工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要具備四個基本功能

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵

對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)界比較認(rèn)可的定義是：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化需求，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業(yè)云平臺。工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司安筱鵬副司長則認(rèn)為，從本質(zhì)上看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是通過構(gòu)建精準(zhǔn)、實時、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，建立面向工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲、集成、訪問、分析、管理的開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識的模型化、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化、復(fù)用化，不斷優(yōu)化研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運營管理等資源配置效率，形成資源豐富、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進(jìn)的制造業(yè)新生態(tài)。

站在制造企業(yè)的角度，e-works總編黃培認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指工業(yè)互聯(lián)的網(wǎng)，而不是工業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)。在企業(yè)內(nèi)部，要實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備（生產(chǎn)設(shè)備、物流裝備、能源計量、質(zhì)量檢驗、車輛等）、信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程、企業(yè)的產(chǎn)品與服務(wù)、人員之間的互聯(lián)，實現(xiàn)企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)與工控網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，實現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層的縱向互聯(lián)；在企業(yè)間，要實現(xiàn)上下游企業(yè)（供應(yīng)商、經(jīng)銷商、客戶、合作伙伴）之間的橫向互聯(lián)；從產(chǎn)品生命周期的維度，要實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、制造到服役，再到報廢回收再利用整個生命周期的互聯(lián)。

不論是哪一種定義，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都可以用以下三句話來概括：

第一，數(shù)據(jù)采集是基礎(chǔ)。起本質(zhì)是利用泛在感知技術(shù)對多源設(shè)備、異構(gòu)系統(tǒng)、運營環(huán)境、人員信息等要素進(jìn)行實施高效采集和云端匯聚。

第二，工業(yè)PaaS是核心。其本質(zhì)是在現(xiàn)有成熟的IaaS平臺上構(gòu)建一個可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)，為工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)提供一個基礎(chǔ)平臺。

第三，工業(yè)APP是關(guān)鍵。主要表現(xiàn)為面向特定工業(yè)應(yīng)用場景，激發(fā)全社會資源推動工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、只是和最佳實踐的模型化、軟件化、在封裝，讓用戶可以通過對工業(yè)APP的調(diào)用實現(xiàn)對特定制造資源的優(yōu)化配置。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要具備四個基本功能。一是需要實現(xiàn)將不同來源和不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行廣泛采集；二是需要具備并支撐海量工業(yè)數(shù)據(jù)處理的環(huán)境；三是需要基于工業(yè)機(jī)理和數(shù)據(jù)科學(xué)實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的深度分析，并實現(xiàn)工業(yè)知識的沉淀和復(fù)用；四是能夠提供開發(fā)工具及環(huán)境，實現(xiàn)工業(yè)APP的開發(fā)、測試和部署。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)必須能完全實現(xiàn)這四個功能，即涵蓋邊緣層、IaaS層、工業(yè)PaaS層、工業(yè)SaaS層以及貫穿上述各層級的安全防護(hù)。其中，邊緣層、平臺層、應(yīng)用層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的三大核心層級。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)

首先，邊緣層是基礎(chǔ)。在平臺的邊緣層，對海量設(shè)備進(jìn)行連接和管理，并利用協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和互操作；同時，通過運用邊緣計算技術(shù)，實現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)緩存等預(yù)處理以及邊緣實時分析，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)載和云端計算壓力。

其次，平臺層是核心。在通用PaaS架構(gòu)上進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)工業(yè)PaaS層的構(gòu)建，為工業(yè)用戶提供海量工業(yè)數(shù)據(jù)的管理和分析服務(wù)，并能夠積累沉淀不同行業(yè)、不同領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)、知識、經(jīng)驗等資源，實現(xiàn)封裝、固化和復(fù)用，在開放的開發(fā)環(huán)境中以工業(yè)微服務(wù)的形式提供給開發(fā)者，用于快速構(gòu)建定制化工業(yè)APP，打造完整、開放的工業(yè)操作系統(tǒng)。

