基本介紹
- 書名：工業大數據架構與套用
- 作者：鄭樹泉 宗宇偉 董文生 丁志剛
- ISBN：978-7-5478-3621-7
- 頁數：327
- 定價：88
- 出版社：上海科學技術出版社
- 出版時間：2017年7月
- 裝幀：平裝
- 開本：787×1092 1/16
出版背景,序言,目錄,精彩推薦,
出版背景
智慧型製造是當今的熱點之一，是一種基於新一代通信技術的新型製造模式，最突出的特點就是能有效的縮短產品研製周期，提高生產效率和產品質量，降低運營成本和資源能源消耗。其核心既是工業大數據。工業大數據是工業領域中，圍繞智慧型製造模式，在整個產品全生命周期各個環節所產生的各類數據，及相關技術和套用的總稱。通過現階段的數據採集、數據處理、數據分析的能力，準確執行指令，實現閉環反饋，最終形成自主學習、自主決策、最佳化提升。工業大數據技術及套用將成為未來提升製造業生產力、競爭力、創新能力的關鍵要素，驅動生產過程智慧型化、產品智慧型化及新業態新模式形成。
如今，全球掀起了以製造業轉型升級為首要任務的新一輪工業變革，世界上主要的工業發達體紛紛制定工業再發展戰略,提出了結合自身特點、優勢的架構方案。例如，德國提出了RAMI4.0，美國的IIRA。
那么，有沒有一個適合我國的國情的工業大數據架構呢？工業大數據又如何落地呢？
序言
新一代信息技術與製造業的深度融合,正在引發產業的重大變革,形成新的生產方式、產業形態、商業模式和經濟成長點;基於信息物理系統的智慧型製造正在改變傳統的製造方式;網路眾包、協同設計、個性化定製、精準供應鏈管理、產品全生命周期管理、工業雲平台等正在重塑產業價值鏈體系。
全球產業競爭格局正在發生重大調整，工業的轉型升級正成為全球經濟發展新一輪的競爭焦點。從美國的“製造業回歸”、德國的“工業4.0”到日本的“工業價值鏈”計畫，都異曲同工地表達了同樣的內容：用雲計算、大數據、物聯網、人工智慧等技術引領工業生產方式的變革，拉動工業經濟的創新發展。中國製造業面臨已開發國家和其他開發中國家“雙向擠壓”的嚴峻挑戰，必須化挑戰為機遇，搶占製造業新一輪競爭制高點，為此，政府提出了 “中國製造2025”計畫。
智慧型製造是經濟轉型升級過程中的一項重要內容，各省市及國家層面都在推出各類智慧型製造專項。工業大數據是智慧型製造的核心，然而工業大數據套用也帶來了廣泛性的挑戰。單從業務方面來看，工業大數據套用還處於發展初期，具有廣泛示範作用的成功案例還不多，而且構建工業大數據套用系統所需的投資都不小。更重要的是企業的決策層不僅要有明確的認識，並且要有戰略性的承諾。
目前，企業面對的一個挑戰是如何著手工業大數據套用的開發及推動其實施，以保證所構建的系統在投產後能產生預期的作用、收回前期的投資。
如果沒有系統架構作為基礎，將很難有效地應對這些技術和業務上的挑戰。因此，制訂系統架構是解決這些問題的第一步，也是最為基礎性的一步。而且，要解決不同行業之間系統的互操作性問題，不同行業之間也就必須對系統的整體架構達成共識。
架構是對不同行業的訴求作歸納分析，辨認其關鍵的共性並進行抽象及提升。一個通用的參考架構不僅能夠為解決不同產業所共有的挑戰提供共同的基礎，並能夠在跨產業的生態系統中實現知識和經驗的共享，採用可重用的技術和系統構建模組。一個廣闊跨產業的生態系統，將刺激更多的技術創新，降低技術成本，加快工業大數據系統的實施。
本書共分12章，首先論述了智慧型製造與大數據的關係（第1章），在分析了德國工業4.0架構模型RAMI4.0，美國工業網際網路參考模型IIRA、日本工業價值鏈參考框架IVRA及中國製造2025體系架構的基礎上提出了工業大數據架構（第2章）。本書後續第3章至第11章將分別就工業大數據架構的三個維度展開闡述。第3、第4和第5章分別在產品價值鏈維度三大環節（研發、生產和服務）論述了工業大數據套用，第6、第7和第8章分別從企業縱向維度論述了智慧型製造的三個子系統即信息物理系統CPS、管理信息系統MIS和網際網路+，第9、第10和第11章分別從IT價值鏈集成維度（業務架構、信息系統架構和技術架構）論述了工業大數據整體架構及集成技術。最後，第12章討論了工業大數據安全、質量等大數據治理環節內容。工業大數據架構與本書章節的對應關係如下圖所示：
