新基建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與裝備制造轉型

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               以下文章來(lái)源于 葛洲壩能源重工有限公司 總經(jīng)理 劉飛

    工業(yè)領(lǐng)域升級發(fā)展離不開(kāi)新技術(shù)推動(dòng)。隨著(zhù)以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)不斷與工業(yè)技術(shù)創(chuàng )新成果跨界融合，引發(fā)了全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式不斷涌現，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應運而生，并推動(dòng)全球工業(yè)體系的智能化變革。新基建的提出使我們對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其對裝備制造意義的認識更加深刻。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想及政策背景

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想

在數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化時(shí)代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為新的企業(yè)競爭手段、產(chǎn)業(yè)布局方向和大國競爭焦點(diǎn)，也是制造業(yè)智能化轉型最重要的基礎設施和發(fā)展路徑，裝備制造業(yè)的轉型需求最為迫切。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想是實(shí)現人、數據、物和機器全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò )基礎設施，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統全方位深度融合所形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應用模式，成為工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施和新型工業(yè)操作系統，它的誕生基于對機器與機器之間、機器與人之間、企業(yè)與企業(yè)之間、國家與國家之間的互聯(lián)互通愈發(fā)重要的認識理念。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)催生的新模式新業(yè)態(tài)帶來(lái)了裝備產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展優(yōu)勢，為實(shí)體經(jīng)濟和數字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供了突破口和新動(dòng)能。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和政策現狀

    至2019年底我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展市場(chǎng)規模已突破6000億元，聯(lián)盟成員數量超過(guò)1400家。國內相關(guān)政策的出臺為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指明了方向和重點(diǎn)。工信部《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計劃( 2018—2020)》明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展內容和戰略目標；《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設及推廣指南》和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺評價(jià)方法》標志著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設的正式落地；《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )建設及推廣指南》和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節點(diǎn)建設導則(試行版)》則促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實(shí)施落地。從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前景應用深度來(lái)看，對通信技術(shù)要求顯著(zhù)提高，5G融合趨勢是必然，是實(shí)現制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、高端化轉型的必要條件。工信部《關(guān)于印發(fā)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512 工程推進(jìn)方案的通知》表明了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的技術(shù)要求和高水準。

2 裝備制造的智能化轉型升級

2.1 企業(yè)轉型動(dòng)因及實(shí)踐

裝備制造面臨著(zhù)生產(chǎn)成本上升、產(chǎn)品需求多樣化、競爭加劇等多重壓力，急需進(jìn)行數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化等方面的創(chuàng )新探索，構建裝備行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為企業(yè)提供泛在連接、彈性供給、高效配置的載體，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的價(jià)值鏈中，使產(chǎn)品上云、流程上云，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用于設計、生產(chǎn)、試驗、服務(wù)等環(huán)節，促進(jìn)裝備制造行業(yè)升級，實(shí)現傳統制造型企業(yè)向制造服務(wù)型企業(yè)的轉型，從而構建行業(yè)新型工業(yè)生態(tài)環(huán)境系統。

近年來(lái)，中國能建葛洲壩集團大力踐行新發(fā)展理念，特別是在新基建形勢下，對集團工業(yè)制造領(lǐng)域提出了新的戰略格局和創(chuàng )新轉型目標。葛洲壩能源重工有限公司做為承擔集團裝備制造的主力之一，是以分布式能源產(chǎn)品和技術(shù)為基礎、能源互聯(lián)網(wǎng)為核心，為行業(yè)提供國內一流、世界領(lǐng)先的智慧能源綜合解決方案及核心設備的綜合供應商，擁有全球化的營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，國際市場(chǎng)開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)覆蓋142個(gè)國家。根據集團規劃，能源重工順應趨勢調整戰略，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用和促進(jìn)裝備制造轉型升級業(yè)務(wù)上進(jìn)行了積極的探索實(shí)踐，不斷為行業(yè)提供國內一流、世界領(lǐng)先的高端裝備。

2.2 智能化轉型主要途徑

數字化是實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的首要步驟，也是實(shí)現制造企業(yè)智能化轉型的最佳途徑。數字化是通過(guò)實(shí)現企業(yè)內部和外部互聯(lián)，加速生產(chǎn)方式變革、讓制造系統更智能，使其更能自動(dòng)適應市場(chǎng)變化和制造條件的變更。數字化是利用新一代信息技術(shù)，構建數據的采集、傳輸、存儲、處理和反饋的閉環(huán)，打通不同層級與不同行業(yè)間的數據壁壘，提高行業(yè)整體的運行效率，構建全新的數字經(jīng)濟體系。綜合來(lái)看，數字化轉型即是以大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等新一代信息通信技術(shù)為驅動(dòng)力，以數據為關(guān)鍵要素，通過(guò)實(shí)現企業(yè)的生產(chǎn)智能化、營(yíng)銷(xiāo)精準化、運營(yíng)數據化、管理智慧化，催生一批新業(yè)態(tài)、新模式、新動(dòng)能，實(shí)現以創(chuàng )新驅動(dòng)的產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量化和跨領(lǐng)域的同步化發(fā)展。

