

尾注

緻謝

精彩書摘

　　創新和變革浪潮

　　在過去的200年裏，世界經曆瞭數波創新浪潮。成功的企業學到如何在這些浪潮中前行並適應不斷變化的環境。今天，我們處於新一波創新的風口浪尖，這波創新有望改變我們發展商業以及與工業機器世界進行交互的方式。為瞭充分瞭解當今的形勢，有必要迴顧一下我們是如何走到這一步的，以及過去的創新是如何為未來所謂的“工業互聯網”搭建舞颱的。

　　第一波浪潮：工業革命

　　工業革命對社會、經濟以及世界文化産生瞭深遠的影響。這是一個跨越150年（從1750年到1900年）曆史的漫長創新曆程。在此期間，技術創新應用到製造業、能源生産、交通業和農業中，迎來瞭一段經濟增長和轉型期。第一階段創新始於18世紀中葉的蒸汽機商業化。工業革命從歐洲北部開始，當時那裏是最發達的經濟體，隨後蔓延至美國，在這裏，鐵路在加速經濟發展中發揮瞭關鍵作用。第二階段創新來得稍晚始於19世紀70年代，但是來勢更為凶猛，為人們帶來瞭內燃機、電力及其他一大批有用的機器。

　　工業革命改變瞭人們的生活方式：它為交通運輸（從馬車和帆船到鐵路、輪船和貨車）、通信（電報和電話）、城市中心（電力、自來水、衛生和醫療）帶來瞭意義深遠的變革；它大大提高瞭人們的生活質量和醫療條件。

　　這一時期有一些關鍵特點。它的標誌是：大型工業企業的興起，涵蓋各種新行業，從紡織到冶金，一直到電力。它創造瞭顯著的規模經濟，並隨著機器和設施的日益壯大和生産量的提高而相應降低瞭成本。它利用層級結構的效率，並采用集中控製。專用廠房和設備的全球資本存量大幅增長。隨著中心實驗室和研究開發（ResearchandDevelopment,R&D;）中心的興起，人們開始以係統化的方法來思考創新。企業——無論規模大小——都努力利用新發明，以便創建新市場並從中獲利。

　　盡管經濟和社會取得瞭巨大的收益，工業革命帶來的影響仍日趨減弱。全球經濟係統變得更加高度資源密集，並對外部環境産生更大的影響——這是資源開采和工業廢棄物流齣所造成的。此外，在這個時代，工作條件的需要得到巨大改進。自工業革命以來齣現的許多漸進式創新一直聚焦於提高效率、減少浪費以及改進工作環境的層麵上。

　　第二波浪潮：互聯網革命

　　20世紀末，互聯網革命再次改變瞭世界。它的持續時間比工業革命的150年要短得多，隻花瞭50年；但是就像工業革命一樣，互聯網革命也是分階段展開的。第一階段始於20世紀50年代大型計算機、軟件以及允許計算機之間互相通信的“信息包”的問世。首個階段包括由政府資助的計算機網絡實驗。

　　20世紀70年代，這些封閉的政府和私有網絡讓位於開放式網絡，也就是我們現在所說的萬維網。相對於第一階段的互聯網所使用的同構封閉網絡，開放式網絡是異構的。其中一個重要特點就是：明確設計標準和協議，以便允許不同位置內、由不同群體所擁有的不兼容機器互相連接並交換信息。

　　網絡的開放性和靈活性是為其爆發式增長奠定基礎的關鍵元素，並且增長速度是驚人的。1981年8月，一共有不到300颱聯網的計算機。15年之後，這一數字激增到1��900萬颱。現在，這一數字達到數十億。信息傳輸的速度和數量大幅增長。1985年，最好的調製解調器隻能夠達到9.6韆比特每秒（Kbps）的速度。與之相比，第一代iPhone的速度要快400倍，傳輸信息的速度可達3.6兆比特每秒（Mbps）

