我国数字经济的快速发展，对经济社会和民生的影响程度越来越深，推动着生产、生活方式发生深刻的变革。尤其是在国家“十四五”规划中，特别将“加快数字化发展、建设数字中国”单列成篇，提出“以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”，为新时期数字化转型指明了方向。以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力的数字经济，正在成为很多地区的重点战略方向，由此也带来很多企业的数字化转型需求。
企业的数字化转型建立在高度发达的自动化和信息化基础之上，西门子公司作为深耕自动化领域多年的行业领先者，具备全集成自动化（TIA)体系架构。在TIA系统中，体现了技术和业务流程的标准层级，现场层设备如分布式I/O、RFID、RTLS（实时定位系统）、智能仪表、电源等处在第一级，控制系统如PLC、CNC（计算机数控）等处在第二级，操作系统如SCADA（监控与数据采集系统）、DCS（集散控制系统）、NMS(网络管理系统）等处在第三级，制造管理系统如MES（制造执行系统）等处在第四级，而随着各种云服务和IoT（物联网）平台在工业中应用范围的扩大，典型的层级模型已经扩展到第五级，包括如Mindsphere、Edge APP、Digital Twin（数字孪生）等。在TIA工业网络架构中，各层级之间的数据通信应用最广的是各种工业以太网协议，如Profinet，支撑各层级间以及系统内部的数据通信。
数字化企业需要一套综合了互联互通、快速恢复、网络安全、灵活扩展等多个因素的网络架构，网络的设计需要考虑分级分层、链路冗余、纵深防御、智慧互联、远程运维、网络管理等多个维度。
各种业务系统、数字化应用APP、云服务、低代码APP等实时地与生产现场的控制器和智能设备进行通信，以获取数据、发送指令，这使得IT和OT之间的互通性、交互性更强，传统的IT和OT各自独立的网络架构显然无法适应这种发展，IT/OT融合的网络架构才能满足需求，但作者根据多年的从业经验发现，从IT角度出发建设工厂的OT生产网络并不能满足生产的需求，如实时性、安全性、高灵活性、可扩展性等，只有从OT的需求出发建设的网络才能满足生产需求，只有高度集成化的网络通信才能够支持企业数字化转型。同时，在工业网络的建设中，除了要考虑各业务系统间的互联外，还必须考虑信息安全，以便实现安全可控的系统应用。
西门子公司在工业通信和识别领域拥有几十年的发展历程，具备全系列工业通信产品，以及使现场设备实现智能化的工业识别和定位产品，在多个行业（如汽车、冶金、制药、物流、化工等）积累了非常多的应用案例，致力于为工业客户实现IT/OT融合、构建数字化转型提供支持和保障。面向未来，西门子公司在关键创新技术(如工业5G、TSN、云连接、网络管理和网络安全等)方面做出了多项创新，不断地推出更多的新产品和解决方案，满足工业客户在构建全连接工厂方面的需求。
总之，为了满足工业客户数字化转型的需要，建设稳定可靠、可扩展的工业网络架构是重中之重，而高质量的网络设备、丰富的行业经验和解决方案、专业的服务和培训是支撑架构的重要因素。作者发现，很多行业客户对于工业网络建设还停留在初级的认识阶段，重视不足，设计和使用人员也不具备丰富的网络通信的基础知识和项目经验，自行设计的网络架构往往无法满足业务需要，导致通信成为阻碍数据交互的瓶颈，甚至频繁出现断网等事故而影响生产，给企业数字化转型带来了挑战。
本书致力于从应用的角度出发，向读者阐释原理、分享西门子工业通信与识别产品的典型应用和配置方案，帮助读者学以致用，帮助企业培养专业人才。
刘姝琦
2023年5月
企业的数字化转型建立在高度发达的自动化和信息化基础之上，西门子公司作为深耕自动化领域多年的行业领先者，具备全集成自动化（TIA)体系架构。在TIA系统中，体现了技术和业务流程的标准层级，现场层设备如分布式I/O、RFID、RTLS（实时定位系统）、智能仪表、电源等处在第一级，控制系统如PLC、CNC（计算机数控）等处在第二级，操作系统如SCADA（监控与数据采集系统）、DCS（集散控制系统）、NMS(网络管理系统）等处在第三级，制造管理系统如MES（制造执行系统）等处在第四级，而随着各种云服务和IoT（物联网）平台在工业中应用范围的扩大，典型的层级模型已经扩展到第五级，包括如Mindsphere、Edge APP、Digital Twin（数字孪生）等。在TIA工业网络架构中，各层级之间的数据通信应用最广的是各种工业以太网协议，如Profinet，支撑各层级间以及系统内部的数据通信。
数字化企业需要一套综合了互联互通、快速恢复、网络安全、灵活扩展等多个因素的网络架构，网络的设计需要考虑分级分层、链路冗余、纵深防御、智慧互联、远程运维、网络管理等多个维度。
