《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術導論》 習題及答案匯總 黃源 第1-9章

習題1（1）請闡述什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產業(yè)和應用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵綜合信息基礎設施。（2）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產物，通過實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián)，構建起全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈及全面連接的新型工業(yè)生產制造和服務體系，成為支撐第四次工業(yè)革命的基礎設施，對未來工業(yè)發(fā)展產生全方位、深層次、革命性影響。（3）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的組成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由網(wǎng)絡、平臺、安全三個關鍵部分構成，其中網(wǎng)絡是基礎、平臺是核心、安全是保障。（4）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0的特點。一是構建了由業(yè)務需求到功能定義再到實施架構的層層深入的完整體系，其核心是從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進產業(yè)發(fā)展中的作用與路徑出發(fā)，指引企業(yè)明確自己的數(shù)字化轉型商業(yè)目標與業(yè)務需求，進而確定其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心功能與實施框架。二是突出數(shù)據(jù)智能優(yōu)化閉環(huán)的核心驅動作用，架構2.0進一步明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)物理空間與數(shù)字空間虛實交互與分析優(yōu)化中的核心作用，定義了其功能層級與關鍵要素，以此指導企業(yè)在設備、產線、企業(yè)、產業(yè)等不同層級、不同領域構建精準決策與智能優(yōu)化能力，推動產業(yè)智能化發(fā)展；三是指導行業(yè)應用實踐與系統(tǒng)建設，架構2.0在充分考慮企業(yè)現(xiàn)有基礎與轉型需求基礎上，結合國內外企業(yè)大量已開展實踐的相關經驗，提出網(wǎng)絡、標識、平臺和安全的實施部署方式，指導企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵系統(tǒng)建設和技術選型。（5）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的關系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的關鍵基礎，是實現(xiàn)智能制造的有效路徑，為其變革提供了必須的共性基礎設施和能力，同時也可以用于支撐其他產業(yè)的智能化發(fā)展。此外，智能制造中的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強調構建從設備端到邊緣端再到云端的全棧式的平臺和網(wǎng)絡的能力。智能制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化程度取決上云的數(shù)據(jù)維度和數(shù)量、質量。所以，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力智能制造目標實現(xiàn)的同時，智能制造業(yè)影響著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務的產業(yè)寬度和深度。習題2（1）請闡述什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產業(yè)和應用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵綜合信息基礎設施。（2）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產物，通過實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián)，構建起全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈及全面連接的新型工業(yè)生產制造和服務體系，成為支撐第四次工業(yè)革命的基礎設施，對未來工業(yè)發(fā)展產生全方位、深層次、革命性影響。（3）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的組成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由網(wǎng)絡、平臺、安全三個關鍵部分構成，其中網(wǎng)絡是基礎、平臺是核心、安全是保障。（4）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0的特點。一是構建了由業(yè)務需求到功能定義再到實施架構的層層深入的完整體系，其核心是從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進產業(yè)發(fā)展中的作用與路徑出發(fā)，指引企業(yè)明確自己的數(shù)字化轉型商業(yè)目標與業(yè)務需求，進而確定其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心功能與實施框架。