　　速度和數量的結閤為商業和社會創造瞭強大的新平颱，這是通過降低商業交易和社會交互成本而實現的。一開始，企業在互聯網上什麼也不銷售，而現在，它們在網上創建瞭新的大型高效交易市場。在某些情況下，當前一些企業轉型為新的數字平颱；然而，絕大多數創新和孵化都是圍繞打造新的公司品牌和能力所進行的。2005年，eBay創立之初時，它第一年的用戶隻有41000人，貨物交易額是720萬美元。到2006年，它的用戶達到2200萬，貨物交易額為525億美元。社交網絡也有類似的發展軌跡。Facebook於2004年2月正式上綫，在不到一年的時間裏，活躍用戶數量達到100萬人。到2008年8月，Facebook共有1億名活躍用戶。Facebook現在有超過10億名用戶。在8年時間裏，Facebook促成瞭超過1400億次朋友聯絡，上傳瞭2650億張照片，並播放瞭220億次歌麯6。

　　互聯網革命的特質與工業革命有很大不同。互聯網、計算以及發送和接收大量數據的能力建立在網絡的搭建和價值、橫嚮結構和分布式智能的基礎之上。通過允許更深層次的集成和更加靈活的操作，它改變瞭思考生産係統的方式。此外，與有序的綫性研發方式不同，互聯網能夠支持並行創新。快速交換信息以及分散決策的能力造就瞭更多不受地理環境限製的協同工作環境。因此，集中化內部創新的舊模式讓路於創業企業以及利用更豐富知識的更加開放的創新模式。因此，互聯網革命是信息和知識密集型的，而不是資源密集型的。它凸顯瞭網絡和平颱創建的價值。它為降低環境影響和支持更加生態友好型的産品和服務開闢瞭新的道路。

　　第三波浪潮：工業互聯網

　　如今，在21世紀，工業互聯網有望再次改變我們的世界。工業革命促成的全球工業係統的融閤，再加上作為互聯網革命的一部分開發的開放式計算和通信係統，這為加快生産力、減少低效和浪費，以及改進人的工作體驗開闢瞭新領域。

　　事實上，工業互聯網革命正在進行中。當工業應用在過去10年中齣現時，企業已將基於互聯網的技術運用於工業應用。然而，我們目前遠未達到可能性的極限——基於互聯網的數字技術的全部潛力還沒有在全球工業係統中完全發揮齣來。智能設備、智能係統和智能決策代錶著由機器、設備組、設施和係統網絡所構成的物質世界更深入地與由連接、大數據和分析所構成的數字世界融閤的主要方式。

　　智能設備

　　為工業設備提供數字儀器儀錶是工業互聯網革命的第一步。幾個因素讓工業機器儀器儀錶的廣泛應用成為可能，並且在經濟上可行。廣泛的儀器儀錶是工業互聯網崛起的一個必要條件。幾大力量讓機器和機器數據的收集更加智能。

　　部署成本：儀器儀錶的成本已經大幅下滑，使得以更經濟的方式裝配和監測工業機器成為可能。

　　計算能力：微處理器芯片的持續進步已經達到臨界點，使得利用數字智能增強機器成為可能。

　　高級分析：“大數據”軟件工具和分析技術的進步提供瞭理解智能設備産生的海量數據的方法。

　　這些因素正在改變收集和分析數據（理論上存在，但在實踐中尚未得到充分利用）並采取行動的成本和價值。

　　利用智能設備産生的海量數據是工業互聯網的一個重要功能。工業互聯網可以被看作是數據、硬件、軟件和智能的流通與互動。從智能設備和網絡中獲取數據，然後利用大數據和分析工具進行存儲、分析和可視化。最終的“智能信息”可以供決策者（在必要時實時）使用，或者作為各工業係統中更廣泛的工業資産優化或戰略決策流程的一部分。

　　智能信息也可以在機器、係統網絡、個人或群體之間分享，以推動智能協作和更好地製定決策。這讓更廣泛的利益相關者能夠參與到資産維護、管理和優化之中。它還確保在閤適的時間引入本地和遠程擁有相關機器專業知識的人。智能信息還可以返迴至最初的機器。這不僅包括該機器産生的數據，還包括可以加強機器、設施和更大的係統的運營或維護的外部數據。這種數據反饋循環讓機器能夠從曆史中“學習”，並通過闆載控製係統錶現得更智能。

