數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能技術(shù)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)APP 課件 第3、4章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)

第3章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教師：******CATALOGUE目錄3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)3.1.1工業(yè)智能感知3.1.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)3.2.1工業(yè)大數(shù)據(jù)3.2.2云計(jì)算CATALOGUE目錄3.2.3建模仿真3.2.4人工智能3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)3.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全辨析3.3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)3.3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架013.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)主要包括邊緣計(jì)算、云計(jì)算、建模仿真和人工智能等技術(shù)。邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算是一種分布式計(jì)算模式，將計(jì)算任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備上，以降低延遲并節(jié)省帶寬。云計(jì)算云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模式，通過將計(jì)算任務(wù)分配到由大量計(jì)算機(jī)組成的資源池中，以降低計(jì)算成本。建模仿真建模仿真技術(shù)是以系統(tǒng)技術(shù)、相似原理、信息技術(shù)、模型理論、建模與仿真應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)的技術(shù)。人工智能人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是必然的趨勢，亦是工廠實(shí)現(xiàn)智能化的核心技術(shù)體現(xiàn)。典型人工智能技術(shù)傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和聯(lián)邦學(xué)習(xí)是典型的人工智能技術(shù)，它們在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)010402050306023.1.1工業(yè)智能感知工業(yè)智能感知的發(fā)展趨勢隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)智能感知將實(shí)現(xiàn)更高效的設(shè)備監(jiān)控和管理，為工業(yè)生產(chǎn)帶來更多可能性。工業(yè)智能感知的定義工業(yè)智能感知是指利用各種傳感器和執(zhí)行器，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將工業(yè)設(shè)備與系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化感知、監(jiān)控和管理。工業(yè)智能感知的原理工業(yè)智能感知的原理是將傳感器和執(zhí)行器接入互聯(lián)網(wǎng)，通過數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制系統(tǒng)。工業(yè)智能感知的價(jià)值工業(yè)智能感知能夠提高設(shè)備運(yùn)行效率、降低維護(hù)成本、確保生產(chǎn)安全，是工業(yè)4.0時(shí)代的重要支撐技術(shù)之一。3.1.1工業(yè)智能感知033.1.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接工業(yè)網(wǎng)絡(luò)分類工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)可分為工廠內(nèi)網(wǎng)和工廠外網(wǎng)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)滿足工廠內(nèi)部生產(chǎn)、辦公、管理、安防等連接需求，外部網(wǎng)絡(luò)支持工業(yè)全生命周期活動(dòng)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)連接提出了更高的要求，包括多類型數(shù)據(jù)傳輸、多通信制式開放、多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合和多業(yè)務(wù)流程管理。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接框架中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出了包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通兩個(gè)層次的連接框架，促進(jìn)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，解鎖數(shù)據(jù)。3.1.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，工廠內(nèi)網(wǎng)和工廠外網(wǎng)可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)通信使用線纜作為數(shù)據(jù)傳輸載體，無線網(wǎng)絡(luò)通信則通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)類型在有線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，常用的有線傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜和光纖線纜等，雙絞線通過將兩根線纜絞合在一起制成，同軸電纜由多層結(jié)構(gòu)組成，抗干擾性更強(qiáng)。有線傳輸介質(zhì)3.1.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接043.