序
“互聯網 工業”，隻有落實纔是硬道理
2013年，我在和魏先生的一次暢談中，他闡述的一個觀點給我留下了深刻的印像：“互聯網 ”即將成為未來生活的主旋律。工業自動化領域經過多年的發展，已經具備了質變的必要條件，未來必然會搭上信息化的快車，“互聯網 工業”將是我們工業繫統集成領域的未來。
擺在讀者面前的這本《現代工業繫統集成技術》，可以說是魏先生對上述觀點的進一步闡釋和實踐。如果回溯得更遠一些，有讀者可能記得，十二年前他還寫過一本名為《城市軌道交通自動化繫統與技術》的著作。從那裡我們可以發現，作者在當時的軌道交通領域自動化繫統集成實踐中，即已叩響了向信息化邁進的大門。
如果說21世紀注定是一個遠甚於20世紀的“顛覆的時代”，那麼在《現代工業繫統集成技術》一書中，魏先生和他的創作團隊將這個時代的顛覆聚焦在了彼此密切相關的兩個方面。一是工業領域信息化的發展方向，即由互聯網發展而來的大數據分析技術與已發展成熟的工業自動化、智能化、企業信息化融合而造就的新工業革命。他在新作中描繪道：“現代工業自動化控制繫統在工業4.0時代正進步為由物聯網和務聯網支持的信息化與自動化繫統。以工業信息為核心的自動化與信息化深度融合在一起，深入到信息化集成繫統的各個層次；各層次的信息采用繫統集成技術融合在一起，實現工業企業的經營目標與戰略目標，信息繫統集成技術成為新工業革命的關鍵。”
二是由此理論基礎帶來的一個必然思考：我們如何在各自從事的領域中去“落實”。長久以來，工業繫統集成一直禁錮於由不同工藝而劃分出的獨立領域，我們更專注於生產過程本身而忽視了由此產生的海量信息數據。繫統集成淪為了工業領域的服務工具，喪失了其引領工業技術發展的根本屬性。互聯網大數據分析技術的迅猛發展，讓我們眼前為之一亮。姑且不論這種數據分析對未來工業的發展產生何種影響，生產效率提高、服務水平改善、產業升級轉型有據可依，這些確實正在真實地發生著。作者在書中通過這樣四個例證為我們指出了實踐的路徑：智慧城市、智能交通、城市軌道交通路網指揮繫統、礦山物聯網。在這四個例子中，雖然實現的功能還不能達到我們的預期，但都有清晰的實施框架和路線。在未來10年裡，幾乎社會各個領域都將引入“互聯網 ”的模式，在全世界信息協同共享的大背景下，“互聯網 工業”勢必成為推動社會發展的原動力，我們隻需要在各自的專業領域不斷的探索、前行。
其實在我們的生活中，“互聯網 ”已不是什麼新鮮事物，比如“互聯網 傳統通信領域”有了微信，“互聯網 傳統交通”有了滴滴，“互聯網 傳統百貨”有了，“互聯網 傳統銀行”纔有了帶著手機就可走遍世界的支付寶。當互聯網思維入侵到傳統行業的時候，傳統行業都有一個抵觸、認知、轉變和共贏發展的過程。傳統運營商在微信App誕生時，因為語音和短信收入大幅下滑，簡直如臨大敵。但隨著微信的進一步發展，來自數據流量業務的收入已經大大超過語音收入的下滑。可以看出，互聯網的出現並沒有徹底顛覆通信行業，反而促進了運營商進行相關業務的變革升級。在交通領域，從國外的Uber到國內的滴滴、易到，移動互聯網催生了一批打車、拼車和專車軟件。雖然它們的存在仍存有爭議，但它們通過把移動互聯網與傳統的交通出行相結合，改善了人們出行的方式，增加了車輛的使用率，減少了排放，對環境保護也做出了貢獻。在金融領域，餘額寶的橫空出世對傳統的金融行業帶來衝擊，銀行覺得不可控，也有人懷疑二維碼支付存在安全隱患。但隨著國家對互聯網金融的研究越來越透徹，銀聯對二維碼支付也出臺了標準，互聯網金融得到較為有序的發展，也得到國家相關政策的支持和鼓勵。
正如馬化騰所言，“它是對傳統行業的升級換代，不是顛覆掉傳統行業。”在其中，又可以看到“特別是移動互聯網對原有的傳統行業起到很大的升級換代的作用。”事實上，“互聯網 ”不僅正在全面應用到第三產業，形成諸如互聯網金融、互聯網交通、互聯網醫療、互聯網教育等新生態，而且正在向和第二產業滲透。“互聯網 工業”向裝備制造和能源、新材料等工業領域的滲透，將全面推動傳統工業生產方式的轉變。
有識於此，全世界越來越多的國家和地區制定了自己的工業信息化發展戰略，其中較為著名的有美國的“工業互聯網”、德國提出的“工業4.0”、日本的“U-Japan計劃”。發達國家一方面加大力度發展傳感器核心芯片、嵌入式操作繫統、雲計算等核心技術，另一方面加快標準制定和產業化進程，謀求在未來的國際競爭中占據有利位置。為應對這場全新的變革和競爭，中國政府也開始了積極的部署和引導。2011年工信部制定了《物聯網“十二五”發展規劃》，提出物聯網已成為當前世界新一輪經濟和科技發展的戰略制高點之一，要培養10個物聯網產業聚集區和100個骨干企業，實現產業鏈上下遊企業彙集和產業資源整合。2015年，第十二屆全國人民代表大會上，總理更是在政府工作報告中提出，“制定‘互聯網 ’行動計劃，推動移動互聯網、雲計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合，促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展，引導互聯網企業拓展國際市場。”