2.3 智能化轉型的作用

（1）通過(guò)數字化轉型，企業(yè)能夠打通涵蓋產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施和服務(wù)在內的整個(gè)產(chǎn)品生命周期的數據流，實(shí)現設備資產(chǎn)的有效管理和業(yè)務(wù)運營(yíng)的優(yōu)化，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，加快新產(chǎn)品的上市速度，通過(guò)更靈活的生產(chǎn)手段實(shí)現更快速的市場(chǎng)響應，以更好的質(zhì)量管理體系贏(yíng)得客戶(hù)信任，以更高的成本效率贏(yíng)得競爭。

（2）數字化技術(shù)給制造企業(yè)帶來(lái)的不僅僅是跨界的競爭和業(yè)態(tài)復雜化，更多的是對企業(yè)核心能力提出了新的挑戰。一方面，為了滿(mǎn)足客戶(hù)日益多變的個(gè)性化需求，制造企業(yè)在決策模式是服務(wù)模式上必須做出對應的變革來(lái)適應市場(chǎng)的變化; 另一方面，高端裝備本身在結構上機、電、軟一體化的要求不斷提高，為了更快地交付高質(zhì)量的產(chǎn)品，企業(yè)在產(chǎn)品的設計開(kāi)發(fā)、流程建設、生產(chǎn)模式創(chuàng )新、人員協(xié)同組織等方面都面臨全新的挑戰。

3 高端裝備制造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用方式

工業(yè)制造遵循了從自動(dòng)化、信息化到數字化智造的遞進(jìn)發(fā)展邏輯。智能制造的載體是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其應用方式有智能制造基地、個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同和服務(wù)化延伸。葛洲壩能源重工在自身實(shí)踐中深深感受了這幾方面巨大的發(fā)展空間和潛力。

3.1 智能制造基地

制造向智能化轉變，大幅提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時(shí)利用數字技術(shù)改變產(chǎn)品測試系統，降低試錯成本。能源重工在武漢葛洲壩高端裝備產(chǎn)業(yè)園擁有智能化和數字化的生產(chǎn)基地，為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的發(fā)電機組產(chǎn)品和電源解決方案。

（1）數字化設計。能源重工針對機組產(chǎn)品整體及關(guān)鍵裝配部件采用數字化設計，對集成系統和機組底座、配電柜、銅排組等部件，技術(shù)人員使用不同的智能軟件進(jìn)行預設計、模擬裝配和仿真試驗。通過(guò)建模計算校驗底座強度并確定最經(jīng)濟材料參數；構造配電柜和銅排組的最佳結構和安全性校驗，提前消除問(wèn)題和避免浪費。數字化應用顯著(zhù)提高了產(chǎn)品設計的安全可靠性、質(zhì)量和設計效率。

（2）數字化調度生產(chǎn)設備。能源重工設在武漢高端裝備產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)廠(chǎng)房擁有較多吊裝設備、智能平臺車(chē)等重大設備，均安裝有傳感器和通信裝置，生產(chǎn)人員通過(guò)遙控方式進(jìn)行精準控制，高效完成裝配和移動(dòng)作業(yè)。

（3）智能化全系列產(chǎn)品測試系統。能源重工武漢工廠(chǎng)在該系統中將所有不同規格假負載及電氣操作系統通過(guò)歸一化預留接口與各個(gè)測試臺位不同類(lèi)型機組產(chǎn)品全部聯(lián)系在一起，根據公司機組全系列產(chǎn)品規格、不同電壓等級，設計了所有需要采樣的數據/信號傳感器、控制信號和電力一次裝置的預接系統，通過(guò)采樣系統設計取代了原系統所有的互感器柜，通過(guò)測試房集控臺的轉換系統自動(dòng)識別被試產(chǎn)品臺位、規格和高電壓低電壓，自動(dòng)匹配測試負載。顯著(zhù)提高了產(chǎn)品測試能力和效率，大大降低了人工操作量，也減少了由于產(chǎn)品不同所帶來(lái)的多種繁瑣接入操作。

3.2 個(gè)性化定制

企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)銷(xiāo)售由規?；ㄖ葡騻€(gè)性化定制轉變，實(shí)現以用戶(hù)為中心的按需生產(chǎn)，有效滿(mǎn)足市場(chǎng)的多樣化需求，同時(shí)解決企業(yè)庫存和產(chǎn)能問(wèn)題。