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)工業(yè)大數(shù)據(jù)是對工業(yè)系統(tǒng)在賽博空間的映像，必須反映工業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)化特征。工業(yè)大數(shù)據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)涵蓋了多種數(shù)據(jù)類型，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型工業(yè)大數(shù)據(jù)的真實(shí)性和質(zhì)量較低，需要提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)質(zhì)量3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)0102033.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)新特征工業(yè)大數(shù)據(jù)作為對工業(yè)相關(guān)要素的數(shù)字化描述和在賽博空間的映像，具有多模態(tài)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)、高通量等新特征。技術(shù)架構(gòu)價(jià)值實(shí)現(xiàn)方式工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的架構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集與交換、數(shù)據(jù)集成與處理、數(shù)據(jù)建模與分析、決策與控制應(yīng)用等核心組件。工業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值實(shí)現(xiàn)方式包括實(shí)現(xiàn)量的積累、分析創(chuàng)造獲得實(shí)質(zhì)的價(jià)值、數(shù)據(jù)治理改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量和管理短板。云計(jì)算云計(jì)算是一種分布式計(jì)算模式，將巨大數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)分解成多個(gè)小任務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)“云”將任務(wù)分配給大量計(jì)算機(jī)組成的資源池。特點(diǎn)服務(wù)類型3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)云計(jì)算的核心理念是通過提升“云”的處理能力來減輕用戶終端的負(fù)擔(dān)，最終將終端簡化為一個(gè)輸入輸出設(shè)備。云服務(wù)類型包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)，每種類型提供不同的服務(wù)內(nèi)容和適用場景。仿真系統(tǒng)組成仿真系統(tǒng)的一般組成包括仿真硬件、仿真軟件、系統(tǒng)評估、校驗(yàn)驗(yàn)證與確認(rèn)等部分，共同確保仿真的準(zhǔn)確性和可靠性。3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)建模仿真典型應(yīng)用形態(tài)建模仿真技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下有多種典型應(yīng)用形態(tài)，如工程建模仿真技術(shù)、虛擬樣機(jī)建模仿真技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)。人工智能人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是必然趨勢，也是工廠實(shí)現(xiàn)智能化的核心技術(shù)。3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)典型人工智能技術(shù)典型人工智能技術(shù)包括傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和聯(lián)邦學(xué)習(xí)，每種技術(shù)都有其獨(dú)特的應(yīng)用場景和優(yōu)勢。工業(yè)人工智能工業(yè)人工智能技術(shù)是人工智能技術(shù)基于工業(yè)需求進(jìn)行二次開發(fā)適配形成的融合性技術(shù)，旨在為工業(yè)企業(yè)提供更加智能化的解決方案。賦能作用工業(yè)人工智能技術(shù)的賦能作用體現(xiàn)在兩大路徑上，一是以專家系統(tǒng)、知識圖譜為代表的人工智能技術(shù)應(yīng)用，二是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策優(yōu)化和執(zhí)行。053.2.1工業(yè)大數(shù)據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)特征工業(yè)大數(shù)據(jù)作為對工業(yè)相關(guān)要素的數(shù)字化描述和在賽博空間的映像，除了具備大數(shù)據(jù)的4V特征，還具備反映工業(yè)邏輯的新特征。強(qiáng)關(guān)聯(lián)工業(yè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)是物理對象之間和過程的語義關(guān)聯(lián)，包括產(chǎn)品部件之間的關(guān)聯(lián)、生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、產(chǎn)品生命周期中環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。多模態(tài)工業(yè)大數(shù)據(jù)是對工業(yè)系統(tǒng)在賽博空間的映像，必須反映工業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)化特征和各方面要素，導(dǎo)致單體數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。高通量智能互聯(lián)產(chǎn)品嵌入傳感器后，可實(shí)時(shí)感知并產(chǎn)生數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)已成為工業(yè)大數(shù)據(jù)的主體，例如風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)采樣頻率為50Hz。