前言
PREFACE
人类已经历了三次工业革命，而今天，我们正迎来人类历史上的第四次工业革命，正从信息化时代加速迈向智能化时代。新工业革命时代，创新的主题是“+”，尤其是把新一代信息通信技术（也就是ICT技术，例如新一代人工智能、云计算、大数据、5G、区块链、元宇宙）“+”到传统产业上来。工业化和信息化的深度融合，将不断催生未来工业的新模式、新手段和新业态。例如，它催生了“云制造”新型工业模式，它让工业世界的人、机、物彼此连接和对话，它让机器学会思考和学习，并像人一样协作，它将让你置身于虚实共生的工业元宇宙世界。这一切对于未来工业世界的美好愿景，都建立在一个崭新的领域基础上，那就是“工业互联网”。工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。
现在，互联网的上下半场之说已经成为业界的共识。互联网的上半场是消费互联网，过去二十多年在人们的生活消费领域取得了举世瞩目的成就，然而近年来行业的增量红利已经逐渐消退。未来新的一片蓝海，将是产业互联网，也就是互联网的下半场，将深入结合实体经济的一个个行业，实现虚拟经济和实体经济的深度融合，催生行业巨大边际效应的经济发展新范式。其中，工业互联网将持续赋能我国制造业的数字化、网络化、智能化的转型升级，打造全新的产业生态。
2017年年底，国务院印发了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，工业互联网自此成了我国的国家级创新战略。近年来，一系列国家战略规划和行动计划，都在大力推进工业互联网的建设。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出，需要系统布局工业互联网建设。党的二十大报告指出：坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化。在前三次工业革命浪潮中，英国、德国、美国占得了先机，也发展为全球工业、制造业最具竞争力的国家。如今，我们正面临新工业革命，在迈向个性化、智能化制造的新历史时期，中国有望实现弯道超车，与欧美发达国家一争高下，这是当前中国面临的难得的历史机遇。
然而，由于工业互联网属于前沿创新领域，学科高度交叉，产教深度融合，目前无论是产业界还是学术界，相关人才都极其匮乏，亟须培养工业互联网新型复合型人才，为我们国家建设制造强国而奋斗。本书立足北京航空航天大学在全国高校中率先开设的“工业互联网”线下研究生课程、“工业互联网技术基础”线下本科生课程、工业互联网产教融合实践大讲堂，以及“工业互联网”线上数字课程（已在国家高等教育智慧教育平台、清华大学学堂在线平台分别上线）近5年来的高校人才培养实践经验积累，以及中国工业互联网产业联盟人才组近5年来面向全国开展产业界人才培养的经验积累，将工业互联网基础理论知识和关键技术体系梳理凝聚成一本既适合高校本科生、研究生、教师、研究者，也适用于产业界相关技术从业者的导论性教材。本书共分7章，第1章讲述工业互联网的发展背景，涵盖了从工业1.0到工业4.0的演进。第2~4章深入讲解了面向新工业革命的关键ICT技术、工业互联网的概念与体系架构、网络关键技术。第5章和第6章分别详细介绍了工业互联网平台的关键技术和安全技术。第7章聚焦于人、机、物共融的关键技术，如工业元宇宙和智能工业机器人。每章均以实际案例和前沿技术研究为支撑，旨在为读者提供一个系统的工业互联网知识框架，助力读者深入理解并应用工业互联网技术。
本书的出版得到了国家自然科学基金（编号：62225302、92167108）的支持。在此还要感谢张一凡、王昆玉、贾子翟、董家宝、王海腾、李世祥、王斐、孔宇升、张晶、蔡尽云、胡珂、赵拓、刘帅、王浩天等在本书规划、撰写、校核等各个环节做出的贡献。由于工业互联网理论技术体系仍在发展过程中，加之撰写时间和水平有限，书中难免存在不足指出，望读者给予批评指正。

编 者
2024年8月