技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >工业互联网概念详解与行业发展探析

工业互联网概念详解与行业发展探析

供稿:中国工控网 2016/5/31 9:37:23

0 人气:262

  • 关键词: 工业互联网
  • 摘要:工业互联网最早由GE公司提出,GE公司CEO杰夫·伊梅尔特(JeffreyR.Immelt)认为,工业互联网是一个由机器、设备组、设施和系统网络组成的庞大的物理世界,能够在更深层面与连接能力、大数据、数字分析相结合。

一、工业互联网的三层内涵


工业互联网最早由GE公司提出,GE公司CEO杰夫�伊梅尔特(JeffreyR.Immelt)认为,工业互联网是一个由机器、设备组、设施和系统网络组成的庞大的物理世界,能够在更深层面与连接能力、大数据、数字分析相结合。美国将工业互联网上升为国家战略,力图以互联网等信息技术优势加强异地协同制造,以数据驱动制造业智能化转型,破解制造业空心化发展难题。综合而言,我们认为工业互联网可以从构成要素、核心技术和产业应用三个层面去认识它的内涵。


第一,工业互联网是机器、数据和人的融合。从构成要素角度看,机器、数据和人共同构成了工业互联网生态系统。工业生产中,各种机器、设备组和设施通过传感器、嵌入式控制器和应用系统与网络连接,构建形成基于“云-管-端”的新型复杂体系架构。随着生产的推进,数据在体系架构内源源不断地产生和流动,通过采集、传输和分析处理,实现向信息资产的转换和商业化应用。人既包括企业内部的技术工人、领导者和远程协同的研究人员等,也包括企业之外的消费者,人员彼此间建立网络连接并频繁交互,完成设计、操作、维护以及高质量的服务。


第二,工业互联网是实现数据价值的技术集成。从核心技术角度看,贯彻工业互联网始终的是大数据,从原始的杂乱无章到最有价值的决策信息,经历了产生、收集、传输、分析、整合、管理、决策等阶段。这其中,就需要集成应用各类技术和各类软硬件,完成感知识别、远近距离通信、数据挖掘、分布式处理、智能算法、系统集成、平台应用等连续性任务。简而言之,工业互联网技术是实现数据价值的重要工具。


第三,工业互联网是基于互联网的巨型复杂制造生态系统。从产业应用角度看,工业互联网构建了一个庞大的网络制造生态系统,为企业提供了全面的感知、移动的应用、云端的资源和大数据分析,实现各类制造要素和资源的信息交互和数据集成,释放数据价值。这有效驱动了企业在技术研发、开发制造、组织管理、生产经营、市场营销等方面开展全向度创新,实现产业间的融合与产业生态的协同发展。这个生态系统为企业发展智能制造构筑了先进组织形态,为社会化大协作生产搭建了深度互联的信息网络,为其他行业智慧应用提供了可以支撑多类信息服务的基础平台,为经济社会提质增效发展提供重要的驱动力量。据GE测算,应用工业互联网后,我国工业企业的效率将会提高20%左右,成本将下降20%,能耗将下降10%,未来20年,中国工业互联网发展至少可带来3万亿美元左右GDP增量。


二、工业互联网的应用趋势


(一)工业互联网促进制造业价值链持续提升


随着工业互联网在企业中的应用从营销、服务端向设计、制造端深度扩散,工业互联网不断突破价值传递的平台媒介角色,逐渐转变为价值创造的重要工具,促进价值链的优化提升和体系重构。


一方面,工业互联网打通了全产业链环节,加速各环节数据纵向流动和交互,通过对数据深层次分析,实现机器设备的智能运转和远程操控,为企业创新生产方式、优化生产流程、提升生产效能发挥了极大的促进作用。比如,企业通过工业互联网尽可能捕捉影响生产决策的隐性数据,如零部件的偶发失效、不同加工材料造成的运转性能磨损的不同、静止机器突然大功率启动时发生的摩擦损耗等,在此基础上开展预测分析,采取事前控制,通过降低决策成本和维修成本创造价值。


