关于推进和建设工业互联网平台的若干思考

导读:随着工业互联网上升为我国“制造强国”的国家战略及相关配套产业支持政策的不断落地出台,作为制造业数字化转型的重要抓手和重要途径,工业互联网将新一代信息技术与制造业进行深度融合,将彻底改变制造业的产业链、价值链和产业模式,进而深刻影响全球制造业变化。平台体系是工业互联网的核心,它将物联网、大数据、人工智能及云计算等理念、架构和技术融入工业生产中,其建设和推进过程涉及多个方面,实施效果将直接影响制造企业数字化转型的成败。

▌工业互联网平台建设背景

随着我国工业化进程进入后期,劳动力用工成本逐渐提高,企业经济发展方式正在从要素驱动向创新驱动、从数量扩张向质量提升转变,生产制造原材料成本高企,客户对产品的工艺和品质要求逐渐提高。另一方面,由于超低制造成本的传感器、感知设备、传输网络、存储设备等新一代基础设施的发展,并伴随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术的进步,产品制造过程、生产方式、服务模式也必然得以进化和革新,制造型企业必须适应当前社会经济发展的变化,积极推进和建设工业互联网,变压力为动力,做好转型升级。

工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链,支撑工业智能化发展的关键基础设施,是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式,是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。其本质是以机器设备、原材料、控制单元、信息系统、产品、人之间的信息互联为基础,通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高效建模分析,实现智能控制、运营优化等生产组织方式变革。

从工业互联网定义来看,工业互联网平台需要实现数据的广泛采集,提供工业数据处理的支撑环境,需要进行海量数据的深度处理和分析,实现知识的沉淀和复用。工业互联网平台是工业互联网技术的核心,它面向制造业数字化、网络化和智能化的需求,构建数据采集、处理和分析体系,将物联网、大数据、云计算等理念和技术融入到工业生产中,将各种制造资源、制造能力虚拟化,进行集中式的智能管理和运营,支持资源泛在连接、弹性供给和高效配置,实现高效的工作协同和资源共享。

▌工业互联网平台架构

工业互联网平台具有泛在连接、云化服务、知识积累、应用创新等特征,除具备通用物联网平台的智能感知、网络传输和智能应用等功能外,还应具备现场管理功能,在云计算环境下,可划分为基础设施层、支撑平台层和工业应用层。

基础设施层:包括采集设备及网络基础设施,采集设备由传感器、RFID(射频识别)技术等组成,将设备接入、集成至云端,利用协议转换实现海量工业数据的互联互通和互操作;网络基础设施由服务器、存储器、网络设施等基础设施构成。通过运用边缘计算技术,实现错误数据剔除、数据缓存等预处理以及边缘实时分析,降低网络传输负载和云端计算压力。

支撑平台层:可以为工业用户提供海量工业数据的管理和分析服务,并能够积累沉淀不同行业、不同领域内技术、知识、经验等资源,实现封装、固化和复用,在开放的环境中以工业微服务的形式提供给开发者,主要包括制造管理平台、物联网技术平台及大数据处理平台。制造管理平台用于构建业务模型、数据模型、流程引擎及各种开发工具等,帮助企业快速构建工业应用软件;物联网技术平台用于实现设备的网络接入并存储、处理数据;大数据处理平台负责从海量数据中挖掘有价值的数据信息,进行生产安全监控、能耗分析、故障诊断等,为企业提供运营支撑及服务。

工业应用层:以云化软件等方式为用于向用户提供专家诊断、设计仿真、生产管控、业务协作等一整套制造应用和创新性应用服务,实现价值的挖掘和提升。专家诊断可帮助企业发现设计、工艺、生产、装配、试验、售后服务等环节问题并进行处理意见,帮助企业评测工业互联网的建设状况、所处的阶段以及所面临的问题,检测自身精益生产水平,推动企业更规范合理地进行精益化生产。

▌工业互联网平台类型

平台将物联网、大数据、人工智能及云计算等理念、架构和技术融入工业生产中,是工业互联网的重要核心和载体。按照服务对象及应用领域,可将广义的工业互联网平台分为三类:资产优化平台、资源配置平台及通用使能平台。