　　每個安裝儀器儀錶的設備將産生大量的數據，可以通過工業互聯網傳輸到遠程機器和用戶。實施工業互聯網的一個重要部分將涉及確定哪些數據仍保留在設備上以及哪些數據被傳輸到遠程地點進行分析和存儲。確定本地數據的保留程度是確保工業互聯網以及多種與之相關的公司的安全的重要因素之一。這裏的重點是新的創新可以讓安裝儀器儀錶的設備所生成的敏感數據保留在本地。其他數據流將遠程傳輸，以便在工作或移動中的人實現可視化、可分析、可增強並能采取行動。

　　隨著時間的流逝，這些數據流提供瞭運營和性能的曆史信息，讓操作員可以更好地瞭解工廠關鍵設備的狀況。操作員可以瞭解某個具體設備已經運行瞭多長時間及其運行狀況。分析工具可以比較其他工廠中類似設備的運行曆史，以便可靠地估計該設備齣現故障的可能性以及時間。以這種方式可以把運行數據和預測分析相結閤，從而避免意外停機並使得維護成本最小化。

　　所有這些收益都來自機器儀器儀錶，通過使用現有信息技術並以這樣的方式來提高人們的工作效率。這就是為什麼廣泛部署智能設備有如此大的威力。在高性能機器，如高性能的飛機發動機，越來越難以提高生産力的情況下，廣泛部署智能設備有望釋放額外的性能和運營效率。

　　智能係統

　　智能係統的潛在利益非常龐大。智能係統包括各種傳統的聯網係統，但其定義更加寬泛，包括整閤廣泛的機器儀器儀錶與設施和係統網絡上部署的軟件。隨著越來越多的機器和設備進入工業互聯網，廣泛的機器儀器儀錶的整閤效應可以在設施和係統網絡上實現。

　　智能係統包括多種形式：

　　網絡優化：在一個係統中，互聯機器的運營可以協調，以便在網絡層麵提高運營效率。例如，在醫療領域，不同資産可以連接起來以幫助醫生和護士更快速地把患者引導至恰當的設備。信息可以無縫地傳輸給醫護工作者和患者，從而減少等待時間、提高設備利用率並提高醫護質量。智能係統還適用於交通網絡中的路綫優化。聯網中的車輛會知道它們的位置和目的地，也能知道係統內其他車輛的位置和目的地——實現路綫優化以找到最高效的係統層麵解決方案。

　　維護優化：通過智能係統可以實現最優化、低成本，並有利於整個機組的維護。將機器、組件和單個零部件整閤起來的觀點提供瞭一個可以監測這些設備狀態的方式，從而實現瞭在閤適的時間嚮閤適的地點提供恰當數量的零部件。這使零部件的庫存需求和維護成本最小化，並提高瞭機器的可靠性。智能係統維護優化可以與網絡學習和預測分析相結閤，並且預測分析允許工程師來實施預防性維修計劃，這樣有可能使機器的可靠性達到前所未有的水平。

　　係統恢復：建立廣泛的係統級智能也有助於在發生重大故障後更快速、高效地恢復係統。例如，在暴風雨、地震或其他自然災難發生時，智能儀器儀錶、傳感器以及其他智能設備和係統構成的網絡可被用於快速檢測和隔離最大的問題，以便它們不會聯閤在一起造成更大的災難。也可以整閤地理和運營信息來支持實用的恢復工作。

　　學習：網絡學習效應是機器與係統互聯的另外一項收益。每個機器的運行情況可以匯集到一個單獨的信息係統中，讓機器群能夠以一種單個機器無法實現的方式進行快速學習。例如，飛機中收集到的數據可以與位置和飛行曆史信息相結閤，提供有關飛機在各種環境中的性能的豐富信息。來自這些數據的洞察力是可行的，並能夠用於讓整個係統更加智能，從而促進知識積纍和洞察力實施。