另一方面,工业互联网搭建起企业与用户、利益相关者无缝对接的平台,拉近了制造端和服务端的距离,为企业基于用户需求设计生产、无缝隙传递服务提供了支撑,推动服务型制造快速发展。工业互联网条件下,生产设备网络化和生产系统智能化水平得到提升,使得消费者需求在设计、生产领域能够得到迅速及时响应。以生产者、产品和技术为中心的制造模式加速向社会化和用户深度参与转变,越来越多的制造企业探索“与用户交互、让用户吐槽、最终由用户定义”的工业互联网应用新模式,大大提升了价值创造空间。


(二)工业互联网驱动企业从个体生产向协同创新转变


工业互联网为不同企业搭建了信息共享与集成平台,使其能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象,整合企业间优势资源,在产业链不同环节实现企业从个体生产向协同创新方向转变。协同创新分为三个层面。


一是制造企业以品牌为核心,通过工业互联网平台整合上下游优势供应链资源,开展产品全生命周期的扁平化管理,推动制造产业链向两端不断延伸。比如,商飞公司为研制ARJ21支线飞机组建的项目广域协同平台,采用“主制造商+供应商”的管理模式,联合全球10多个国家、104家供应商之间的协同研发和制造。宝钢通过构建基于工业互联网的全流程管理体系,实现了信息流、物流、资金流的协同,产品交货时间、供应链管理水平等居全球领先地位。


二是制造企业以技术创新为引导,通过工业互联网开放平台吸纳政府、科研、创客等6资源,建立从应用研究、技术开发到产业化应用的创新链条,突破创新中的孤岛局限,实现创新主体、创新各环节有机互动,为促成大众创业、万众创新发挥着关键性作用。美国制造业创新网络(NNMI)是此类应用的典型代表,他是以创新平台为主体的先进制造技术创新研究中心,突破产业共性技术并快速投入市场应用,推动形成具有先进制造业能力的创新集群。目前,轻型和当代金属制造创新研究所、数字制造和设计创新研究所、下一代电力电子制造研究所、复合材料制造业中心等创新平台已陆续建成,开始在技术创新领域发挥着不可估量的平台效用。


三是信息服务企业以提供制造服务为核心,通过工业互联网云平台将软硬件、企业、专家、知识、技术等各类制造资源虚拟化,在统一、集中的智能管理和运营基础上开展面向制造企业用户的、覆盖产品全生命周期的云制造服务。其运作模式是:企业用户向云制造平台提出使用请求,通过平台对请求的分解、调度、优化和组合,形成最优匹配的整体解决方案提供给用户,实现制造资源和工业软件、研发设计等服务按需供给、即买即得。随着云服务平台陆续建立、大数据中心资源整合逐步开展、制造企业私有云稳步推进、投融资体系持续跟进,云制造将进一步提升规模、形成集群并创新发展,成为工业互联网战略性新兴产业的重要组成部分。


(三)工业互联网从制造业向经济社会的全领域渗透


如今,智能手机、移动Pad,智能电视、智能机器人、智能可穿戴设备等智能终端层出不穷,通过动态存储、感知和通信实现可追溯、可识别、可定位,并广泛应用于经济社会各行业领域。因此,这些智能终端在应用中实际变成了工业互联网的网络终端,推动工业互联网与制造业之外的传统产业、各个领域的不断结合,通过追溯、识别、定位和数据分析不断发掘着增值服务环节和机会,大力创造新业态、新市场,重塑经济社会发展新模式。


当前,我国能源领域的工业互联网应用已经着手探索,尝试通过工业互联网优化能源在生产领域的动态配置,开辟制造业绿色发展新路径。大唐集团与上海电气等设备制造商合作建立了数据监测工业互联网平台,高频度实时采集、汇总、存储和集中处理各发电厂机组生产数据,不仅为发电厂优化发电生产流程提供依据,也为电机制造企业改进电机设备、重组生产线提供了支撑。积成电子、中国移动、联想集团共同打造了智慧能源平台,利用智能能源设备采集水、电、气、热等能源使用数据,深度分析能源使用量与频率之间的关系,从而按需配置能源,实现能效提升、节能减排。对企业而言,平台实现了能源消耗的可追溯、可监控、可管理,降低了能源开支,提高了能源使用效率;对合同能源管理服务提供商而言,平台整合了实时数据存储、分析、可视化管理等服务资源,降低了开发、建设和运营成本,促进效益最大化;对政府及金融机构而言,平台提供了能源生产和消费的动态信息,为实行有效监管和调控提供了真实透明的数据支撑。未来,平台还将在节能技术改造、节能量监测、核算和评价,以及碳交易的开展等领域开拓更多的应用,创造更多经济和社会价值。