3.2.1工業(yè)大數(shù)據(jù)063.2.2云計(jì)算3.2.2云計(jì)算傳統(tǒng)模式的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)模式下，企業(yè)需購買CPU、硬盤等基礎(chǔ)設(shè)施，購買軟件許可，雇傭?qū)I(yè)人員維護(hù)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，且需不斷升級軟硬件設(shè)施以滿足需求。云計(jì)算的優(yōu)勢云計(jì)算是一種分布式計(jì)算模式，通過將巨大數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)分解為小任務(wù)，由多臺服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析，最終返回結(jié)果給用戶。云計(jì)算的誕生隨著信息技術(shù)發(fā)展，數(shù)據(jù)量爆炸式增長，用戶對計(jì)算和存儲資源需求增加，企業(yè)建立數(shù)據(jù)中心，投入大量資源提升計(jì)算和存儲能力。030201按需選擇服務(wù)云計(jì)算的特點(diǎn)超級計(jì)算模式超大規(guī)模云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模式，通過將計(jì)算任務(wù)分配到資源池上，滿足不同用戶需求，用戶可以根據(jù)自身需求選擇服務(wù)，并按需付費(fèi)。云計(jì)算核心理念是提升“云”處理能力，減輕用戶終端負(fù)擔(dān)，將大量網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)建計(jì)算資源池，提供按需服務(wù)。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，成千上萬計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、存儲器連成一片電腦云，擁有極強(qiáng)的計(jì)算能力。云計(jì)算擁有相當(dāng)龐大的規(guī)模，以便支持其超強(qiáng)的計(jì)算能力和高效的數(shù)據(jù)處理。這種超大規(guī)模的特點(diǎn)使得云計(jì)算能夠應(yīng)對各種復(fù)雜和大規(guī)模的任務(wù)。3.2.2云計(jì)算073.2.3建模仿真3.2.3建模仿真建模仿真技術(shù)建模仿真技術(shù)是一門多學(xué)科綜合性、交叉性技術(shù)，涉及系統(tǒng)技術(shù)、相似原理、信息技術(shù)、模型理論、建模與仿真應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、仿真工具、物理設(shè)備等支撐下，構(gòu)建仿真目標(biāo)模型，對產(chǎn)品全生命周期活動(dòng)進(jìn)行設(shè)想或者模擬。01建模的概念建模是對實(shí)際對象的一種抽象，旨在描述對象的本質(zhì)、內(nèi)在關(guān)系或特性，用以研究對象功能及其各部件間的作用規(guī)律。通過將對象的特點(diǎn)和內(nèi)部關(guān)系抽象出來，構(gòu)建對象的模型，從而進(jìn)行對象的定量分析。02物理建模物理建模又稱實(shí)體建模，是基于相似性原理進(jìn)行對象的模擬，可以是按比例放大或縮小的實(shí)體，例如，原子結(jié)構(gòu)的模型，建筑物模型，在飛機(jī)和艦船設(shè)計(jì)中進(jìn)行的飛機(jī)在風(fēng)洞中的飛行實(shí)驗(yàn)和船體在大型水池中的航行實(shí)驗(yàn)等。033.2.3建模仿真數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)建模是用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述對象動(dòng)態(tài)特性，表示對象變化過程中各參數(shù)間的邏輯和數(shù)理關(guān)系。通過研究對象的數(shù)學(xué)模型，可以揭示對象的內(nèi)在運(yùn)動(dòng)和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。虛擬建模隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)建模應(yīng)運(yùn)而生。這種建模具有物理模型直觀、易懂的特點(diǎn)，同時(shí)避免了成本高、實(shí)現(xiàn)困難的缺點(diǎn)。涌現(xiàn)了大量的虛擬樣機(jī)仿真軟件，如ADAMS、SMPACK等，還有虛擬儀器仿真軟件，如LABVIEW等。仿真的概念計(jì)算機(jī)仿真是對真實(shí)事物的模擬，建立在計(jì)算機(jī)仿真理論、控制理論、相似理論、信息處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上，以計(jì)算機(jī)和其他專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究的一門多學(xué)科綜合性技術(shù)。083.2.4人工智能人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是必然的趨勢，亦是工廠實(shí)現(xiàn)智能化的核心技術(shù)。人工智能的技術(shù)人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算和信息物理系統(tǒng)的集成將使得工業(yè)以更加靈活、高效和節(jié)能的方式運(yùn)作。機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)（MachineLearning，ML）被視為人工智能的子集，是對通過經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)改進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法的研究。3.2.4人工智能3.2.4人工智能監(jiān)督學(xué)習(xí)算法通過使用包含輸入和期望輸出的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集來建立數(shù)學(xué)模型，用于預(yù)測與新輸入相關(guān)聯(lián)的輸出函數(shù)。監(jiān)督學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法處理一組僅包含輸入數(shù)據(jù)的情況，并從中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如數(shù)據(jù)點(diǎn)的聚類或分組。在2010年后的繁榮部分歸因于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的突破，深度學(xué)習(xí)技術(shù)是人工智能技術(shù)的一種。