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新基建風(fēng)口下,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)越來越熱鬧了。
近日,工信部公布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)(版本 2.0 )》(以下簡(jiǎn)稱“架構(gòu) 2.0 ”)。架構(gòu) 2.0 在繼承版本 1.0 核心理念、要素和功能體系的基礎(chǔ)上,從業(yè)務(wù)、功能、實(shí)施等三個(gè)角度重新定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考架構(gòu)。
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文檔來源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 2.0 充分繼承了體系架構(gòu) 1.0 的核心思想。
一是突出數(shù)據(jù)作為核心要素。業(yè)務(wù)視圖的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向、路徑與能力實(shí)質(zhì)由數(shù)據(jù)所驅(qū)動(dòng),功能架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全服務(wù)于數(shù)據(jù)的采集、傳輸、集成、管理與分析,實(shí)施框架則核心回答了如何通過部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),提升現(xiàn)有制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)利用能力。
二是強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)智能化閉環(huán)的核心驅(qū)動(dòng)及其在生產(chǎn)管理優(yōu)化與組織模式變革方面的變革作用。基于體系架構(gòu) 1.0 提出的三大智能化閉環(huán),體系架構(gòu) 2.0 將其歸納為共性的數(shù)據(jù)優(yōu)化閉環(huán),體現(xiàn)其在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中無處不在的特征。這一數(shù)據(jù)優(yōu)化閉環(huán)既可以作用于企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)和管理,使之更加精準(zhǔn)智能,也可以作用于資源配置優(yōu)化與生產(chǎn)方式重構(gòu),引發(fā)商業(yè)模式創(chuàng)新。
三是以平臺(tái)替代數(shù)據(jù),重點(diǎn)體現(xiàn) 1.0 中數(shù)據(jù)的集成、管理與建模分析功能,形成網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全三大體系,但功能內(nèi)涵與 1.0 基本一致。
在意義上,主要有以下三點(diǎn):
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過與工業(yè)、能源、交通、農(nóng)業(yè)等實(shí)體經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的融合,為實(shí)體經(jīng)濟(jì)提供了網(wǎng)絡(luò)連接和計(jì)算處理平臺(tái)等新型通用基礎(chǔ)設(shè)施支撐;促進(jìn)了各類資源要素優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同,幫助各實(shí)體行業(yè)創(chuàng)新研發(fā)模式、優(yōu)化生產(chǎn)流程;正推動(dòng)傳動(dòng)工業(yè)制造體系和服務(wù)體系再造,帶動(dòng)共享經(jīng)濟(jì)、平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、大數(shù)據(jù)分析等以更快速度、在更大范圍、更深層次拓展,加速實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命的重要基石
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為第四次工業(yè)革命提供了具體實(shí)現(xiàn)方式和推進(jìn)抓手,通過人、機(jī)、物的全面互聯(lián),全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接,對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、分析并形成智能反饋,正在推動(dòng)形成全新的生產(chǎn)制造和服務(wù)體系,優(yōu)化資源要素配置效率,充分發(fā)揮制造裝備、工藝和材料的潛能,提高企業(yè)生產(chǎn)效率,創(chuàng)造差異化的產(chǎn)品并提供增值服務(wù),加速推進(jìn)第四次工業(yè)革命。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義
一是化解綜合成本上升、產(chǎn)業(yè)向外轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。通過部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),能夠幫助企業(yè)減少用工量,促進(jìn)制造資源配置和使用效率提升, 降低企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本,增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
二是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展。加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣,有助于推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)制造服務(wù)體系的智能化升級(jí)、產(chǎn)業(yè)鏈延伸和價(jià)值鏈拓展, 進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)向高端邁進(jìn)。