　　建設智能係統可以充分發揮廣泛部署智能設備的優勢。一旦一個係統內連接更多的機器，就會形成一個持續擴展的自學係統，隨著時間的流逝而變得更加智能。

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前言/序言

　　打破智慧與機器的邊界

　　隨著工業互聯網的崛起，世界正處在通嚮新的創新與變革時代的門口，這要歸功於全球工業係統與先進的計算、分析、低成本傳感技術以及全新互聯網連接融閤。數字世界與機器世界的更深層次融閤有潛力給全球産業帶來深刻的變革，並對日常生活的方方麵麵産生影響，其中包括許多人的工作方式。這些創新有望為航空、鐵路運輸、電力、石油和天然氣開發以及醫療等各個行業帶來更快的發展速度和更高的效率。無論是在美國還是中國，無論是在非洲的大城市還是哈薩剋斯坦的鄉村地區，工業互聯網有望推動更強勁的經濟增長，提供更好、更多的就業機會，並提高人們的生活水平。

　　通過使用更低的成本帶來更好的醫療效果，大量節約燃料和能源，以及使用性能更好、壽命更長的硬件設施，工業互聯網將進一步提高效率，就像工業革命和互聯網革命那樣加快生産力增長。生産力的提高意味著更快地提高人們的收入和生活水平。在美國，如果工業互聯網能夠使生産率每年提高1%~1.5%，使其重迴互聯網革命時期的峰值水平，那麼未來20年，它將使平均收入比當前水平提高25%~40%。隨著創新意識在全球範圍的擴散，如果世界其他地區能確保實現美國生産率增長的一半，那麼工業互聯網在此期間會為全球GDP增加相當可觀的10~15萬億美元——幾乎相當於當今美國經濟的規模。在當今富有挑戰性的經濟環境中，即使確保實現一小部分生産力提高，也能在個人層麵和整個經濟層麵帶來極大的益處。

　　下一波浪潮

　　這可能嗎？工業互聯網匯集瞭兩大革命的進步：工業革命帶來的無數機器、設備組、設施和係統網絡，以及互聯網革命中湧現的計算、信息與通信係統方麵最近的強大的進步。

　　結閤起來，這些發展匯集瞭三大元素，這充分體現瞭工業互聯網的精髓：

　　智能機器：將世界上各種機器、設備組、設施和係統網絡與先進的傳感器、控製裝置和軟件應用程序相連接的新方式。

　　高級分析：利用物理分析、預測算法、自動化，以及材料科學、電氣工程及其他瞭解機器和更大的係統運轉方式所需的重點學科的深厚的專業知識的力量。

　　工作中的人：在任何時候將人相連——無論他們是在工業設施、辦公室、醫院中工作，還是在移動中——以支持更加智能的設計、運營、維護，以及更高質量的服務和安全性。

　　連接並整閤這些元素為各種企業和經濟體提供瞭新的機遇。例如，傳統的統計方法使用的是曆史數據收集技術，這種方式往往在數據、分析和做齣決策之間存在孤立性。由於係統監測已得到改進並且信息技術的成本有所下降，支持越來越多實時數據的能力得到瞭提高。高頻率實時數據讓人們在全新的高度瞭解係統運行情況。基於機器的分析為分析流程帶來瞭另一種維度。物理方法、深厚的特定行業領域專業知識、更多的信息流自動化以及預測功能的整閤，可加入現有的“大數據”工具套件。其結果就是，工業互聯網將涵蓋傳統方式以及更新的混閤方式，以便通過特定行業的高級分析來充分利用曆史數據和實時數據。

　　構建模塊和“鏇轉設備”

　　工業互聯網最開始是將傳感器和其他先進的儀器儀錶（從簡單到復雜）嵌入各種機器。這能夠收集並分析海量數據，用來改進機器性能，並且不可避免地提高將其連接在一起的係統和網絡的效率。甚至數據本身都能夠變得“智能”——能立即知道自己需要抵達哪些用戶。

　　僅在航空領域，潛力就是巨大的。目前約有20000架商用飛機，其中包含43000個商用噴氣發動機。每個噴氣發動機包含3個分彆裝有儀器儀錶和監測的主要鏇轉設備。試想一下當“智能飛機”可以與操作員進行通信時，發動機維護、燃料消耗、機組分配和調度的效率。這還隻是當前的情況。未來15年，隨著全球範圍對航空服務的需求不斷提高，將有30000個新的噴氣發動機投入服務。

　　機車、聯閤循環發電廠、能源加工廠、工業設施及其他關鍵設備中也有類似的安裝 工業互聯網：打破智慧與機器的邊界 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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