各种业务系统、数字化应用APP、云服务、低代码APP等实时地与生产现场的控制器和智能设备进行通信，以获取数据、发送指令，这使得IT和OT之间的互通性、交互性更强，传统的IT和OT各自独立的网络架构显然无法适应这种发展，IT/OT融合的网络架构才能满足需求，但作者根据多年的从业经验发现，从IT角度出发建设工厂的OT生产网络并不能满足生产的需求，如实时性、安全性、高灵活性、可扩展性等，只有从OT的需求出发建设的网络才能满足生产需求，只有高度集成化的网络通信才能够支持企业数字化转型。同时，在工业网络的建设中，除了要考虑各业务系统间的互联外，还必须考虑信息安全，以便实现安全可控的系统应用。
西门子公司在工业通信和识别领域拥有几十年的发展历程，具备全系列工业通信产品，以及使现场设备实现智能化的工业识别和定位产品，在多个行业（如汽车、冶金、制药、物流、化工等）积累了非常多的应用案例，致力于为工业客户实现IT/OT融合、构建数字化转型提供支持和保障。面向未来，西门子公司在关键创新技术(如工业5G、TSN、云连接、网络管理和网络安全等)方面做出了多项创新，不断地推出更多的新产品和解决方案，满足工业客户在构建全连接工厂方面的需求。
总之，为了满足工业客户数字化转型的需要，建设稳定可靠、可扩展的工业网络架构是重中之重，而高质量的网络设备、丰富的行业经验和解决方案、专业的服务和培训是支撑架构的重要因素。作者发现，很多行业客户对于工业网络建设还停留在初级的认识阶段，重视不足，设计和使用人员也不具备丰富的网络通信的基础知识和项目经验，自行设计的网络架构往往无法满足业务需要，导致通信成为阻碍数据交互的瓶颈，甚至频繁出现断网等事故而影响生产，给企业数字化转型带来了挑战。
本书致力于从应用的角度出发，向读者阐释原理、分享西门子工业通信与识别产品的典型应用和配置方案，帮助读者学以致用，帮助企业培养专业人才。
刘姝琦
2023年5月
tpg0 2023-09-18 07:12:16
数字化时代工业通信与识别技术和应用 随着科技的飞速发展，数字化时代已经深刻改变了我们的生活方式和工作方式。在这个数字化时代，工业通信和识别技术变得尤为重要，它们不仅提高了工业生产的效率，还拓展了各种应用领域，从智能制造到物联网，无所不在。本文将探讨数字化时代工业通信与识别技术的发展趋势以及它们在不同领域的应用。 ## 工业通信技术的发展 工业通信技术是数字化时代工业生产的关键组成部分。传统的生产流程正在迅速演变为数字化和自动化的过程。以下是一些工业通信技术的发展趋势： ### 1. 5G技术 5G技术的广泛应用正在改变工业通信的格局。其高速、低延迟的特性使得工厂设备之间可以实时通信，从而实现更高效的生产和更快速的决策制定。5G还为工业物联网提供了更强大的支持，使得大规模的传感器网络可以实时传输数据。 ### 2. 云计算和边缘计算 云计算和边缘计算的结合为工业通信提供了更多的灵活性和可扩展性。工厂可以将数据存储在云端，以实现跨地理位置的协同工作，同时利用边缘计算来处理实时数据，减少延迟。 ### 3. 工业物联网（IIoT） 工业物联网是数字化时代工业通信的一个重要组成部分。通过将传感器和设备连接到互联网，工业物联网使企业能够实时监测设备状态、收集大量数据并进行分析，从而提高生产效率和设备可靠性。 ## 识别技术的发展 识别技术在数字化时代中也起到了关键作用。这些技术可以帮助企业更好地理解和利用数据，提高生产效率，并改善用户体验。 ### 1. 机器视觉 机器视觉技术使用摄像头和图像处理算法来识别和分析图像和视频数据。在工业中，机器视觉可以用于质量控制、产品追踪和安全监测。例如，它可以检测产品中的缺陷，提高生产质量。 ### 2. 自然语言处理（NLP） 自然语言处理技术可以分析和理解文本数据。在工业中，NLP可以用于处理大量的文档和报告，从中提取有价值的信息，帮助企业做出更明智的决策。 ### 3. 人工智能和机器学习 人工智能和机器学习技术可以自动化数据分析过程，发现数据中的模式和趋势。这些技术可以用于生产计划、设备维护和供应链优化等方面。 ## 应用领域 工业通信和识别技术在各种领域都有广泛的应用： ### 1. 智能制造 数字化时代推动了智能制造的发展。工业通信技术可以将生产线上的设备连接到互联网，实现自动化生产和远程监控。识别技术则可以用于产品质量控制和生产过程的优化。 ### 2. 物联网 工业物联网正在各个行业广泛应用，包括农业、能源、医疗保健和物流。传感器和工业通信技术可以实现对设备和资源的实时监测和管理。 ### 3. 安全和监控 工业通信技术和识别技术在安全和监控方面也发挥着关键作用。摄像头和传感器可以用于监测设备和工作环境，提高工作安全性。 ### 4. 数据分析和预测 工业通信和识别技术生成大量的数据，这些数据可以用于数据分析和预测。企业可以借助这些技术更好地了解市场趋势、产品需求和供应链情况。 ## 结论 数字化时代工业通信与识别技术的发展为工业生产和各个领域的应用带来了前所未有的机会。随着技术的不断进步，我们可以期待更多创新和应用的出现，进一步推动工业领域的发展，提高效率，降低成本，改善生活质量。因此，企业和个人应该积极探索和应用这些技术，以适应数字化时代的潮流，并实现更大的成功。