三是推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,催生出網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、規(guī)?;ㄖ?、服務(wù)化延伸等新模式新業(yè)態(tài),推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合, 促進(jìn)一二三產(chǎn)業(yè)、大中小企業(yè)開放融通發(fā)展,在提升我國制造企業(yè)全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)能力的同時(shí),打造新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 2.0 包括業(yè)務(wù)視圖、功能架構(gòu)、實(shí)施框架三大板塊。
有以下三個(gè)特點(diǎn):
一是構(gòu)建了由業(yè)務(wù)需求到功能定義再到實(shí)施架構(gòu)的層層深入的完整體系。
其核心是從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用與路徑出發(fā),指引企業(yè)明確自己的數(shù)字化轉(zhuǎn)型商業(yè)目標(biāo)與業(yè)務(wù)需求,進(jìn)而確定其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心功能與實(shí)施框架。
二是突出數(shù)據(jù)智能優(yōu)化閉環(huán)的核心驅(qū)動(dòng)作用。
進(jìn)一步明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)物理空間與數(shù)字空間虛實(shí)交互與分析優(yōu)化中的核心作用,定義了其功能層級(jí)與關(guān)鍵要素,以此指導(dǎo)企業(yè)在設(shè)備、產(chǎn)線、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)等不同層級(jí)、不同領(lǐng)域構(gòu)建精準(zhǔn)決策與智能優(yōu)化能力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展;
三是指導(dǎo)行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐與系統(tǒng)建設(shè)。
在充分考慮企業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)型需求基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外企業(yè)大量已開展實(shí)踐的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),提出網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識(shí)、平臺(tái)和安全的實(shí)施部署方式,指導(dǎo)企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵系統(tǒng)建設(shè)和技術(shù)選型。
業(yè)務(wù)視圖明確企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)、方向、業(yè)務(wù)場(chǎng)景及相應(yīng)的數(shù)字化能力。
包括產(chǎn)業(yè)層、商業(yè)層、應(yīng)用層、能力層四個(gè)層次,其中產(chǎn)業(yè)層主要定位于產(chǎn)業(yè)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型的宏觀視角,商業(yè)層、應(yīng)用層和能力層則定位于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的微觀視角。
四個(gè)層次自上而下來看,實(shí)質(zhì)是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大趨勢(shì)下,企業(yè)如何把握發(fā)展機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)自身業(yè)務(wù)的數(shù)字化發(fā)展并構(gòu)建起關(guān)鍵數(shù)字化能力;
自下而上來看,實(shí)際也反映了企業(yè)不斷構(gòu)建和強(qiáng)化的數(shù)字化能力將持續(xù)驅(qū)動(dòng)其業(yè)務(wù)乃至整個(gè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展,并最終帶來整個(gè)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
1)產(chǎn)業(yè)層:
“產(chǎn)業(yè)層”主要闡釋了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的主要目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)路徑與支撐基礎(chǔ)。
從發(fā)展目標(biāo)看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過將自身的創(chuàng)新活力深刻融入各行業(yè)、各領(lǐng)域,最終將有力推進(jìn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。 為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈全 面連接的新基礎(chǔ)是關(guān)鍵,這也是工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的核心。
基于這一新基礎(chǔ),一是一批以數(shù)據(jù)為核心,提供數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)管理、建模分析、應(yīng)用開發(fā)與安全保障等相關(guān)產(chǎn)品和解決方案的企業(yè)快速成長(zhǎng)興起,形成一個(gè)工業(yè) 數(shù)字技術(shù)的“新產(chǎn)業(yè)”,并成為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐;