無監(jiān)督學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)關(guān)注程序如何在動(dòng)態(tài)環(huán)境中采取行動(dòng)以最大化回報(bào)，目前主要應(yīng)用于自動(dòng)駕駛車輛或者與人類進(jìn)行比賽。強(qiáng)化學(xué)習(xí)01020403深度學(xué)習(xí)093.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的互聯(lián)互通和信息交換，構(gòu)建起萬物互聯(lián)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的智能社會的生產(chǎn)基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全挑戰(zhàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題也面臨著很多新的挑戰(zhàn)，需要采取新的安全技術(shù)和措施來保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全。3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)103.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全辨析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全關(guān)注與計(jì)算相關(guān)的系統(tǒng)平臺、軟件代碼和硬件設(shè)備以及計(jì)算設(shè)備間的通信，以及場景下物理設(shè)備的信息聯(lián)通和監(jiān)測控制?；ヂ?lián)網(wǎng)安全互聯(lián)網(wǎng)安全要求確保操作系統(tǒng)等軟件、計(jì)算機(jī)實(shí)體、信息服務(wù)實(shí)體的安全性，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全保護(hù)范圍不僅涵蓋了上述計(jì)算用設(shè)備、軟件和平臺，還需要保護(hù)大量的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。攻擊結(jié)果互聯(lián)網(wǎng)安全受到破壞，可能導(dǎo)致敏感信息泄露、數(shù)據(jù)篡改、網(wǎng)頁掛馬、服務(wù)器中斷等問題，主要危及數(shù)據(jù)安全，擾亂信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全辨析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到重要行業(yè)，一旦遭受攻擊，可能直接導(dǎo)致實(shí)際損害，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成人員傷亡，甚至影響國家戰(zhàn)略布局。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全傳統(tǒng)工控系統(tǒng)在工廠外使用公共聯(lián)網(wǎng)，不同產(chǎn)業(yè)或工廠間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)但信息不互通，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全與傳統(tǒng)工控安全存在密切聯(lián)系。傳統(tǒng)工控安全3.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全辨析113.3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新特點(diǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有開放、互聯(lián)、跨域、融合等新特點(diǎn)，打通了原本相互孤立的工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)之間的壁壘，提高了生產(chǎn)效率。面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，主要面臨設(shè)備、控制、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)等五個(gè)方面的安全風(fēng)險(xiǎn)問題。設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)主要來自工業(yè)裝備儀器、智能終端等生產(chǎn)設(shè)備，以及辦公主機(jī)、服務(wù)器等辦公設(shè)備。芯片安全風(fēng)險(xiǎn)芯片安全風(fēng)險(xiǎn)指核心元器件的潛在威脅，如CPU、內(nèi)存等器件可能存在深層次的潛在漏洞，難以修復(fù)。固件安全風(fēng)險(xiǎn)固件作為工業(yè)設(shè)備的重要組成部分，存在巨大的安全挑戰(zhàn)，如被攻擊者提取、逆向編譯、修改或插入惡意代碼。3.3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)0102030405123.3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架3.3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架靜態(tài)安全防護(hù)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全框架OSI安全體系架構(gòu)、IATF以及IEC62443均僅實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)的靜態(tài)安全防護(hù)機(jī)制，未能部署動(dòng)態(tài)持續(xù)的安全防護(hù)措施，無法有效應(yīng)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中不斷變化的內(nèi)外部安全威脅，也無法滿足日益復(fù)雜全面的信息保障需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架針對網(wǎng)絡(luò)安全問題，策略、防護(hù)、檢測、響應(yīng)雖然從技術(shù)層面進(jìn)行了考慮，但忽視了管理對安全防護(hù)的重要性。為此，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架》白皮書，構(gòu)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架。