1▏基于制造云的资产优化平台

该类平台是未来制造业主导权竞争的制高点,重点用于工业设备资产的管理方面,相关参与厂商主要是工控企业或大型设备生产商。通过传感器技术、移动互联网等技术连接终端设备,收集关于制造设备、环境等各类数据,并在云端利用大数据、人工智能等技术及专家知识对设备运行状态、性能状况进行智能分析,为企业生产与决策提供行业经验和数据分析结果的智能化服务。

2▏基于制造云的资源配置平台

该类平台能够有效促进产能优化以及区域协同,同时也能支持C2M定制等新型业务,帮助企业对外开放空闲制造能力,实现制造能力的在线租用,满足市场多元化需求,为供给侧改革提供助力。在应用过程中汇聚了大量的工业数据、模型算法、研发设计等各类资源及能力,通过云接入及云处理技术分散这些积累的资源,对制造企业的资源管理、业务流程、生产过程、供应链管理等环节进行优化,可实现制造企业与外部用户需求、创新资源以及生产能力的对接。

3▏通用使能平台

该类平台可为资产优化型、资源配置型工业互联网平台提供云计算、物联网、大数据的基础性、通用性服务。

这三类工业互联网平台都是通过工业互联网直接或者间接地连接物理载体,从而提供差异化的服务。其中,资产优化平台将终端设备、生产过程作为直接优化对象,其与底层物理设备之间交互最深入和频繁,建设难度较大,需要很强的技术积累一级智能装备覆盖水平。资源配置平台的垂直行业属性较强,对于信息化集成应用及供应链管理水平都有很高要求。通用使能平台主要为工业互联网提供连接、计算、存储等底层技术支撑,涉及工业互联网产业体系的基础设施层。未来各类平台分工更加明确。

▌工业互联网平台的实施策略

1 ▏推动制造企业上云

工业互联网平台是新一代信息通信技术从消费环节向制造环节扩散的必然结果,在制造行业的转型升级中扮演着关键角色。制造型企业要想在未来赢得战略主动,就必须苦炼内功,夯实信息化基础设施,积极推进“企业上云”战略,完善和统型IT架构,推进面向企业的智慧运营平台及私有云平台以及面向企业外部的公有云平台建设和应用,努力推进现有网络基础设施、信息系统、数据资源、制造设备工具等资源的云化改造,降低协同应用、资源共享、系统集成的成本和难度。

2▏开展设备智能化改造

为有效推进和实施工业互联网平台,企业必须加强对信息化、智能化的重视,大力引进机器人、智能机床等智能装备,并实施现有设备数字化改造,加强和推进机器设备工业级组网建设,开展智能制造技术积累和人才培养,充分挖掘和配置设备、人员、工具、零部件等制造资源,提升协同制造能力和设备利用率,实现对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息进行实时采集和分析,实现产品检测、质量检验和分析、生产物流也应当与生产过程实现闭环集成。

3 ▏加强数据互通与共享

工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、产品及人之间的网络互联为基础,通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换和快速计算处理,实现智能控制、优化生产方式。工业互联网应用的基础是各类数据的互联互通,特别是工业设备级、设备操作级数据的互通。因此,制造型企业要重视工业级数据标准化建设,积极研究协议转换与设备联网工作,加强数据收集、整理与安全防护,走数据驱动创新的道路,推动跨领域的数据互通、资源协同、平台互联、业务互认。

4 ▏构建互联网良性生态

加强顶层设计,制定制造企业工业互联战略和规划。工业互联网平台生态构建具有长期性、复杂性,仅仅依靠任何一家企业都难以实现。推动工业互联网健康发展,需要制造型企业转变发展思维,凝聚设备及零部组件供应商、外协生产商、设备制造商、平台提供商、软件开发商、系统集成商、终端用户等各方力量,加快形成工业互联网发展的良性生态,促进智能化生产、网络化协同、服务化延伸、个性化定制等新业态发展,共同推动制造业转型升级和技术进步。

▌结语

工业互联网平台是制造型企业数字化转型、推进产品升级和智慧企业建设的重要支撑,需要企业不断夯实云设施基础和设备改造,加强工业级数据的收集与应用,重视数据安全防护和人才培养工作,推进数据在企业内部设备、车间、部门、企业顶层以及企业与外部合作伙伴的互联互通,重视数据驱动创新的发展模式,构建工业联网良性生态,不断提升企业核心竞争力和可持续发展能力。

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