二是各行業(yè)紛紛探索運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提升現(xiàn)有業(yè)務(wù),形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸等一系列數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“新模式”,這之中既有數(shù)據(jù)智能對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的優(yōu)化提升,也有基于網(wǎng)絡(luò)化組織帶來的模式創(chuàng)新與重構(gòu);
三是伴隨產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入,將在諸如網(wǎng)絡(luò)眾包眾創(chuàng)、 制造能力交易、產(chǎn)融結(jié)合等領(lǐng)域涌現(xiàn)一批服務(wù)企業(yè),形成數(shù)字化創(chuàng)新的“新業(yè)態(tài)”。 新產(chǎn)業(yè)、新模式、新業(yè)態(tài)共同構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)能,同時(shí)也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值創(chuàng)造的關(guān)鍵路徑。
2)商業(yè)層:
“商業(yè)層”主要明確了企業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建數(shù)字化 轉(zhuǎn)型競(jìng)爭(zhēng)力的愿景理念、戰(zhàn)略方向和具體目標(biāo)。
從目標(biāo)愿景來看,在數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)下,企業(yè)應(yīng)加快依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),形成以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)的新型生產(chǎn)運(yùn)營方式、資源組織方式與商業(yè)模式, 以支撐企業(yè)不斷成長(zhǎng)壯大。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)愿景,企業(yè)可通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),從提升價(jià)值、創(chuàng)新模式和降低成本三大戰(zhàn)略方向進(jìn)行努力。上述三大戰(zhàn)略方向可進(jìn)一步分解和細(xì)化為若干戰(zhàn)術(shù)目標(biāo),如商業(yè)模式、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、運(yùn)營管 理、資源調(diào)配和交付速度等,這是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于企業(yè)的具體途徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)各層級(jí)要素全面互聯(lián),對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、分析并形成智能反饋,助力企業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)營管理提升,加快市場(chǎng)需求響應(yīng)與交付速度,優(yōu)化資源要素配置,強(qiáng)化商業(yè)模式創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)目標(biāo)的提升優(yōu)化。
3)應(yīng)用層:
“應(yīng)用層”主要明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型 的重點(diǎn)領(lǐng)域和具體場(chǎng)景。
產(chǎn)品鏈、價(jià)值鏈、資產(chǎn)鏈?zhǔn)枪I(yè)企業(yè)最為關(guān)注的三個(gè)核心業(yè)務(wù)鏈條(包括這三者所交匯的生產(chǎn)環(huán)節(jié)),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能于三大鏈條的創(chuàng)新優(yōu)化變革,推動(dòng)企業(yè)業(yè)務(wù)層面數(shù)字化發(fā)展。
一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對(duì)產(chǎn)品全生命周期的連接與貫通, 強(qiáng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流程規(guī)劃到生產(chǎn)工程的數(shù)據(jù)集成與智能分析,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品鏈的整體優(yōu)化與深度協(xié)同。
二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面向企業(yè)業(yè)務(wù)活動(dòng),一方面支撐計(jì)劃、供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等全流程全業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通,另一方面面向單環(huán)節(jié)重點(diǎn)場(chǎng)景開展深度數(shù)據(jù)分析優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈的效率提升與重點(diǎn)業(yè)務(wù)的價(jià)值挖掘,。