防護(hù)對象視角包括設(shè)備、控制、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)五大安全重點(diǎn)。針對五大防護(hù)對象部署主動(dòng)和被動(dòng)的安全防護(hù)措施，通過信息共享、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)等機(jī)制增強(qiáng)動(dòng)態(tài)安全防護(hù)能力。3.3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架01包含威脅防護(hù)、監(jiān)測感知和處置恢復(fù)三大環(huán)節(jié)。每一類防護(hù)措施都有其適用的防護(hù)對象，并在具體的防護(hù)管理流程指導(dǎo)下發(fā)揮作用。根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全目標(biāo)對面臨的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，并選擇適當(dāng)?shù)陌踩呗詠碇笇?dǎo)防護(hù)措施的有效部署。三個(gè)防護(hù)視角雖然相對獨(dú)立，但彼此之間又相互關(guān)聯(lián)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架的三個(gè)防護(hù)視角相輔相成、互為補(bǔ)充，形成一個(gè)完整、動(dòng)態(tài)、持續(xù)的防護(hù)體系。0203防護(hù)措施視角防護(hù)管理視角三個(gè)防護(hù)視角的關(guān)系THANKS感謝觀看第4章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)教師：******CATALOGUE目錄4.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺概述4.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定義與特征4.1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定位與作用4.1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的價(jià)值4.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)4.2.1總體功能架構(gòu)4.2.2邊緣層CATALOGUE目錄4.2.3基礎(chǔ)設(shè)施層4.2.4平臺層4.2.4應(yīng)用層4.3國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺4.3.1國外典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺4.3.2國內(nèi)典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺4.4實(shí)驗(yàn):工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)操作014.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺價(jià)值工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營成本，并推動(dòng)工業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一種新型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，旨在實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的全面連接，支撐工業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺具備數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分析和應(yīng)用等功能，通過智能感知技術(shù)連接生產(chǎn)線上的各種設(shè)備、傳感器和控制系統(tǒng)。4.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺概述024.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定義與特征工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一種新型工業(yè)化生產(chǎn)方式，通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的全面連接。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺特征工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺具有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、服務(wù)導(dǎo)向、智能決策等特征，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等環(huán)節(jié)的優(yōu)化升級。4.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定義與特征034.1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定位與作用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心載體，也是我國互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提質(zhì)增效、持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵支撐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定位工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通過提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能服務(wù)，連接人、機(jī)、物，促進(jìn)設(shè)備制造商、軟件開發(fā)商和系統(tǒng)集成商的交流合作。