三、我国工业互联网发展的五个必备条件


(一)加快推进工业互联网发展战略部署


当前,《中国制造2025》这一中国制造业十年规划即将出台,这将是中国从制造大国向制造强国转变的第一个十年行动纲领。在信息技术领跑制造业变革的时代,以工业互联网为代表的信息技术与制造技术深度融合必将成为贯彻其中的发展主线。应当把握好工业向数字化、网络化、智能化、绿色化发展的趋势,立足我国工业发展的技术和市场基础,紧密结合《中国制造2025》,发挥我国在互联网、信息、通信等方面的技术和产业优势,大力推进工业互联网发展的研究和部署。


(二)超前布局工业互联网基础设施


工业互联网互联互通、复杂运算、智能控制、智慧应用的实现,都是建立在工业互联网基础设施之上。为有效应对工业互联网发展需求,应当:一是制订工业互联网整体网络架构方案,开展工业互联网IPv6地址资源管理示范工程,探索IPv6与未来网络技术的融合发展和长期演进方案。二是加快工业宽带网络优化升级,适度超前部署超长距离、超大容量光传输和智能管控设备,重点推进产业集聚区的光纤网、移动通信网和无线局域网改造。三是有序推进工业互联网应用基础设施建设,引导云计算数据中心、服务器、感知设施等的合理发展和布局,推动与宽带网络的优化匹配和有效协同。


(三)突破工业互联网的核心技术


应当从国家信息安全的要求出发,结合《中国制造2025》明确的重点领域,面向全产业链,自主开展工业互联网的技术标准体系和数据标准体系建设,抓住在中国市场制定竞争新规则的机会。聚焦各重点行业的工控、工业互联网、工业云领域,打造中国自主的核心工业信息技术体系,形成技术创新、标准规范和知识产权协调互动机制,打破西方主导工业技术发展的现有格局。加快推动我国工业互联网自主技术标准体系的国际化进程,大力提升国际标准制定的话语权地位,抢占工业互联网发展先发优势。


(四)开展工业互联网试点示范


积极开展工业互联网示范应用,对于引导工业互联网健康发展作用重大。重点是遴选一批传统行业优势企业开展工业互联网试点示范,大力培育智能检测、全产业链追溯、全生命周期管理、系统解决方案等工业互联网应用新模式。积极引导两化融合专项资金、技术改造专项资金、电子发展基金等向工业互联网试点企业倾斜,探索建立工业互联网发展投资基金或专项资金,给予资金需求迫切的初创企业专项支持。加强试点企业与互联网企业、软件企业协同,探索建立三者之间协同发展机制,支持引导软件和互联网企业深入工业领域,与工业企业从技术、资本等层面进行跨界战略合作探索。


(五)打造工业互联网产业生态圈


一是加强统筹规划,加大政策扶持和资金投入力度,打造集合政府、产业界、学术界和各种社会科研机构等各界力量的协同创新合作体系,以政产学研协同化加速产业化进程。二是组织建立跨行业的、公私合作的多样化的工业互联网技术联盟和产业联盟,引导联盟成员在标准制定、技术研发、产品研制、规模化生产和市场化推广上加强战略合作,共同推动工业互联网发展。三是围绕两化融合管理体系贯标推广工业云应用,支持有条件的企业建设工业私有云或混合云,支持建设一批面向中小企业需求的工业云专业服务平台,引导工业企业在不同环节强化工业互联网应用。四是加强面向工业互联网发展的法制环境建设,在依法治国的框架下,保护创新,保护企业数字资产安全,保障工控网络安全,研究建立风险共担机制,消除企业安全顾虑。


审核编辑(李晨晖)
更多内容请访问 中国工控网(http://www.gongkong.com)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般