三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將孤立的設(shè)備資產(chǎn)單元轉(zhuǎn)化為整合互聯(lián)的資產(chǎn)體系,支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造、投產(chǎn)、運(yùn)維、退役到報(bào)廢與回收等設(shè)備全生命周期多個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)集成串聯(lián),這為設(shè)備管理難度大的企業(yè),尤其是為重資產(chǎn)企業(yè),提供輕便化、靈活化、智能化的設(shè)備管理方式和產(chǎn)品后服務(wù),實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)鏈的全面運(yùn)維保障與高質(zhì)量服務(wù)。
4)能力層
“能力層”描述了企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)發(fā)展目 標(biāo)所需構(gòu)建的核心數(shù)字化能力。
企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中需構(gòu)建泛在感知、智能決策、敏捷響應(yīng)、全局協(xié)同、動(dòng)態(tài)優(yōu)化五類工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心能力,以支撐企業(yè)在不同場(chǎng)景下的具體應(yīng)用實(shí)踐。具體來說:
一是通過廣泛部署感知終端與數(shù)據(jù)采集設(shè)施,實(shí)現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈狀態(tài)信息的全面深度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),打造企業(yè)泛在感知能力;
二是基于泛在感知形成的海量工業(yè)數(shù)據(jù),通過工業(yè)模型與數(shù)據(jù)科學(xué)的融合開展分析優(yōu)化,并作用于設(shè)備、產(chǎn)線、企業(yè)等各領(lǐng)域,形成企業(yè)智能決策能力;
三是基于實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的充分與高效集成,打通企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間以及企業(yè)與客戶,提升企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和需求的響應(yīng)速度和交付速度,形成企業(yè)敏捷響應(yīng)的能力;
四是基于泛在感知、全面連接與深度集成,在企業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、管理等不同業(yè)務(wù)的協(xié)同,探索企業(yè)運(yùn)行效率最優(yōu),在企業(yè)外實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)資源和社會(huì)資源的協(xié)同,探索產(chǎn)業(yè)配置效率最優(yōu),最終建立全局協(xié)同的能力;
五是通過對(duì)物理系統(tǒng)的精準(zhǔn)描述與虛實(shí)聯(lián)動(dòng),建立數(shù)字孿生,在監(jiān)控物理系統(tǒng)同時(shí),能夠在線實(shí)時(shí)對(duì)物理系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析優(yōu)化,使企業(yè)始終在最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行,形成動(dòng)態(tài)優(yōu)化的能力。
功能架構(gòu)明確企業(yè)支撐業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)所需的核心功能、基本原理和關(guān)鍵要素。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)據(jù)為核心,數(shù)據(jù)功能體系主要包含感知控制、數(shù)字模型、決策優(yōu)化三個(gè)基本層次,以及一個(gè)由自下而上的信息流和自上而下的決策流構(gòu)成的工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用優(yōu)化閉環(huán)。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)功能實(shí)現(xiàn)中,數(shù)字孿生已經(jīng)成為關(guān)鍵支撐,通過資產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集、集成、分析和優(yōu)化來滿足業(yè)務(wù)需求,形成物理世界資產(chǎn)對(duì)象與數(shù)字空間業(yè)務(wù)應(yīng)用的虛實(shí)映射,最終支撐各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。
1)感知控制
感知控制層構(gòu)建工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用的底層“輸入-輸出”接口,包含感知、識(shí)別和控制、執(zhí)行四類功能。
感知是利用各類軟硬件方法采集蘊(yùn)含了資產(chǎn)屬性、狀態(tài)及行為等特征的數(shù)據(jù),例如用溫度傳感器采集電機(jī)運(yùn)行中的溫度變化數(shù)據(jù)。
識(shí)別是在數(shù)據(jù)與資產(chǎn)之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系,明確數(shù)據(jù)所代表的對(duì)象,例如需要明確定義哪一個(gè)傳感器所采 集的數(shù)據(jù)代表了特定電機(jī)的溫度信息。
控制是將預(yù)期目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體控制信號(hào)和指令,例如將工業(yè)機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化各個(gè)關(guān)節(jié)處電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度指令信號(hào)。
執(zhí)行則是按照控制信號(hào)和指令來改變物理世界中的資產(chǎn)狀態(tài),既包括工業(yè)設(shè)備機(jī)械、電氣狀態(tài)的改變,也包括人員、供應(yīng)鏈等操作流程和組織形式的改變。