二是突出數(shù)據(jù)智能優(yōu)化閉環(huán)的核心驅動作用，架構2.0進一步明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)物理空間與數(shù)字空間虛實交互與分析優(yōu)化中的核心作用，定義了其功能層級與關鍵要素，以此指導企業(yè)在設備、產線、企業(yè)、產業(yè)等不同層級、不同領域構建精準決策與智能優(yōu)化能力，推動產業(yè)智能化發(fā)展；三是指導行業(yè)應用實踐與系統(tǒng)建設，架構2.0在充分考慮企業(yè)現(xiàn)有基礎與轉型需求基礎上，結合國內外企業(yè)大量已開展實踐的相關經驗，提出網(wǎng)絡、標識、平臺和安全的實施部署方式，指導企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵系統(tǒng)建設和技術選型。（5）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的關系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的關鍵基礎，是實現(xiàn)智能制造的有效路徑，為其變革提供了必須的共性基礎設施和能力，同時也可以用于支撐其他產業(yè)的智能化發(fā)展。此外，智能制造中的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強調構建從設備端到邊緣端再到云端的全棧式的平臺和網(wǎng)絡的能力。智能制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化程度取決上云的數(shù)據(jù)維度和數(shù)量、質量。所以，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力智能制造目標實現(xiàn)的同時，智能制造業(yè)影響著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務的產業(yè)寬度和深度。習題3（1）請闡述什么是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)（Internetofthings，IoT）是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是基于互聯(lián)網(wǎng)之上，使不可交流的物體與物體之間能進行交流通信。（2）請闡述什么是傳感器，它有哪些作用。傳感器，是由一種敏感元件和轉換元件組成的檢測裝置，能感受到被測量，并能將檢測和感受到的信息按照一定規(guī)律轉換為電信號（電壓、電流、頻率或者是相位等）的形式輸出，最終為物聯(lián)網(wǎng)應用的數(shù)據(jù)分析、人工智能提供數(shù)據(jù)來源。（3）請闡述什么是室內定位技術。室內定位即通過技術手段獲知人們在室內所處的實時位置或者行動軌跡，基于這些信息能夠實現(xiàn)多種應用。（4）請闡述什么是邊緣計算。邊緣計算是一種基礎技術架構，它是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側，融合網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺。邊緣計算可以在生產設施（設備）中現(xiàn)場收集、分析和存儲數(shù)據(jù)，從而節(jié)省時間并幫助維護運營（5）請闡述什么是霧計算。霧計算是一種分布式協(xié)作架構，能夠將實際數(shù)據(jù)來源與云端之間的各種特定應用程序或服務用在最有效的位置進行管理。因此，霧計算是為大量智能物聯(lián)網(wǎng)設備提供節(jié)能、有效、可管理通信的關鍵因素。習題4（1）請闡述什么是云計算。云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需要投入管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。（2）請闡述什么是IaaS。

IaaS是InfrastructureasaService（基礎設施即服務）的簡稱。消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎設施獲得服務，這類服務稱為基礎設施即服務。（3）請闡述什么是分布式計算。分布式計算是在兩個或多個軟件互相共享信息，這些軟件既可以在同一臺計算機上運行，也可以在通過網(wǎng)絡連接起來的多臺計算機上運行。

（4）請闡述什么是企業(yè)上云。企業(yè)上云是指企業(yè)通過網(wǎng)絡,將企業(yè)的基礎設施、管理及業(yè)務部署到云端，利用網(wǎng)絡便捷地獲取云服務商提供的計算、存儲、軟件、數(shù)據(jù)服務，以此提高資源配置效率、降低信息化建設成本、促進共享經濟發(fā)展、加快新舊動能轉換。（5）請闡述云計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關系。云計算是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一項關鍵技能力量，乃至可以這樣講，如果沒有云計算，以及在云計算平臺上所運行的大數(shù)據(jù)技能，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就不會存在。通過云計算的應用，可以讓更多的企業(yè)員工及管理者去使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，也能夠讓開發(fā)者有更大的空間去設計更好的應用。不僅如此，云計算還可以為企業(yè)與企業(yè)之間，工廠與供應鏈之間，工廠與經銷商之間提供接口，進行指定數(shù)據(jù)的共享，甚至還能提供工廠與最終消費者用戶之間的接口，方便用戶對產品進行個性化定制。