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的作用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺具有數(shù)據(jù)資源豐富、模型算法優(yōu)越、應(yīng)用服務(wù)靈活等優(yōu)勢，可降低企業(yè)研發(fā)成本，提高運(yùn)營效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的優(yōu)勢4.1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的定位與作用044.1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的價(jià)值設(shè)備預(yù)測性維護(hù)個(gè)性化定制服務(wù)工業(yè)APP創(chuàng)新商業(yè)模式探索制造協(xié)同與資源生產(chǎn)工藝優(yōu)化通過數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護(hù)，提高運(yùn)行效率和可靠性。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)，增強(qiáng)市場競爭力。實(shí)現(xiàn)制造協(xié)同和資源共享，降低管理成本，促進(jìn)業(yè)務(wù)發(fā)展。滿足客戶個(gè)性化需求，提供定制服務(wù)，拓寬市場渠道。開發(fā)者基于平臺數(shù)據(jù)和微服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新，豐富應(yīng)用生態(tài)。平臺通過創(chuàng)造新的商業(yè)模式，匯聚應(yīng)用開發(fā)者、軟件開發(fā)商、服務(wù)集成商和工業(yè)用戶，推動(dòng)平臺發(fā)展。4.1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的價(jià)值054.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)數(shù)據(jù)采集與接入層數(shù)據(jù)存儲與計(jì)算層提供直觀的用戶界面，使用戶能夠方便地查看和管理數(shù)據(jù)，與平臺進(jìn)行交互。用戶界面與交互層提供豐富的平臺服務(wù)，如設(shè)備管理、安全管理、運(yùn)維管理等，確保平臺的穩(wěn)定運(yùn)行和高效操作。平臺服務(wù)與管理層負(fù)責(zé)對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，提取有價(jià)值的信息，為決策提供支持，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用層負(fù)責(zé)從各類設(shè)備中采集和接入數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)線上的各種設(shè)備、傳感器和控制系統(tǒng)連接起來。負(fù)責(zé)存儲和管理采集到的數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)建模、存儲和計(jì)算。4.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)064.2.1總體功能架構(gòu)4.2.1總體功能架構(gòu)平臺層的功能平臺層在通用PaaS的基礎(chǔ)上，疊加了大數(shù)據(jù)處理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析、工業(yè)微服務(wù)等創(chuàng)新功能，構(gòu)建可擴(kuò)展的開放式云操作系統(tǒng)。平臺層的作用工業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)鏈平臺層能夠接入、控制和管理軟硬件資源及開發(fā)工具，為應(yīng)用開發(fā)提供必要接口以及存儲、計(jì)算和工具資源等支持。平臺層提供工業(yè)數(shù)據(jù)管理能力，結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)與工業(yè)機(jī)理，構(gòu)建完整工業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)鏈，幫助制造企業(yè)提升工業(yè)數(shù)據(jù)分析能力?？焖贅?gòu)建定制化工業(yè)APP借助微服務(wù)組件和工業(yè)應(yīng)用開發(fā)工具，平臺層幫助用戶快速構(gòu)建定制化的工業(yè)APP，并將其轉(zhuǎn)化為商業(yè)價(jià)值。工業(yè)建模技術(shù)工業(yè)建模技術(shù)主要包括機(jī)理建模技術(shù)和測試法建模技術(shù)，可用于定義和分析數(shù)據(jù)要求及其需要相應(yīng)支持信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)以及人工智能算法，對歷史、實(shí)時(shí)和時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類、關(guān)聯(lián)和預(yù)測分析，提供論斷建議或支持決策。工業(yè)微服務(wù)組件庫平臺層將技術(shù)、知識、經(jīng)驗(yàn)等資源固化為可移植、可復(fù)用的工業(yè)微服務(wù)組件庫，供開發(fā)者調(diào)用。4.2.1總體功能架構(gòu)074.2.2邊緣層邊緣層支持多種主流協(xié)議接入，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入與處理。數(shù)據(jù)源接入邊緣層支持多種協(xié)議兼容，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。協(xié)議兼容邊緣層具備數(shù)據(jù)清洗、緩存和實(shí)時(shí)分析功能，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和處理效率。數(shù)據(jù)處理4.2.2邊緣層010203084.2.3基礎(chǔ)設(shè)施層基礎(chǔ)設(shè)施層功能基礎(chǔ)設(shè)施層提供計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)安全等基礎(chǔ)服務(wù)，支撐上層應(yīng)用。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署在靠近設(shè)備端的位置，進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和過濾。云計(jì)算中心云計(jì)算中心作為核心計(jì)算節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)處理和分析來自邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)安全策略網(wǎng)絡(luò)安全策略確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，防止未?jīng)授權(quán)的訪問和攻擊。