2)數(shù)字模型
數(shù)字模型層包含數(shù)據(jù)集成與管理、數(shù)據(jù)模型和工業(yè)模型構(gòu)建、信息交互三類功能。
數(shù)據(jù)集成與管理將原來分散、雜亂的海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合成統(tǒng)一、有序的新數(shù)據(jù)源,為后續(xù)分析優(yōu)化提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源,涉及到數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)湖、數(shù)據(jù)清洗、元數(shù)據(jù)等技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用。
數(shù)據(jù)模型和工業(yè)模型構(gòu)建是綜合利用大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)據(jù)方法和物理、化學(xué)、材料等各類工業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí),對(duì)資產(chǎn)行為特征和因果關(guān)系進(jìn)行抽象化描述,形成各類模型庫和算法庫。
信息交互是通過不同資產(chǎn)之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和模型的交互協(xié)同,構(gòu)建出覆蓋范圍更廣、智能化程度更高的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”。
3)決策優(yōu)化層
決策優(yōu)化層主要包括分析、描述、診斷、預(yù)測(cè)、指導(dǎo)及應(yīng)用開發(fā)。
分析功能借助各類模型和算法的支持將數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律顯性化,為診斷、預(yù)測(cè)和優(yōu)化功能的實(shí)現(xiàn)提 供支撐,常用的數(shù)據(jù)分析方法包括統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、大數(shù)據(jù)、人工智能等。
描述功能通過數(shù)據(jù)分析和對(duì)比形成對(duì)當(dāng)前現(xiàn)狀、存在問題等狀態(tài)的基本展示,例如在數(shù)據(jù)異常的情況下向現(xiàn)場(chǎng)工作人員傳遞信息,幫助工作人員迅速了解問題類型和內(nèi)容。
診斷功能主要是基于數(shù)據(jù)的分析對(duì)資產(chǎn)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提供解決建議,例如能夠在數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的第一時(shí)間就進(jìn)行報(bào)警,并提示運(yùn)維人員進(jìn)行維修。
預(yù)測(cè)功能是在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)資產(chǎn)未來的狀態(tài),在問題還未發(fā)生的時(shí)候就提前介入,例如預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)核心零部件壽命,避免因?yàn)榱悴考匣瘜?dǎo)致的停機(jī)故障。
指導(dǎo)功能則是利用數(shù)據(jù)分析來發(fā)現(xiàn)并幫助改進(jìn)資產(chǎn)運(yùn)行中存在的不合理、低效率問題,例如分析高功耗設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù),合理設(shè)置啟停時(shí)間, 降低能源消耗。
實(shí)施框架描述各項(xiàng)功能在企業(yè)落地實(shí)施的層級(jí)結(jié)構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)和部署方式。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施框架是整個(gè)體系架構(gòu) 2.0 中的操作方案, 解決“在哪做”、“做什么”、“怎么做”的問題。當(dāng)前階段工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施以傳統(tǒng)制造體系的層級(jí)劃分為基礎(chǔ),適度考慮未來基于產(chǎn)業(yè)的協(xié)同組織,按“設(shè)備、邊緣、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)” 四個(gè)層級(jí)開展系統(tǒng)建設(shè),指導(dǎo)企業(yè)整體部署。
設(shè)備層對(duì)應(yīng)工業(yè)設(shè)備、產(chǎn)品的運(yùn)行和維護(hù)功能,關(guān)注設(shè)備底層的監(jiān)控優(yōu)化、 故障診斷等應(yīng)用;
邊緣層對(duì)應(yīng)車間或產(chǎn)線的運(yùn)行維護(hù)功能,關(guān)注工藝配置、物料調(diào)度、能效管理、質(zhì)量管控等應(yīng)用;
企業(yè)層對(duì)應(yīng)企業(yè)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵能力,關(guān)注訂單計(jì)劃、績(jī)效 優(yōu)化等應(yīng)用;產(chǎn)業(yè)層對(duì)應(yīng)跨企業(yè)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和安全系統(tǒng),關(guān) 注供應(yīng)鏈協(xié)同、資源配置等應(yīng)用。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施重點(diǎn)明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心功能在制造系統(tǒng)各層級(jí)的功能分布、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與部署方式,通過“網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識(shí)、平臺(tái)、安全”四大實(shí)施系統(tǒng)的建設(shè),指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用部署。