本書的主要特點有：（1）基於成熟的相關理論及國外成熟的相關架構。（2）目前CPS、工業網際網路，網際網路+、大規模個性化定製、大數據、工業雲等概念比較多，本書基於工業大數據參考架構這個模型組織全書內容，為大家梳理出一個清晰的脈絡。（3）本書使用了大量的架構圖表（100多張）。（4）本書每章都有大量案例（共50個以上）支撐各章的核心觀點。
各章的作者分別是:第一章，鄭樹泉，宗宇偉；第二章：鄭樹泉；第三章，王倩；第四章，王倩，丁志剛；第五章：武智霞；第六章，武智霞，丁志剛；第七章：王倩，董文生；第八章 覃海煥，鄭樹泉；第九章：徐侃，鄭樹泉；第十章：徐侃；第十一章：覃海煥，董文生；第十二章：武智霞，鄭樹泉，宗宇偉。鄭樹泉進行了本書的整體內容策劃及編寫組織工作。李索遠承擔了本書大量的文字錄入、圖表製作及版本管理工作。
感謝上海產業技術研究院工業大數據研究小組多年來的研究和套用實踐為本書的寫作積累了大量的素材和案例。
感謝全國信標委大數據標準工作組及《工業大數據白皮書》編寫組成員對本書寫作的支持。
本書的寫作過程中得到了星環信息科技（上海）有限公司陳曉勇、北京數碼大方科技股份有限公司齊建軍、蘇州羅想軟體股份有限公司陳勇、南京優倍電氣有限公司董健、用友網路科技股份有限公司上海分公司曹暉、上海寶信軟體股份有限公司歐陽樹生、中國電子技術標準化研究院王典威等智慧型製造、工業雲和大數據等領域專家的幫助，他們為本書的寫作提供了不少建議和案例材料，在此一併表示感謝。
工業大數據是一個跨學科和跨界的領域，也是不斷改進和演化的過程。本書付印之際，作者誠惶誠恐，雖然智慧型製造、工業網際網路、工業大數據等技術和套用如火如荼，然而國內工業大數據架構研究及套用還剛剛開始，本書的理論模型和套用實踐方面難免會有一些偏頗。歡迎讀者對不足之處批評指正，希望分享體會和經驗，推進工業大數據在智慧型製造和智慧型服務等領域的套用。
作者
2017年5月
目錄
第1章 緒論
1.1 智慧型製造及技術體系
1.1.1 智慧型製造的定義
1.1.2 智慧型製造的目標
1.1.3 智慧型製造的技術體系
1.2 工業大數據的戰略作用
1.2.1 大數據與企業核心能力
1.2.2 大數據與價值鏈
1.2.3 大數據與製造模式
1.3 工業大數據定義、特徵
1.3.1 工業大數據定義
1.3.2 工業大數據特徵
1.4 工業大數據戰略、實現路徑及實施流程
1.4.1 不同類型的業務戰略
1.4.2 工業大數據價值實現路徑
1.4.3 工業大數據實施流程
參考文獻
第2章 工業大數據架構
2.1德國工業4.0參考架構
2.1.1背景
2.1.2 RAMI4.0模型
2.1.3功能層
2.1.4生命周期與價值流
2.1.5企業縱向層
2.1.6 工業4.0組件
2.2美國工業網際網路參考架構
2.2.1背景
2.2.2工業網際網路架構基本概念
2.2.3業務視角
2.2.4套用視角
2.2.5功能視角
2.2.6實施視角
2.3日本工業價值鏈參考架構
2.3.1背景
2.3.2 IVRA模式
2.3.3智慧型製造單元
2.4中國製造2025參考架構
2.4.1背景
2.4.2智慧型製造系統架構
2.4.3智慧型製造標準體系結構
2.5工業大數據參考架構
2.5.1生命周期與價值流
2.5.2企業縱向層級
2.5.3 IT價值鏈
參考文獻
第3章 研發大數據
3.1 研發大數據的類型
3.2研發大數據的套用
3.2.1基於模型的研發設計
3.2.2基於仿真的研發設計
3.2.3基於產品生命周期的設計
3.2.4 融合消費者反饋的設計
3.3研發大數據的創新
3.3.1產品創新研發的消費者驅動模式
3.3.2產品創新的技術驅動模式
3.3.3用數據讓競爭創新透明化
3.4研發大數據服務技術平台
第4章 生產大數據
4.1 企業資源管理ERP
4.1.1 ERP簡介
4.1.2 ERP體系
4.1.3 融合大數據的ERP實施