青銅器時代、蒸汽時代、電氣時代、信息時代……歷史的變遷告訴我們，科技創新纔是人類社會進步與發展的原動力。當今，我們正處在一個信息爆炸的時代，互聯網思維與傳統工業生產相融合，信息技術與傳統的生物、能源、制造、材料等技術融合發展，纔有可能帶來一個指數級增長和顛覆式創新的新工業時代。
作者結合自身的認識和工程實踐，詳細闡述了工業繫統集成領域的發展理論，並介紹了相關的實踐案例，希望這些能對你有所啟發。國家在“互聯網 ”概念上的引導，為平穩發展了幾十年的工業自動化、信息化、智能化領域帶來難得的跨越式融合發展機遇，在工作中腳踏實地地踐行，中國的工業領域纔會真正地騰飛，“互聯網 工業”隻有落實纔是硬道理。

 
前    言
20月，國家標委會發布了《工業企業信息化集成繫統規範（Standard of Industry Enterprise Information Integration System）》（GB/T 26335—2010）。這是一個關於兩化融合的國家標準，首次提出了工業企業的信息化繫統必須與工業企業生產制造的自動化繫統深度融合構建起企業的“信息化集成繫統”。標準的主要作者一直致力於他們所在行業的“兩化融合”的工作，在各自工作崗位上應用著繫統集成技術，建設著大型的自動化、信息化與智能化繫統，建設著本企業的信息化集成繫統。2013年秋，德國工業4.0次在國內傳播時，其中的許多技術觀點與GB/T 26335—2010中的觀點，特別是關於繫統集成技術的觀點有相似性，這極大地鼓舞了作者將自己在繫統集成技術方面的認識與技術積累總結起來編著為這本小書，獻給千千萬萬從事信息化、智能化繫統的繫統集成工作並在線奮鬥的工程師與技術工作者。
繫統集成技術是構建工業信息化集成繫統的關鍵，也是實現工業4.0核心繫統——信息物理繫統（CPS，Cyber Physical System）的關鍵。本書以工業自動化、信息化與智能化的繫統集成技術基礎為主要內容，集成了作者在大型工業繫統的繫統集成方面的經驗。同時，為深入研究CPS 繫統中的繫統集成技術，我們特別邀請了一些專門信息集成領域——視頻信息繫統集成、地理信息繫統集成和語音信息繫統集成的專家；也邀請了在工業4.0時代迫切需要的信息化集成繫統信息安全和雲計算與大數據的專家撰寫他們所長的有關內容。
一般來講，現代工業由實體工業設施與設備及其自動控制繫統構成。現代工業自動控制繫統在工業4.0時代正進步為由物聯網（IoT，Internet of Things）和務聯網（IoS，Internet of Services）支持的信息化與自動化繫統。以工業信息為核心的自動化與信息化深度融合在一起，深入到信息化集成繫統的各個層次；各層次的信息采用繫統集成技術融合在一起，實現工業企業的經營目標與戰略目標，信息繫統集成技術成為新工業革命的關鍵。繫統集成技術不僅是大繫統層次間的信息傳輸與接口，更為基礎的要素是工業技術訣竅的軟件化和工匠精神的抽像化；繫統集成不僅需要雲端的虛擬化技術，更需要現場設備層的信息化與智能化。繫統集成技術正在從工業現場技術進步中積累起來，而新工業革命也需要更深層的繫統集成技術來完成智能化制造。因此，新工業革命時代的繫統集成是“腳踏實地”的繫統集成，是對實體工業進行Cyber（信息化）的繫統集成。
德國人在其德國工業4.0綱領中雄心勃勃地提出新工業革命的雙重戰略——“主導供應與主導市場”（becoming a leading market and supplier），並希望在第四次工業革命中以此撥得頭籌。但殊不知新工業革命的市場在中國，中國工業制造的“兩化融合”正深入各個制造領域，在新工業革命中有著巨大的“優勢”——市場優勢。中國工業智能化制造與智能產品的巨大市場前景必將催生出工業4.0特別是繫統集成的技術成果。例如，中國的高鐵自動化與智能化技術與裝備正在走向全世界；中國的全世界的城市軌道交通市場已經並將繼續催生出許多創新的繫統集成技術。本書在應用篇介紹的一些繫統集成案例隻是這些技術成果中鳳毛麟角，希望以此拋磚引玉。
現代繫統集成技術主要是將Cyber（信息、網絡、軟件）與Physical（物理實體、設施、設備、現場裝置）有機地融為一個完整繫統從而實現智能制造、智能生產與智能工廠。現代繫統集成技術在互聯網的支持下以更大的懷抱將全球的物理實體與虛擬的信息、網絡和軟件包容在一起，實現第四次工業革命。因此，本書介紹的繫統集成技術內容與當下進行的工業革命密不可分。
本書由三部分組成：概論，篇繫統集成技術基礎，第二篇繫統集成應用。各章的編寫者是：概論、第1章和第2章，魏曉東；第3章，陳朝暉；第4章，趙雲飛；第5章，魏祥斌；第6章，趙剛、張少文；第7章，王明順；第8章，王鋼、徐箐；第9章，張曄；第10章