其中,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)注全要素、全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)互通新型基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建;
標(biāo)識(shí)系統(tǒng)關(guān)注標(biāo)識(shí)資源、解析系統(tǒng)等關(guān)鍵基礎(chǔ)的構(gòu)建;
平臺(tái)系統(tǒng)關(guān)注邊緣系統(tǒng)、企業(yè)平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)平臺(tái)交互協(xié)同的實(shí)現(xiàn);安全系統(tǒng)關(guān)注安全管控、態(tài)勢(shì)感知、防護(hù)能力等建設(shè)。
1)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施框架
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)是構(gòu)建全要素全系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)互通的新型基礎(chǔ)設(shè)施。從實(shí)施架構(gòu)來看,在設(shè)備層和邊緣層建設(shè)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò),在企業(yè)層建設(shè)企業(yè)與園區(qū)網(wǎng)絡(luò), 在產(chǎn)業(yè)層國家骨干網(wǎng)絡(luò),全網(wǎng)構(gòu)建信息互操作體系。
2)標(biāo)識(shí)實(shí)施框架
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)實(shí)施貫穿設(shè)備、邊緣、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)四個(gè)層面,形成了以設(shè)備層和邊緣層為基礎(chǔ),以企業(yè)層和產(chǎn)業(yè)層節(jié)點(diǎn)建設(shè)為核心的部署架構(gòu)。
3)平臺(tái)實(shí)施框架
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)部署實(shí)施總體目標(biāo)是打造制造業(yè)數(shù)字 化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的載體和中樞。其實(shí)施架構(gòu)貫穿設(shè)備、邊緣、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)四個(gè)層級(jí),通過實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)采集、 開展邊緣智能分析、構(gòu)建企業(yè)平臺(tái)和打造產(chǎn)業(yè)平臺(tái),形成交 互協(xié)同的多層次、體系化建設(shè)方案。
4)安全實(shí)施框架
安全實(shí)施框架體現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全功能在“設(shè)備、邊 緣、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)”的層層遞進(jìn),包括邊緣安全防護(hù)系統(tǒng)、企業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)和企業(yè)安全綜合管理平臺(tái),以及省/行業(yè)級(jí)安全平臺(tái)和國家級(jí)安全平臺(tái)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系是支撐功能架構(gòu)實(shí)現(xiàn)、實(shí)施架構(gòu)落地的整體技術(shù)結(jié)構(gòu),其超出了單一學(xué)科和工程的范圍,需要將獨(dú)立技術(shù)聯(lián)系起來構(gòu)建成相互關(guān)聯(lián)、各有側(cè)重的新技術(shù)體系,在此基礎(chǔ)上考慮功能實(shí)現(xiàn)或系統(tǒng)建設(shè)所需重點(diǎn)技術(shù)集合。 同時(shí),以人工智能、5G 為代表的新技術(shù)加速融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng), 不斷拓展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能力內(nèi)涵和作用邊界。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是通過更大范圍、更深層次的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)的全面感知,并通過對(duì)獲取的海量工業(yè)數(shù)據(jù)建模分析,形成智能化決策,其技術(shù)體系由制造技術(shù)、信息技術(shù)以及兩大技術(shù)交織形成的融合性技術(shù)組成。
制造技術(shù)和信息技術(shù)的突破是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ),例如增材制造、現(xiàn)代金屬、復(fù)合材料等新材料和加工技術(shù)不斷拓展制造能力邊 界,云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)快速提 升人類獲取、處理、分析數(shù)據(jù)的能力。制造技術(shù)和信息技術(shù) 的融合強(qiáng)化了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的賦能作用,催生工業(yè)軟件、工業(yè) 大數(shù)據(jù)、工業(yè)人工智能等融合性技術(shù),使機(jī)器、工藝和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)建模和仿真,產(chǎn)品和工藝技術(shù)隱性知識(shí)的挖掘和提煉 等創(chuàng)新應(yīng)用成為可能。