4.2企業製造執行系統（MES）
4.2.1 MES簡介
4.2.2 MES體系
4.2.3結合大數據的MES套用
4.3客戶關係管理（CRM）
4.3.1 CRM簡介
4.3.2 運用大數據的CRM行銷
4.4供應鏈管理（SCM）
4.4.1 SCM簡介
4.4.2基於大數據的SCM最佳化
4.4.3大數據時代下的SCM變革
參考文獻
第5章 服務大數據
5.1服務大數據類型及價值體現
5.1.1服務大數據的類型
5.1.2 服務大數據主要來源及其價值體現
5.2服務大數據套用
5.2.1 預測性維修
5.2.2 城市基礎設施管理
5.2.3 企業能源管理
參考文獻
第6章 信息物理系統
6.1 CPS基本理論
6.1.1 CPS的定義
6.1.2 CPS的本質
6.1.3 CPS體系架構
6.2 CPS在產品全生命周期中的套用
6.2.1 研發與設計
6.2.2生產與供應鏈管理
6.2.3運維與服務
6.3 CPS下的智慧型工廠
6.3.1自動化和互聯的設備
6.3.2 產品智慧型化且可配置
6.3.3 智慧型的機器和流程
6.3.4 具有知識的人
6.4 CPS下的智慧城市
參考文獻
第7章 企業管理信息系統
7.1 企業管理信息系統的發展歷程
7.1.1信息技術在企業套用的發展歷程
7.1.2信息化管理的成熟度模型
7.1.3企業管理信息系統的七個階段
7.1.4企業集成運行的成熟度模型
7.2 管理信息系統構成
7.2.1從信息角度
7.2.2從職能構成
7.2.3從套用角度
7.3 兩化融合下的管理信息系統集成
7.3.1信息化集成標準
7.3.2縱向集成
7.3.3跨越整個價值鏈的端到端工程數字集成
7.3.4價值網路的橫向集成
7.3.5信息化集成系統內的系統集成
7.4 工業大數據下的關鍵套用
7.4.1 高級計畫與排程
7.4.2產品生命周期管控
7.4.3供應鏈集成
參考文獻
第8章 “網際網路+”時代的工業轉型
8.1理論基礎
8.1.1馬斯洛需求理論
8.1.2生產型消費者與共享經濟
8.1.3平台戰略
8.2 個性化定製
8.2.1產生背景
8.2.2個性化定製業務框架
8.2.3套用案例
8.3 網路化協同製造
8.3.1產生背景
8.3.2網路化協同製造業務框架
8.3.3套用案例
8.4 製造業分享經濟
8.4.1產生背景
8.4.2製造業分享經濟業務框架
8.4.3套用案例
參考文獻
第9章 業務架構
9.1企業信息化發展階段
9.1.1部門級信息化套用階段
9.1.2企業級信息化套用階段
9.1.3基於網路的信息化套用階段
9.2工業大數據創新業務模式
9.2.1智慧型化生產套用
9.2.2智慧型化設計套用
9.2.3智慧型化行銷
9.2.4 網路化套用
9.2.5 個性化套用
9.2.6 服務化套用
9.2.7 平台化套用
9.2.8 供應鏈最佳化套用
9.3工業大數據能力成熟度模型
9.3.1 工業大數據能力成熟度模型等級
9.3.2工業大數據能力成熟度內容與要求
9.4 工業大數據業務架構規劃
9.4.1工業大數據規劃步驟
9.4.2 工業大數據業務架構
參考文獻
第10章 信息系統架構
10.1套用架構
10.1.1套用架構的規劃原則
10.1.2工業大數據套用架構參考模型
10.2數據架構
10.2.1元數據與主數據
10.2.2數據生命周期與數據質量
10.2.3數據架構規劃
10.2.4數據架構模型
10.3工業大數據信息系統架構的實現
10.3.1製造企業信息系統分析
10.3.2工業大數據的處理分析流程
10.3.3工業大數據信息系統架構模型
參考文獻
第11章 信息技術架構
11.1 工業雲服務
11.1.1工業雲服務概念
11.1.2工業雲服務類型及典型服務
11.2 大數據開源技術組件
11.2.1數據採集階段開源技術組件
11.2.2數據存儲階段開源技術組件
11.2.3數據計算階段開源技術組件
11.2.4數據分析與挖掘階段開源技術組件
11.2.5 ETL階段的開源技術組件
11.2.6可視化階段的開源技術組件