習題5（1）請闡述什么是大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)（bigdata），指無法在一定時間范圍內用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，大數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)的集合，它以采集、整理、存儲、挖掘、共享、分析、應用、清洗為核心（2）請闡述大數(shù)據(jù)的特征。隨著對大數(shù)據(jù)認識的不斷加深，人們認為大數(shù)據(jù)一般具有四個特征：數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型繁多、數(shù)據(jù)產生速度快以及數(shù)據(jù)價值密度低。（3）請闡述什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領域中，圍繞典型智能制造模式，從客戶需求到銷售、訂單、計劃、研發(fā)、設計、工藝、制造、采購、供應、庫存、發(fā)貨和交付、售后服務、運維、報廢或回收再制造等整個產品全生命周期各個環(huán)節(jié)所產生的各類數(shù)據(jù)及相關技術和應用的總稱。工業(yè)大數(shù)據(jù)是工業(yè)數(shù)據(jù)的總稱，包括企業(yè)信息化數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)以及外部跨界數(shù)據(jù)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心要素。（4）請闡述什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)建模。數(shù)據(jù)建模的本質，是根據(jù)一部分能夠獲得的數(shù)據(jù)獲得另一部分不統(tǒng)一直接獲得的數(shù)據(jù)。對于復雜的工業(yè)建模過程，充分利用知識領域是成功的前提。不過需要注意的是：在工業(yè)領域，由于應用場景的不同以及數(shù)據(jù)采集條件的不斷變化，模型的誤差可能會變得很大，而這些變化會對人們的建模過程產生深刻的影響。工業(yè)大數(shù)據(jù)的方法，早已出現(xiàn)在前人的實踐中。這類方法的基本思路就是：找一個類似的做法，在此基礎上進行修訂。（5）請闡述什么是機器學習。機器學習，通俗地講就是讓機器來實現(xiàn)學習的過程，讓機器擁有學習的能力，從而改善系統(tǒng)自身的性能。而讓機器具備人工智能的前提就是需要我們用一定量的數(shù)據(jù)集對機器進行“訓練”。（6）請闡述什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)治理。數(shù)據(jù)治理是指從使用零散數(shù)據(jù)變?yōu)槭褂媒y(tǒng)一數(shù)據(jù)、從具有很少或沒有組織流程到企業(yè)范圍內的綜合數(shù)據(jù)管控、從數(shù)據(jù)混亂狀況到數(shù)據(jù)井井有條的一個過程。數(shù)據(jù)治理就是以服務組織戰(zhàn)略目標為基本原則，通過組織成員的協(xié)同努力，流程制度的制定，以及數(shù)據(jù)資產的梳理、采集清洗、結構化存儲、可視化管理和多維度分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產價值獲取、業(yè)務模式創(chuàng)新和經營風險控制的過程。習題6（1）請闡述什么是人工智能。人工智能（ArtificialIntelligence，AI），它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。（2）請闡述什么是感知機。感知機（Perceptron）由羅森布拉特于1957年提出，是神經網(wǎng)絡與支持向量機的基礎。感知機接收多個輸入信號，輸出一個信號。（3）請闡述什么是神經網(wǎng)絡。神經網(wǎng)絡是一種由大量的節(jié)點（或稱神經元）相互連接構成的運算模型。通俗地講，人工神經網(wǎng)絡是模擬、研究生物神經網(wǎng)絡的結果。（4）請闡述什么是知識圖譜。知識圖譜本質上，是一種揭示實體之間關系的語義網(wǎng)絡。語義網(wǎng)絡是一種用實體及其語義關系來表達知識的知識表達方式。語義網(wǎng)絡一般用節(jié)點表示實體，用弧表示語義關系，并且在語義網(wǎng)絡表示中，每一個節(jié)點和弧都必須有標志，用來說明它所代表的實體或語義。（5）請闡述什么是最優(yōu)化理論。最優(yōu)化，就是在一定的約束條件下，使系統(tǒng)具有所期待的最優(yōu)功能的組織過程，是從眾多可能的選擇中做出最優(yōu)選擇，使系統(tǒng)的目標函數(shù)在約束條件下達到最大或最小。最優(yōu)化是系統(tǒng)方法的基本目的。（6）請闡述什么是工業(yè)人工智能。工業(yè)人工智能，通常是指人工智能在工業(yè)上的應用。與作為前沿研究學科的通用人工智能不同，工業(yè)人工智能是構建計算機化系統(tǒng)執(zhí)行需要人類智能的任務的前沿研究學科，工業(yè)人工智能更關注應用此類技術來解決工業(yè)痛點，以創(chuàng)造客戶價值、提高生產力、降低成本減少、站點優(yōu)化、預測分析和洞察發(fā)現(xiàn)。習題7（1）請闡述什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過系統(tǒng)構建網(wǎng)絡、平臺、安全三大功能體系，形成人、機、物的全面互聯(lián)，實現(xiàn)全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈的互聯(lián)互通，平臺下連設備，上接應用，承載海量數(shù)據(jù)的匯聚，支撐建模分析和應用開發(fā)，定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的中樞功能層級，在驅動工業(yè)全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈深度互聯(lián)，推動資源優(yōu)化配置，促進生產制造體系和服務體系重塑中發(fā)揮著核心作用。