（1）能源重工對復雜多樣的發(fā)電機組產(chǎn)品建立了標準化系列方案，并在此基礎上完善了訂單個(gè)性化定制的標準化數據結構，提高了內部信息規范溝通效率和網(wǎng)絡(luò )化訂單執行指令的生成準確性和快速性。

（2）通過(guò)公司的OA網(wǎng)絡(luò )平臺，研發(fā)技術(shù)人員可通過(guò)投標評審流程及時(shí)介入，重點(diǎn)對客戶(hù)個(gè)性化要求進(jìn)行識別、技術(shù)分析和風(fēng)險評估，并給出專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)，將項目問(wèn)題解決在前期，將風(fēng)險和成本降至最低。

（3）針對數據中心、半導體等行業(yè)對安保電源系統的特殊要求，能源重工的研發(fā)/設計人員在行業(yè)標準化定制研究基礎上，對所有項目個(gè)性化定制進(jìn)行具體落實(shí)。由于綠色能源應用和UPS集成了最先進(jìn)儲能裝置，對安保系統服務(wù)要求提高，遠程管理成為個(gè)性化需要，針對所有機組、儲能裝置和綠色能源設備合理地設計傳感器系統和通信接口，通過(guò)服務(wù)云實(shí)現對整個(gè)安保系統的運維管理和優(yōu)化，實(shí)現遠程監控、遠程診斷、遠程維護、遠程升級。通過(guò)傳感器采集運行狀態(tài)、參數和環(huán)境信息，讓設備在使用階段可視化。通過(guò)數據驅動(dòng)和知識模型的計算，實(shí)現故障預測、壽命評估的量化指示，實(shí)現智能調度和控制，使資產(chǎn)增質(zhì)提效。將服務(wù)作為產(chǎn)品，實(shí)現業(yè)務(wù)系統效率提升和資源有效配置，優(yōu)化業(yè)務(wù)，在服務(wù)云上還可以結合應用場(chǎng)景，衍生出一系列的針對生產(chǎn)、業(yè)主和第三方的增值服務(wù)。

（4）針對特殊應用場(chǎng)景，能源重工研發(fā)的產(chǎn)品還包括抗過(guò)載型發(fā)電機組、飛輪UPS機組等。這些產(chǎn)品都集成了飛輪儲能技術(shù)應用，但由于使用場(chǎng)景要求不同，產(chǎn)品配置參數、協(xié)調控制、保護設計、性能試驗及設備運維管理要求等都有所不同，在訂單執行指令上進(jìn)行細分處理。

3.3 網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同

企業(yè)生產(chǎn)組織方式由地理集聚向網(wǎng)絡(luò )集聚轉變，生產(chǎn)方式從集中變得更加分散，工廠(chǎng)不再是企業(yè)生產(chǎn)制造的唯一中心，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、供應鏈協(xié)同，有效降低資源獲取成本，打破企業(yè)的疆域，提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力。

（1）企業(yè)內部協(xié)同。能源重工通過(guò)OA網(wǎng)絡(luò )平臺，形成跨設備、跨系統、跨廠(chǎng)區、跨地區的互聯(lián)互通，推動(dòng)整個(gè)制造服務(wù)體系智能化。將營(yíng)銷(xiāo)系統、商務(wù)系統、技術(shù)應用、研發(fā)設計、采購系統、生產(chǎn)制造系統等全部連接起來(lái)，所有業(yè)務(wù)流程在OA上完成。項目采購招標業(yè)務(wù)則納入中國能建集中采購平臺，通過(guò)集采平臺完成招標管理的全部流程。

（2）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，葛洲壩能源重工將自身定位為智慧能源綜合解決方案及核心裝備供應商，并積極實(shí)踐轉型。公司針對產(chǎn)業(yè)鏈信息不對稱(chēng)以及管理系統多等經(jīng)營(yíng)痛點(diǎn)，制定了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的解決方案。通過(guò)構建數據渠道，實(shí)現了與供應商和客戶(hù)企業(yè)的數據互聯(lián)互通。建立了供應商數據庫及評價(jià)系統、客戶(hù)關(guān)系管理系統、以及全球客戶(hù)設備監控云系統?；谶@些平臺實(shí)現了對供應商的管理和以用戶(hù)需求拉動(dòng)組織生產(chǎn)的模式。

