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在制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程中，企業(yè)的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信的速度和質(zhì)量是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分，數(shù)字化企業(yè)需要從分級(jí)分層、縱深防御、智慧互聯(lián)、遠(yuǎn)程運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)管理等多個(gè)維度，綜合業(yè)務(wù)的需求建設(shè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，這需要建設(shè)者具備專業(yè)的知識(shí)和能力。
本書由西門子（中國）有限公司數(shù)字化互聯(lián)與電源部門的各位資深技術(shù)工程師撰寫，從工業(yè)通信、工業(yè)識(shí)別與實(shí)時(shí)定位的技術(shù)、產(chǎn)品和典型應(yīng)用多個(gè)維度，結(jié)合多年的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地為讀者呈現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、識(shí)別和定位技術(shù)的原理、常見功能組態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)方案等，并力圖闡述工業(yè)5G、邊緣計(jì)算等創(chuàng)新技術(shù)，使讀者能夠系統(tǒng)而快速地學(xué)以致用，在數(shù)字化的浪潮中從容應(yīng)對(duì)。
本書適合從事工業(yè)通信的工程師、從事工業(yè)控制且希望拓展通信技術(shù)的工程師、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和維護(hù)者，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。相信本書能夠成為讀者手邊頗有價(jià)值的參考書籍。

我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和民生的影響程度越來越深，推動(dòng)著生產(chǎn)、生活方式發(fā)生深刻的變革。尤其是在國家“十四五”規(guī)劃中，特別將“加快數(shù)字化發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國”單列成篇，提出“以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革”，為新時(shí)期數(shù)字化轉(zhuǎn)型指明了方向。以數(shù)據(jù)資源為關(guān)鍵要素，以現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)為主要載體，以信息通信技術(shù)融合應(yīng)用、全要素?cái)?shù)字化轉(zhuǎn)型為重要推動(dòng)力的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，正在成為很多地區(qū)的重點(diǎn)戰(zhàn)略方向，由此也帶來很多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。
企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型建立在高度發(fā)達(dá)的自動(dòng)化和信息化基礎(chǔ)之上，西門子公司作為深耕自動(dòng)化領(lǐng)域多年的行業(yè)領(lǐng)先者，具備全集成自動(dòng)化（TIA)體系架構(gòu)。在TIA系統(tǒng)中，體現(xiàn)了技術(shù)和業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)，現(xiàn)場層設(shè)備如分布式I/O、RFID、RTLS（實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)）、智能儀表、電源等處在第一級(jí)，控制系統(tǒng)如PLC、CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）等處在第二級(jí)，操作系統(tǒng)如SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、DCS（集散控制系統(tǒng)）、NMS(網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)）等處在第三級(jí)，制造管理系統(tǒng)如MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）等處在第四級(jí)，而隨著各種云服務(wù)和IoT（物聯(lián)網(wǎng)）平臺(tái)在工業(yè)中應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，典型的層級(jí)模型已經(jīng)擴(kuò)展到第五級(jí)，包括如Mindsphere、Edge APP、Digital Twin（數(shù)字孿生）等。在TIA工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各層級(jí)之間的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用最廣的是各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如Profinet，支撐各層級(jí)間以及系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。
數(shù)字化企業(yè)需要一套綜合了互聯(lián)互通、快速恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)安全、靈活擴(kuò)展等多個(gè)因素的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要考慮分級(jí)分層、鏈路冗余、縱深防御、智慧互聯(lián)、遠(yuǎn)程運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)管理等多個(gè)維度。
各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字化應(yīng)用APP、云服務(wù)、低代碼APP等實(shí)時(shí)地與生產(chǎn)現(xiàn)場的控制器和智能設(shè)備進(jìn)行通信，以獲取數(shù)據(jù)、發(fā)送指令，這使得IT和OT之間的互通性、交互性更強(qiáng)，傳統(tǒng)的IT和OT各自獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)顯然無法適應(yīng)這種發(fā)展，IT/OT融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)才能滿足需求，但作者根據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，從IT角度出發(fā)建設(shè)工廠的OT生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)并不能滿足生產(chǎn)的需求，如實(shí)時(shí)性、安全性、高靈活性、可擴(kuò)展性等，只有從OT的需求出發(fā)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)才能滿足生產(chǎn)需求，只有高度集成化的網(wǎng)絡(luò)通信才能夠支持企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，除了要考慮各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的互聯(lián)外，還必須考慮信息安全，以便實(shí)現(xiàn)安全可控的系統(tǒng)應(yīng)用。
西門子公司在工業(yè)通信和識(shí)別領(lǐng)域擁有幾十年的發(fā)展歷程，具備全系列工業(yè)通信產(chǎn)品，以及使現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化的工業(yè)識(shí)別和定位產(chǎn)品，在多個(gè)行業(yè)（如汽車、冶金、制藥、物流、化工等）積累了非常多的應(yīng)用案例，致力于為工業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)IT/OT融合、構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供支持和保障。面向未來，西門子公司在關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)(如工業(yè)5G、TSN、云連接、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全等)方面做出了多項(xiàng)創(chuàng)新，不斷地推出更多的新產(chǎn)品和解決方案，滿足工業(yè)客戶在構(gòu)建全連接工廠方面的需求。
總之，為了滿足工業(yè)客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要，建設(shè)穩(wěn)定可靠、可擴(kuò)展的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是重中之重，而高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和解決方案、專業(yè)的服務(wù)和培訓(xùn)是支撐架構(gòu)的重要因素。作者發(fā)現(xiàn)，很多行業(yè)客戶對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還停留在初級(jí)的認(rèn)識(shí)階段，重視不足，設(shè)計(jì)和使用人員也不具備豐富的網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)往往無法滿足業(yè)務(wù)需要，導(dǎo)致通信成為阻礙數(shù)據(jù)交互的瓶頸，甚至頻繁出現(xiàn)斷網(wǎng)等事故而影響生產(chǎn)，給企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來了挑戰(zhàn)。
本書致力于從應(yīng)用的角度出發(fā)，向讀者闡釋原理、分享西門子工業(yè)通信與識(shí)別產(chǎn)品的典型應(yīng)用和配置方案，幫助讀者學(xué)以致用，幫助企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才。

劉姝琦
2023年5月

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