4.2.3基礎(chǔ)設(shè)施層094.2.4平臺層數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)平臺安全技術(shù)Docker容器技術(shù)工業(yè)建模技術(shù)利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能算法，對歷史、實(shí)時(shí)和時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類、關(guān)聯(lián)和預(yù)測分析。包括機(jī)理建模和測試法建模，機(jī)理建模技術(shù)結(jié)合領(lǐng)域?qū)I(yè)知識與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立豐富模型。傳統(tǒng)軟件架構(gòu)特點(diǎn)包括單體應(yīng)用、開發(fā)周期長、調(diào)用眾多公共庫、組件之間緊耦合且版本復(fù)雜。是一項(xiàng)在云環(huán)境中部署應(yīng)用和服務(wù)的技術(shù)，亞馬遜、eBay、Netflix等公司采用了微服務(wù)架構(gòu)范式。能夠根據(jù)應(yīng)用的CPU和內(nèi)存負(fù)荷、時(shí)間段以及應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)先級等多種因素，對計(jì)算單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、分配和掛接。旨在防止未經(jīng)授權(quán)的實(shí)體對平臺進(jìn)行識別、跟蹤和訪問，提供非集中式的認(rèn)證和信任模型，能夠高效地執(zhí)行加密和數(shù)據(jù)保護(hù)。4.2.4平臺層104.2.4應(yīng)用層4.2.4應(yīng)用層010203應(yīng)用層提供價(jià)值應(yīng)用層基于開放環(huán)境部署應(yīng)用，提供工業(yè)SaaS和工業(yè)APP，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺價(jià)值。面向智能制造場景應(yīng)用層面向智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸等場景，提供定制開發(fā)的智能化工業(yè)應(yīng)用和解決方案。工業(yè)APP架構(gòu)描述典型的工業(yè)APP架構(gòu)從工業(yè)維、技術(shù)維和軟件維三個(gè)維度來描述。應(yīng)用層主要作用提供設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一系列創(chuàng)新性業(yè)務(wù)應(yīng)用，幫助企業(yè)用戶提升資產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)社會生產(chǎn)資源的共享配置，滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，推動(dòng)傳統(tǒng)制造企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型。開發(fā)者實(shí)現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)者基于平臺數(shù)據(jù)和微服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新，匯聚各方資源，構(gòu)建共生共贏生態(tài)系統(tǒng)。圖形化編程技術(shù)圖形化編程技術(shù)能簡化開發(fā)流程，非代碼領(lǐng)域?qū)＜铱赏ㄟ^圖形化編程工具快速生成應(yīng)用程序，降低開發(fā)難度，提高研發(fā)效率。4.2.4應(yīng)用層多租戶技術(shù)多租戶技術(shù)是一種軟件架構(gòu)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)租戶共享相同的物理和邏輯資源，提高資源利用效率和降低成本。4.2.4應(yīng)用層114.3國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺正處于規(guī)模擴(kuò)張的關(guān)鍵階段，國內(nèi)外企業(yè)正在積極探索技術(shù)、管理、商業(yè)模式等方面的規(guī)律。規(guī)模擴(kuò)張關(guān)鍵階段取得的進(jìn)展在各方面的共同努力下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在技術(shù)、管理、商業(yè)模式等方面取得了一些進(jìn)展，為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了有力支持。全球制造業(yè)、信息通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，發(fā)揮各自優(yōu)勢，從不同層面和角度推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。4.3國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺124.3.1國外典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺GEPredix平臺GE公司為適應(yīng)數(shù)字化時(shí)代發(fā)展趨勢，推出了Predix-工業(yè)云平臺，提供DevOps和BizOps基礎(chǔ)功能服務(wù)。平臺功能DevOps幫助企業(yè)開發(fā)、托管和運(yùn)行應(yīng)用程序，BizOps則使企業(yè)能夠查詢和獲取應(yīng)用程序的運(yùn)行狀況。平臺架構(gòu)Predix平臺架構(gòu)分為邊緣連接層、基礎(chǔ)設(shè)施層和應(yīng)用服務(wù)層，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集、傳輸和提供工業(yè)微服務(wù)。成功應(yīng)用GE基于Predix平臺開發(fā)了多類工業(yè)APP，如計(jì)劃和物流、互聯(lián)產(chǎn)品、智能環(huán)境、現(xiàn)場人力管理工業(yè)分析等。客戶案例加拿大布魯斯電力公司面臨電力生產(chǎn)挑戰(zhàn)，GE通過Predix平臺的APM功能提供核電設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障反饋服務(wù)。4.3.1國外典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺0102030