3.4 服務(wù)化延伸

企業(yè)商業(yè)模式從產(chǎn)品向服務(wù)拓展，通過(guò)產(chǎn)品上的智能模塊，實(shí)現多樣化服務(wù)，拓展企業(yè)利潤空間。能源重工在服務(wù)領(lǐng)域完成的電站裝備云服務(wù)系統，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與公司所有分布在全球各地的內燃發(fā)電機組實(shí)現互聯(lián)，將機組運行信息實(shí)時(shí)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò )中，可通過(guò)常規網(wǎng)絡(luò )瀏覽器和手機APP實(shí)時(shí)對機組的運行狀態(tài)和參數進(jìn)行查看和監視，甚至做一些操作控制。同時(shí)在公司總部設立大屏幕的監視站，為客戶(hù)提供更直觀(guān)的體驗。通過(guò)構建大數據平臺，運用邊緣計算等技術(shù)全面進(jìn)行數據采集處理，實(shí)現了全球各地客戶(hù)運行設備的數據可視化，并可結合數據分析工具，實(shí)現對現場(chǎng)設備運行評估、故障分析、異常排查、調度優(yōu)化、預測需求等輔助決策。

4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對轉型的賦能作用

在裝備制造轉型過(guò)程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幫助企業(yè)實(shí)現從經(jīng)驗決策到數據+算法決策的智能化決策的升級轉變。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)原內網(wǎng)和企業(yè)間外網(wǎng)均涵蓋在內，成為制造企業(yè)智造轉型的關(guān)鍵支撐和基礎設施。企業(yè)依托數字的可連接、可匯聚、可推演特性，對企業(yè)在決策、研制、生產(chǎn)、服務(wù)及工作等領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng )新，最終以更低的成本、更高的效率，為客戶(hù)提供更好的服務(wù)體驗。這意味著(zhù)構建全面智能化需依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺廣泛連接的能力、強大的數據分析與處理能力、人工智能、全面的平臺化服務(wù)能力、快速開(kāi)發(fā)及構建良好用戶(hù)體驗的應用能力。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺通過(guò)與資源、資產(chǎn)、設備、流程、工具、系統、產(chǎn)品、工廠(chǎng)、供應商、客戶(hù)等建立物的實(shí)時(shí)連接，可以實(shí)時(shí)地了解業(yè)務(wù)的執行情況，并通過(guò)機器學(xué)習等人工智能技術(shù)的應用，對業(yè)務(wù)數據進(jìn)行理解和學(xué)習，進(jìn)而對業(yè)務(wù)異常進(jìn)行預警，對業(yè)務(wù)結果進(jìn)行預測，甚至執行規則學(xué)習和場(chǎng)景化自主決策。

5 前景展望

裝備制造企業(yè)要實(shí)現外部?jì)r(jià)值鏈延伸，打造智能產(chǎn)品、服務(wù)和協(xié)同能力，提高生產(chǎn)率、降低成本、制造高價(jià)值產(chǎn)品，創(chuàng )造更多的效益，培養數據驅動(dòng)的業(yè)務(wù)創(chuàng )新能力; 充分利用面向開(kāi)放生態(tài)的平臺運營(yíng)，聚焦供應鏈集成、智能化制造、遠程運維服務(wù)，實(shí)現裝備制造的轉型。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用上需要在各方面進(jìn)行深化。（1）深化制造機理數據挖掘和模型構建，將業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品模型、產(chǎn)品設計和仿真計算有機結合，形成完善的裝備制造知識管理體系；（2）通過(guò)工廠(chǎng)設備升級，將生產(chǎn)制造和試驗檢測設備、流程與信息高度融合，構建基于大數據分析的以APP形式進(jìn)行生產(chǎn)/試驗追蹤；（3）繼續完善在線(xiàn)互聯(lián)實(shí)時(shí)運維云服務(wù)系統，并向自主健康和智能化自愈方向研發(fā)；（4）根據已有的內外部業(yè)務(wù)鏈協(xié)同經(jīng)驗，根據企業(yè)實(shí)際選擇適合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺專(zhuān)業(yè)合作商，深化擴展和開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )平臺，使智能化轉型不斷規范化提高。

6 結束語(yǔ)

裝備制造工業(yè)的體系特點(diǎn)決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)難以形成像消費互聯(lián)網(wǎng)那樣的通用推廣模式，在全球經(jīng)濟環(huán)境下的制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨的市場(chǎng)環(huán)境更加復雜，智能化轉型更需要結合具體應用場(chǎng)景量體裁衣，而不是簡(jiǎn)單直接的通用。制造智能化不僅是簡(jiǎn)單地利用算法和模型來(lái)解決問(wèn)題，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也并非簡(jiǎn)單的設備聯(lián)網(wǎng)或機器換人，而是需要將制造業(yè)知識、軟件與硬件三者相互融合，這就需要企業(yè)對于自身業(yè)務(wù)情況、存在的問(wèn)題和想要解決的問(wèn)題進(jìn)行系統性的梳理、定義和分析，從而制定出可行的智能化轉型規劃和路線(xiàn)。