（2）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺特點。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺采取云化、敏捷開發(fā)等方式，降低了工業(yè)企業(yè)投入信息化、數(shù)字化的成本。相較于傳統(tǒng)IT架構，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擴大了數(shù)據(jù)采集的范圍、增強了數(shù)據(jù)的時效性，并通過工業(yè)知識的沉淀和創(chuàng)新，持續(xù)迭代研發(fā)各類工業(yè)APP應用。（3）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應具備分布式IT資源調度與管理，工業(yè)資源的泛在連接與優(yōu)化配置，工業(yè)大數(shù)據(jù)管理與挖掘以及微服務供給、管理與迭代優(yōu)化等四大方面的核心功能。（4）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺核心技術。數(shù)據(jù)采集與邊緣計算技術，數(shù)據(jù)分析技術，多租戶管理技術，運維管理。（5）請描述常見的幾個互聯(lián)網(wǎng)平臺。海爾卡奧斯COSMOPlat平臺航天云網(wǎng)INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺華為FusionPlant工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺習題4（1）請闡述什么是云計算。云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需要投入管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。（2）請闡述什么是IaaS。

IaaS是InfrastructureasaService（基礎設施即服務）的簡稱。消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎設施獲得服務，這類服務稱為基礎設施即服務。（3）請闡述什么是分布式計算。分布式計算是在兩個或多個軟件互相共享信息，這些軟件既可以在同一臺計算機上運行，也可以在通過網(wǎng)絡連接起來的多臺計算機上運行。

（4）請闡述什么是企業(yè)上云。企業(yè)上云是指企業(yè)通過網(wǎng)絡,將企業(yè)的基礎設施、管理及業(yè)務部署到云端，利用網(wǎng)絡便捷地獲取云服務商提供的計算、存儲、軟件、數(shù)據(jù)服務，以此提高資源配置效率、降低信息化建設成本、促進共享經濟發(fā)展、加快新舊動能轉換。（5）請闡述云計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關系。云計算是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一項關鍵技能力量，乃至可以這樣講，如果沒有云計算，以及在云計算平臺上所運行的大數(shù)據(jù)技能，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就不會存在。通過云計算的應用，可以讓更多的企業(yè)員工及管理者去使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，也能夠讓開發(fā)者有更大的空間去設計更好的應用。不僅如此，云計算還可以為企業(yè)與企業(yè)之間，工廠與供應鏈之間，工廠與經銷商之間提供接口，進行指定數(shù)據(jù)的共享，甚至還能提供工廠與最終消費者用戶之間的接口，方便用戶對產品進行個性化定制。習題9（1）請闡述什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，工業(yè)系統(tǒng)在網(wǎng)絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)智能、安全保障等方面將進行快速的迭代演進，云和大數(shù)據(jù)技術逐步引入，扁平化的軟硬件部署架構成為重要發(fā)展趨勢，從而引發(fā)工業(yè)系統(tǒng)各層級網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)和安全的深刻變化。從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來演進看、工業(yè)網(wǎng)絡基礎設施、控制體系、工業(yè)數(shù)據(jù)和個人隱私、智能設備以及工業(yè)應用的安全保障是未來發(fā)展的重點。（2）請闡述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系框架的組成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架從防護對象、防護措施及防護管理三個視角構建，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架針對不同的防護對象部署相應的安全防護措施，根據(jù)實時監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中存在的或即將發(fā)生的安全問題并及時做出響應。（3）請闡述什么是網(wǎng)絡邊界防護。傳統(tǒng)工控系統(tǒng)發(fā)展到網(wǎng)絡互通互聯(lián)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)階段，OT與IT不斷融合，OT網(wǎng)絡不再封閉可信，涉及多種網(wǎng)絡邊界。邊界防護的場景主要針對工控網(wǎng)絡的過程監(jiān)控層與生產管理層通信的場景，生產管理層與過程監(jiān)控層之間通過OPC協(xié)議或者OD