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系要支撐實(shí)施框架解決“在哪做”、 “做什么”、“怎么做”的問題,其核心在于推動(dòng)重點(diǎn)技術(shù)率先嵌入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施系統(tǒng)中,進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)揮整體技術(shù)體系的賦能作用。隨著新一代信息技術(shù)的自身發(fā)展和面向工業(yè) 場(chǎng)景的二次開發(fā),5G、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈、工業(yè)人工智能、 數(shù)字孿生成為影響工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)后續(xù)發(fā)展的核心重點(diǎn)技術(shù)和 不可或缺的組成部分。
體系架構(gòu) 2.0 的行業(yè)實(shí)踐主要包含以下三個(gè)方面:
一是結(jié)合業(yè)務(wù)視圖樹立企業(yè)轉(zhuǎn)型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景與目標(biāo)。通過行業(yè)特點(diǎn)、發(fā)展階段、環(huán)境形勢(shì)、問題痛點(diǎn)等方面梳理,確立解決痛點(diǎn)應(yīng)聚焦的應(yīng)用場(chǎng)景和參與主體,厘清該場(chǎng)景下行業(yè)轉(zhuǎn)型方向、企業(yè)戰(zhàn)略和商業(yè)目標(biāo)、業(yè)務(wù)場(chǎng)景范圍、核心能力需求。
二是結(jié)合功能架構(gòu)設(shè)計(jì)該業(yè)務(wù)場(chǎng)景的核心功能和支撐能力。基于企業(yè)自身基礎(chǔ)與目標(biāo)場(chǎng)景的差距,應(yīng)明確企業(yè)在感知控制層、數(shù)字模型層和決策優(yōu)化層重點(diǎn)建設(shè)能力,進(jìn)一步設(shè)計(jì)支撐能力所需的功能載體(網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全),構(gòu)建功能載體所需的功能層級(jí)和功能板塊。
三是結(jié)合實(shí)施框架設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的實(shí)施要素與關(guān)鍵技術(shù)。基于行業(yè)傳統(tǒng)制造架構(gòu)和企業(yè)當(dāng)前基礎(chǔ)改造實(shí)施框架, 設(shè)計(jì)場(chǎng)景部署層級(jí)和每個(gè)層級(jí)的實(shí)施要素,面向“網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識(shí)、 平臺(tái)、安全”四大實(shí)施要素,明確實(shí)施核心,詳細(xì)展開實(shí)施所需設(shè)備、裝置、系統(tǒng)等軟硬件組成,以及關(guān)鍵支撐技術(shù),為進(jìn)一步技術(shù)選型和系統(tǒng)部署作參考。 通過以上行業(yè)應(yīng)用梳理與實(shí)施方案構(gòu)建,可初步形成特定場(chǎng)景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路和主要路徑,為企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供參考,為行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用提供系統(tǒng)性指南。
當(dāng)前架構(gòu) 2.0 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用探索中已開始發(fā)揮重要引領(lǐng)作用,為政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、投資者等各方提供指引和參考。
一方面,一批工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已基于架構(gòu) 2.0 開展對(duì)標(biāo),持續(xù)完善自身技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)能力,構(gòu)建以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的業(yè)務(wù)體系。
另一方面,石化、鋼鐵、船舶等多個(gè)行業(yè)結(jié)合架構(gòu) 2.0 ,成功推進(jìn)自身行業(yè)應(yīng)用和系統(tǒng)建設(shè),探索行業(yè)特色轉(zhuǎn)型路徑,引領(lǐng)行業(yè)整體高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí),產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)在架構(gòu) 2.0 指引下走向壯大,5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等技術(shù)創(chuàng)新活躍,融合型產(chǎn)品和解決方案不斷涌現(xiàn),有力支撐新興產(chǎn)業(yè)與服務(wù)體系構(gòu)建。
下一步,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟將繼續(xù)深化和完善架構(gòu)2.0內(nèi)涵,聯(lián)合重點(diǎn)行業(yè)共同開展行業(yè)架構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育,探索形成各行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式和路徑,深入推進(jìn)我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。此外,聯(lián)盟還將推動(dòng)架構(gòu) 2.0 與國際主流架構(gòu)的對(duì)接互認(rèn),不斷擴(kuò)大國際影響力。
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