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工业互联网赋能制造业数字化转型

来源:          编辑:管理员          时间:2021-10-15
 

  工业互联网是新一代信息技术与传统产业融合发展的技术牵引,逐渐成为我国制造业转型升级的内生动力。

  目前,我国正加快脚步进行工业互联网建设,自2017年国务院印发《关于深化“互联网﹢先进制造业”发展工业互联网的指导意见》以来,我国工业互联网从“供给侧”与“需求侧”两端发力,统筹布局网络、平台、安全三大功能体系。经过三年起步期,我国工业互联网在网络基础、平台中枢、安全保障等方面发展成效显著,为此后我国工业互联网发展迈入快速成长期奠定了坚实的基础。工业和信息化部发布的《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》规划了我国工业互联网发展的短期目标,将从智能制造、生产效率、创新能力各个方面推动我国工业互联网整体发展的阶段性跃升。

工业互联网平台体系建设

  近年来,全球互联网平台市场持续保持活跃创新态势,德美日法等制造强国基于自身在先进制造业的优势,从不同战略角度、生产理念、价值定位提出适合自身发展的工业互联网参考架构,加快推进工业互联网体系建设。此外,美国通用电气公司、微软、西门子、达索等国际巨头也相继布局工业互联网平台建设,通过提高数字化转型和行业服务能力来保持企业长期竞争力。

  目前美国、德国、日本等国家已提出较为成熟的架构体系。美国工业互联网以价值定位、信息和操作技术融合推出工业互联网参考架构IIRA,德国工业4.0战略从工业视角出发,聚焦制造过程和价值链的生命周期推出参考架构RAMI4.0,日本基于生产理念和松耦合理念,推出工业互联网参考架构IVRA,法国国家制造创新网络则推出智能制造标准路线图框架。全球各个国家积极布局工业互联网建设,其核心目的是以架构体系促进产业融合,催生技术创新与推动产业升级。

  我国工业互联网发展从系统工程方法论出发发布《工业互联网体系架构(版本2.0)》,架构结合工业制造特点、软件和通信架构设计方面的不同方法论,融入网络、数据和安全新技术并突出数字孪生基本功能原理,从业务视图、功能架构和实施框架三个角度对架构2.0进行了定义,形成以商业目标和业务需求为牵引,进而明确系统功能定义与实施部署方式的设计思路。三个角度层层深入,自顶向下形成逐层映射,其目标在于从工业互联网促进产业发展的作用和路径出发,指引企业明确数字化转型的商业目标与业务需求。

智能工业数据赋能高端制造

  工业互联网新技术实施落地可以有效满足丰富和多样化的企业实践需求,人工智能、边缘计算、5G等新技术与生产制造工艺融合发展推动技术解决方案的制定,提高了工业互联网在工业应用的实操指导能力。智能工业数据赋能高端制造凸显出数据在智能生产中的核心驱动地位,基于工业数据实现产品设计生产与生命周期管理智能化、企业控制系统与管理系统集成化、工业数据保护与外部攻击防御常态化。

  依据数据交互实现物理空间与数字空间的全面深度互联互通与智能分析是工业互联网的核心功能原理。数据交互实现各单元模块间传输信息的相互理解,使数据和信息在各要素、各系统之间得到有效传递,不同结构的系统能够在数据层面相互理解,从而提高资源配置效率与信息集成能力。高端制造业在数字化发展的趋势下,形成以数据为核心驱动力的生产与运营方式、资源组织方式与商业模式,以提高运营效率、创新能力和降低成本。

  工业互联网大数据挖掘技术能够对企业制造过程产生的数据进行储存、清洗与分析,对历史数据进行统计与关联挖掘,提取得到数据中隐含的信息,这些统计结果对企业自身评估与决策、改进自身业务将起到重要的作用。

工业互联网引领新业态

  当前,我国工业互联网创新发展战略深入实施,工业互联网赋能高端制造将进一步催生融合创新应用,赋予各产业转型升级发展新动力,促进广泛的产业创新,对社会经济高质量发展意义重大。

  在大数据冶炼平台应用中,传统炼铁操作仍以经验为主,不同工人操作水平参差不齐,行业数字化、科学化水平有很大的上升空间。江苏江阴兴澄特钢建立的以工业互联网为基础、以高炉数据为核心的大数据处理中心,打破了传统炼铁的高炉反应器“黑箱”工作状态诊断难的瓶颈,

  提升了炼铁生产线的数字化、网络化水平。其基于平台侧的历史数据挖掘分析和边缘侧的实时智能监控相结合,打造“云边协同”应用,有效地利用了数据中包含的信息,在未来生产优化中起到良好的预测分析与指导作用。

  在数字化物流管理应用中,工业互联网以数字化技术为基础,提升物流装配的信息化水平与工作效率,其主要体现在智能物流工厂和智能物流设备两个方面。智能物流工厂主要研究数字化物流系统,打造高度柔性的物流一体化模式;智能物流设备即将机器人、柔性制造、物联网等智能技术应用于商品分拣、配送与流程管理,提高物流过程的智能化。

  在基于5G的边缘计算数字工厂应用中,以浪潮集团与山东移动共同打造的高端装备智能制造生产线为例,其结合5G高速率与边缘计算平台的能力,实现了不同生产单元之间互联互通、智能调度、面向客户需求的定制设计、柔性生产和全流程智能控制,成为一座集自动化、模块化、柔性制造于一体的智能模范工厂。

  工业互联网的行业覆盖领域非常广泛,能源、电力、交通等实体经济各领域,机械装备、化工产品、电子信息等制造业各门类均可与工业互联网深度融合。工业互联网的创新发展将不断催生个性化定制、共享制造、合理调配等制造新业态,推动我国高端制造业跃升发展。

  同时,要认识到,工业互联网建设与落地推广将是一项长期且复杂的系统工程,当前正处于发展初期。目前,企业数字化转型的深度与广度不足,工业互联网实际覆盖率约为15%;5G商业模式仍在探索,其网络部署复杂,标准化建设难度大;行业间跨界融合不充分,细分领域差异较大,以上种种因素仍制约着我国工业互联网的普及应用。(北京科技大学 解仑)

 

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