最后，應(yīng)用層是關(guān)鍵。通過自主研發(fā)或者是引入第三方開發(fā)者的方式，平臺以云化軟件或工業(yè)APP形式為用戶提供設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一系列創(chuàng)新性應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)價值的挖掘和提升。

2017年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》中，將泛在連接、云化服務(wù)、知識積累、應(yīng)用創(chuàng)新歸結(jié)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的四大特征。

(1)泛在連接。即具備對設(shè)備、軟件、人員等各類生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)的全面采集能力。

(2)云化服務(wù)。即實現(xiàn)基于云計算架構(gòu)的海量數(shù)據(jù)存儲、管理和計算。

(3)知識積累。即能夠提供基于工業(yè)知識機(jī)理的數(shù)據(jù)分析能力，并實現(xiàn)只是的固化、積累和復(fù)用。

(4)應(yīng)用創(chuàng)新。能夠調(diào)用平臺功能及資源，提公開放的工業(yè)APP開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)工業(yè)APP創(chuàng)新應(yīng)用。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用場景

1、面向工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程優(yōu)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠有效的采集和匯聚設(shè)備運行數(shù)據(jù)、工業(yè)參數(shù)、質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)、物料配送數(shù)據(jù)和進(jìn)度管理數(shù)據(jù)等現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和反饋在制造工藝、生產(chǎn)流程、質(zhì)量管理、設(shè)備維護(hù)和能耗管理等具體場景中實現(xiàn)優(yōu)化應(yīng)用。

(1)制造工藝場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可對工藝參數(shù)、設(shè)備運行等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，找出生產(chǎn)過程中最優(yōu)參數(shù)，提升制造品質(zhì)。

(2)在生產(chǎn)流程場景中，通過平臺對生產(chǎn)進(jìn)度、物料管理、企業(yè)管理等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提升排產(chǎn)、進(jìn)度、物料、人員等方面管理的準(zhǔn)確性。

(3)在質(zhì)量管理場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于產(chǎn)品檢驗數(shù)據(jù)和‘人、機(jī)、料、法、環(huán)’等過程數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，實現(xiàn)在線質(zhì)量檢測和異常分析，降低產(chǎn)品的不良率。

(4)在設(shè)備維護(hù)場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)合設(shè)備歷史數(shù)據(jù)與實時運行數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字孿生，及時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，并實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護(hù)。

(5)在能耗管理場景中，基于現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)與分析，對設(shè)備、產(chǎn)線、場景能效使用進(jìn)行合理規(guī)劃，提高能源使用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。

2、面向企業(yè)運營的管理決策優(yōu)化

借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以打通生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、企業(yè)管理數(shù)據(jù)和供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)，提升決策效率，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)與透明的企業(yè)管理。

(1)在供應(yīng)鏈管理場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以實時跟蹤現(xiàn)場物料消耗，結(jié)合庫存情況安排供應(yīng)商進(jìn)行精準(zhǔn)配貨，實現(xiàn)零庫存管理，有效降低庫存成本。

(2)在生產(chǎn)管控一體化場景中，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)集成，實現(xiàn)企業(yè)管理和現(xiàn)場生產(chǎn)的協(xié)同優(yōu)化。

(3)在企業(yè)決策管理場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)的全面感知和綜合分析，有效支撐企業(yè)的智能化拒測。

3、面向社會化生產(chǎn)的資源優(yōu)化配置與協(xié)同

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)制造企業(yè)與外部用戶需求、創(chuàng)新資源、生產(chǎn)能力的全面對接，推動設(shè)計、制造、供應(yīng)和服務(wù)環(huán)節(jié)的并行組織和協(xié)同優(yōu)化。

(1)在協(xié)同制造場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通過有效集成不同設(shè)計企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)及供應(yīng)鏈企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)的并行實施，大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計與生產(chǎn)周期，降低成本。

