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工業互聯網賦能制造業數字化轉型
發布時間:2021-10-15      信息來源:人民郵電報      發布人:zhangzhi      點擊:

工業互聯網是新一代信息技術與傳統產業融合發展的技術牽引,逐漸成為我國制造業轉型升級的內生動力。

目前,我國正加快腳步進行工業互聯網建設,自2017年國務院印發《關于深化“互聯網﹢先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》以來,我國工業互聯網從“供給側”與“需求側”兩端發力,統籌布局網絡、平臺、安全三大功能體系。經過三年起步期,我國工業互聯網在網絡基礎、平臺中樞、安全保障等方面發展成效顯著,為此后我國工業互聯網發展邁入快速成長期奠定了堅實的基礎。工業和信息化部發布的《工業互聯網創新發展行動計劃(2021-2023年)》規劃了我國工業互聯網發展的短期目標,將從智能制造、生產效率、創新能力各個方面推動我國工業互聯網整體發展的階段性躍升。

工業互聯網平臺體系建設

近年來,全球互聯網平臺市場持續保持活躍創新態勢,德美日法等制造強國基于自身在先進制造業的優勢,從不同戰略角度、生產理念、價值定位提出適合自身發展的工業互聯網參考架構,加快推進工業互聯網體系建設。此外,美國通用電氣公司、微軟、西門子、達索等國際巨頭也相繼布局工業互聯網平臺建設,通過提高數字化轉型和行業服務能力來保持企業長期競爭力。

目前美國、德國、日本等國家已提出較為成熟的架構體系。美國工業互聯網以價值定位、信息和操作技術融合推出工業互聯網參考架構IIRA,德國工業4.0戰略從工業視角出發,聚焦制造過程和價值鏈的生命周期推出參考架構RAMI4.0,日本基于生產理念和松耦合理念,推出工業互聯網參考架構IVRA,法國國家制造創新網絡則推出智能制造標準路線圖框架。全球各個國家積極布局工業互聯網建設,其核心目的是以架構體系促進產業融合,催生技術創新與推動產業升級。

我國工業互聯網發展從系統工程方法論出發發布《工業互聯網體系架構(版本2.0)》,架構結合工業制造特點、軟件和通信架構設計方面的不同方法論,融入網絡、數據和安全新技術并突出數字孿生基本功能原理,從業務視圖、功能架構和實施框架三個角度對架構2.0進行了定義,形成以商業目標和業務需求為牽引,進而明確系統功能定義與實施部署方式的設計思路。三個角度層層深入,自頂向下形成逐層映射,其目標在于從工業互聯網促進產業發展的作用和路徑出發,指引企業明確數字化轉型的商業目標與業務需求。

智能工業數據賦能高端制造

工業互聯網新技術實施落地可以有效滿足豐富和多樣化的企業實踐需求,人工智能、邊緣計算、5G等新技術與生產制造工藝融合發展推動技術解決方案的制定,提高了工業互聯網在工業應用的實操指導能力。智能工業數據賦能高端制造凸顯出數據在智能生產中的核心驅動地位,基于工業數據實現產品設計生產與生命周期管理智能化、企業控制系統與管理系統集成化、工業數據保護與外部攻擊防御常態化。

依據數據交互實現物理空間與數字空間的全面深度互聯互通與智能分析是工業互聯網的核心功能原理。數據交互實現各單元模塊間傳輸信息的相互理解,使數據和信息在各要素、各系統之間得到有效傳遞,不同結構的系統能夠在數據層面相互理解,從而提高資源配置效率與信息集成能力。高端制造業在數字化發展的趨勢下,形成以數據為核心驅動力的生產與運營方式、資源組織方式與商業模式,以提高運營效率、創新能力和降低成本。

工業互聯網大數據挖掘技術能夠對企業制造過程產生的數據進行儲存、清洗與分析,對歷史數據進行統計與關聯挖掘,提取得到數據中隱含的信息,這些統計結果對企業自身評估與決策、改進自身業務將起到重要的作用。

工業互聯網引領新業態

當前,我國工業互聯網創新發展戰略深入實施,工業互聯網賦能高端制造將進一步催生融合創新應用,賦予各產業轉型升級發展新動力,促進廣泛的產業創新,對社會經濟高質量發展意義重大。

在大數據冶煉平臺應用中,傳統煉鐵操作仍以經驗為主,不同工人操作水平參差不齊,行業數字化、科學化水平有很大的上升空間。江蘇江陰興澄特鋼建立的以工業互聯網為基礎、以高爐數據為核心的大數據處理中心,打破了傳統煉鐵的高爐反應器“黑箱”工作狀態診斷難的瓶頸,

提升了煉鐵生產線的數字化、網絡化水平。其基于平臺側的歷史數據挖掘分析和邊緣側的實時智能監控相結合,打造“云邊協同”應用,有效地利用了數據中包含的信息,在未來生產優化中起到良好的預測分析與指導作用。

在數字化物流管理應用中,工業互聯網以數字化技術為基礎,提升物流裝配的信息化水平與工作效率,其主要體現在智能物流工廠和智能物流設備兩個方面。智能物流工廠主要研究數字化物流系統,打造高度柔性的物流一體化模式;智能物流設備即將機器人、柔性制造、物聯網等智能技術應用于商品分揀、配送與流程管理,提高物流過程的智能化。

在基于5G的邊緣計算數字工廠應用中,以浪潮集團與山東移動共同打造的高端裝備智能制造生產線為例,其結合5G高速率與邊緣計算平臺的能力,實現了不同生產單元之間互聯互通、智能調度、面向客戶需求的定制設計、柔性生產和全流程智能控制,成為一座集自動化、模塊化、柔性制造于一體的智能模范工廠。

工業互聯網的行業覆蓋領域非常廣泛,能源、電力、交通等實體經濟各領域,機械裝備、化工產品、電子信息等制造業各門類均可與工業互聯網深度融合。工業互聯網的創新發展將不斷催生個性化定制、共享制造、合理調配等制造新業態,推動我國高端制造業躍升發展。

同時,要認識到,工業互聯網建設與落地推廣將是一項長期且復雜的系統工程,當前正處于發展初期。目前,企業數字化轉型的深度與廣度不足,工業互聯網實際覆蓋率約為15%;5G商業模式仍在探索,其網絡部署復雜,標準化建設難度大;行業間跨界融合不充分,細分領域差異較大,以上種種因素仍制約著我國工業互聯網的普及應用。

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