11.3 工業大數據信息技術架構
11.3.1數據層
11.3.2數據採集層
11.3.3數據存儲層
11.3.4計算層
11.3.5套用層
11.3.6展示層
11.4 信息技術架構典型案例
11.4.1行業級工業大數據整體信息技術架構案例
11.4.2套用級工業大數據信息技術架構案例
參考文獻
第12章 工業大數據治理
12.1工業大數據治理框架
12.1.1 工業大數據治理原則
12.1.2 工業大數據治理範圍
12.1.3工業大數據治理的實施與評估
12.2 工業大數據質量
12.2.1 數據質量的基本概念
12.2.2 工業大數據質量管理參考架構
12.2.3 工業大數據質量項目實施方法
12.3 工業大數據安全
12.3.1 工業4.0世界中的威脅與挑戰
12.3.2 工業大數據的安全目標和要求
12.3.3 典型的技術安全措施
12.3.4 實施方案
參考文獻
精彩推薦
工業大數據技術及套用正在成為提升製造業生產力、競爭力、創新力的關鍵要素，是驅動產品、生產過程、管理、服務、新業態新模式等智慧型化的重要基礎。本書全面、系統梳理了工業大數據相關領域和概念，基於成熟IT架構理論和大量套用案例，深度分析並從多個維度提出工業大數據通用架構，具有一定創新性，為進一步推動工業大數據平台、數據處理、數據管理等理論研究和實際套用提供了很好的參考和指導作用。
全國信標委大數據工作組工業大數據國家標準專題組組長，北京數碼大方科技股份有限公司工業雲事業部副總，齊建軍
邵子曰： “日以遲為進，月以疾為退，日月一會而加半日減半日，是以為閏餘也。”中國古人以數據作為時間的記載；今人，以數據作為科技的基石，推動技術的發展。承上啟下，都離不開數據的積累和孕育。
上海作為中國現代工業的發源地，其工業化發展正處於智慧型製造4.0的前期，面臨一個趕超西方現代工業的起點，其發展非常依賴於工業大數據的採集，分析和挖掘，《工業大數據:架構和套用》正好恰逢其時，為讀者開啟了一個工業數據利用的方便之門，可以幫助企業界對企業內的數據進行整理，歸類，治理，同時書中介紹了很多企業構建大數據典型套用的案例, 為現代企業大數據建設提供了非常好的借鑑意義。不失為一本企業IT部門管理者和架構師需要好好研讀的一本好書。
星環信息科技（上海）有限公司技術總監 陳曉勇
數據技術的快速發展，採集，傳輸，儲存，加工，運用，構建出新的工業生態。新工業以其不可阻擋的力量，出現並茁壯成長，影響著社會的發展和進步。無論是機器，人，還是各種設施在完成傳統意義的工作之外，同時生產著相應的信息數據，數據的套用，已在改變生產生活社會的方方面面。學會駕馭數據工業是個人成長，企業發展，社會進步的基礎保障。
工業4.0產業聯盟秘書長 杜玉河
如何以規模化製造的成本和效率生產個性定製的產品？如何使製造過程信息透明化、生產協同化、效率最大化？ 如何實現全產業鏈的信息整合，使工業運營系統變得更加強壯而又有柔性？
答案是企業必須要形成自己的智慧型製造和大數據體系，但首先第一步是要構建系統架構，這是最基礎的一步也是非常關鍵的一步。《工業大數據：架構與套用》詳細分析如何構建系統架構，為智慧型製造系統和大數據奠定基礎，對中國企業真正走上智慧型製造之旅是一盞指明燈。
蘇州羅想軟體股份有限公司總經理 陳勇
網際網路和計算機技術的快速發展，顛覆了傳統思維，改變了人們的生活方式，使我們的生活更加多姿多彩。我們正生活在信息化的時代，本書的理論模型及套用實踐將對我國的工業大數據架構及套用提供一個很好的新思維。
上海市輕工科技協會 秘書長 高級工程師 徐關麟
《工業大數據：架構與套用》一書從大數據的視角揭示了智慧型製造的實質，將目前熱門的概念：工業4.0、網際網路+、CPS、工業大數據等有機地貫通起來，為讀者梳理出來一個生動的故事，無論是作為科研工作者、企業家，或者是教育工作者都可以從中找到感興趣的看點。本書非常適合工業工程和信息系統專業的學生做為專業學習的參考書籍，將工業大數據的技術及套用融入課堂，是對現有教學內容的重要補充，也是高等教育發展的必然趨勢。
上海第二工業大學工業工程系主任，教授，博士 楊敬輝