(2)在制造能力交易場景中，工業(yè)企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對外開放空閑制造能力，實現(xiàn)制造能力的在線租用和利益分配。

(3)在個性化定制場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)企業(yè)與用戶的無縫對接，形成滿足用戶需求的個性化定制方案，提升產(chǎn)品價值，增強(qiáng)用戶粘性。

4、面向產(chǎn)品全生命周期的管理與服務(wù)優(yōu)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以將產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、運行和服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面集成，以全生命周期可追溯為基礎(chǔ)，在設(shè)計環(huán)節(jié)實現(xiàn)可制造預(yù)測，在使用環(huán)節(jié)實現(xiàn)健康管理，并通過生產(chǎn)與使用數(shù)據(jù)的反饋改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計。

(1)在產(chǎn)品溯源場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺借助標(biāo)識技術(shù)記錄產(chǎn)品生產(chǎn)、物流、服務(wù)等各類信息，綜合形成產(chǎn)品檔案，為全生命周期管理應(yīng)用提供支撐。

(2)在產(chǎn)品與裝備遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)場景中，將產(chǎn)品與裝備的實時運行數(shù)據(jù)與其設(shè)計數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)、歷史維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提供運行決策和維護(hù)建議，實現(xiàn)設(shè)備故障的提前預(yù)警、遠(yuǎn)程維護(hù)等設(shè)備健康管理應(yīng)用。

(3)在產(chǎn)品設(shè)計反饋優(yōu)化場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以將產(chǎn)品運行和用戶使用行為數(shù)據(jù)反饋到設(shè)計和制造階段，從而改進(jìn)設(shè)計方案，加速創(chuàng)新迭代。

四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能化轉(zhuǎn)型

當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展幫助正處于智能化轉(zhuǎn)型過程中的廣大制造企業(yè)解決了諸多問題。比如有效集成海量的工業(yè)設(shè)備與系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與資源的智能管理，促進(jìn)知識和經(jīng)驗的積累與傳承，驅(qū)動應(yīng)用和服務(wù)的開放創(chuàng)新。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺正在成為推進(jìn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要抓手。

1、幫助企業(yè)實現(xiàn)智能化生產(chǎn)和管理

通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的人、機(jī)、料、法、環(huán)等各類數(shù)據(jù)的全面采集和深度分析，能夠發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的深層次原因，通過反饋閉環(huán)實現(xiàn)過程的優(yōu)化，進(jìn)而不斷提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和效率。同時，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)與企業(yè)計劃資源、運營管理等數(shù)據(jù)的綜合分析，更加精準(zhǔn)的把脈供應(yīng)鏈和財務(wù)問題，降低企業(yè)的運營成本。

2、幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)方式和商業(yè)模式創(chuàng)新

通過跟蹤和采集產(chǎn)品售后使用數(shù)據(jù)，提供設(shè)備健康管理、產(chǎn)品增值服務(wù)等新型業(yè)務(wù)模式，實現(xiàn)從賣產(chǎn)品到賣服務(wù)的轉(zhuǎn)變。同時，還可以通過與用戶的互動與交流，了解用戶的產(chǎn)品使用體驗和評價，以及用戶的個性化需求，有效的獲得最精準(zhǔn)的客戶數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效的組織生產(chǎn)資源，打破同質(zhì)化的產(chǎn)品束縛而實現(xiàn)個性化定制，在提升市場競爭力的同時也提升了企業(yè)的盈利能力。

業(yè)界專家認(rèn)為，如同移動互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)造了應(yīng)用開發(fā)與分發(fā)，先上線下等一系列新的產(chǎn)品環(huán)節(jié)和價值，當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在應(yīng)用創(chuàng)新、產(chǎn)融結(jié)合等方面已經(jīng)顯現(xiàn)出類似的端倪，未來有希望發(fā)展成為一個全新的產(chǎn)業(yè)體系，促進(jìn)形成大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的多層次發(fā)展環(huán)境，真正實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”。