工业互联网平台实现协同制造

1、工业互联网平台实现协同制造随着新一代信息技术与制造业的深度融合，许多国家、 许多企业都意识到协同制造联网，是代表互联网+制造融合创新大方向的顶级生态系统。也就是说，无论是美国工业互 联网还是德国工业 4.0，其最具代表性的跨国平台正在展露， 正在凝聚大量生产资源和大量工业大数据。美国：重在服务以及衍生新价值GE推出的Predix云平台是一个的工业操作系统，其中有很多模块可以由各个企业根据其行业背景，构建适用于自己 的解决方案。 Predix 主要是三层架构，是面向工业领域的第 一个基于工业大数据的云平台，底部是提供基础设施服务的 laaS层，中间是平台 PaaS层，最上端软件及服务层 SaaS

2、 Predix利用这三层云计算架构，将各种工业设备或机器以及 供应商等相互联结，提供资产性能管理（APM）和运营优化服务，每天监控和分析来自数万亿设备资产上的千万个传感 器所发回的 5000 万条大数据，帮助客户优化资源配置和业 务流程，减少风险和实现 100%无故障运行。随着越来越多的机器和设备加入工业互联网，可以实现 跨越整个机组和网络的机器仪表的协同效应，形成智能数据， 带来巨大的潜在价值。优化网络：在一个网络系统内实现互联的各种设备或机 器，可以通过互联网相互协作，提高网络整体的运营效率。 例如，在医疗领域，将医生和护士等医疗数据互联，数据可 以无缝地传输给医疗机构和病人，等待的时间将

3、会更短，能 够更迅速地帮助病人使用正确的医疗设备，从而使得医疗设 备利用率更高，医疗服务质量更好。智能数据的巨大价值也 可体现于交通网络中的路径优化。许多车辆实现互联之后， 就会知道自己的位置和目的地，同时能够了解到网络系统内 其他车辆的位置和目的地，允许优化路由来寻找到最有效的 人工智能解决方案。优化运维：通过智能数据可以实现最优化、低成本，并 有利于整个设备或机器的运行维护。例如，将机器、组件和 各个环节联网之后，将实现一个可监测的设备状态，可以在 正确的时间将最优数量的零部件交付到准确的位置，将减少 零部件库存需求和维护成本，提升设备或机器的稳定性。恢复系统：通过建立广泛的大数据信息，帮

4、助网络系统 在发生毁灭性打击之后更加快速、有效的进行恢复。例如， 当地震或其他自然灾害发生时，可以用智能仪表、传感器和 其他智能设备和系统组成的网络来进行快速检测，隔离发生 故障的设备或机器，不至于发生串联而导致更大规模的故障 发生。自主学习：每台设备或机器的操作经验可以聚合为一个 大数据，使得整个设备或机器能够自主学习。这种自主学习的方式是不可能在单个机器上来实现的。例如，从许多飞机上收集的数据加上位置和飞行的历史数据，才可以提供有关各种环境下飞机性能的信息。当越来越多的机器连接在一个 系统中，产生无数智能数据的结果将是网络系统的不断扩大 并能自主学习，而且越来越智能化。一旦智能设备采集到大

5、量的智能数据，就可以通过智能 系统，挖掘出具备商业经营价值的智能决策。设备与数据相 互结合，网络协同且 ?时更新，将对诸多行业带来较大裨益。据 GE 公司的预测，航班延误每年给航空公司带来的损 失超过 400 亿美元。其中 10%的延误是由于对飞机的维护欠 缺所造成的。同时，全球航空业每年燃油费用高达 1700 亿 美元（营业收入约为 5600 亿美元），而根据国际航空运输协 会（IATA的调查，这些油耗中有 18%22%属于资源浪费。 GE的工业互联网通过对飞机航运输局和零部件系统数据的 监测与统计，分析维修保养上的问题，每年可减少 1000 次 延误情况。同时，选择适当的时机，进行维修保养

6、，也可以 降低设备投资成本。通过航运数据，挖掘减少燃油能耗的实 现路径，从而对飞行调度的优化，可减少 2%的能耗使用， 每年节约 2000 万美元成本，减少大量二氧化碳排放。医疗占全球 GDP的10%，是一个相当大的行业。据 GE公司的预测，医疗领域由于低效率，每年会造成 7310 亿美元的浪费，尤其是临床医疗占到59%，高达 4290 亿美元的浪费。医疗从业人员与医疗器械之间的信息不对称是主要原 因。例如：护士换药、磁共振成像情况、医生诊断等过程都 没能实时共享。将医疗从业人员、医疗器械进行联网，对诊 断、手术、药方等信息进行共享，开展网络协同式的诊疗。GE的工业互联网通过综合管理每个病床，

7、每个诊断的工作流、患者流，搬运和医疗器械，改进医疗从业人员、业务流程和 器械通信情况，可减少 15%30%的医疗器械成本，提升医 疗从业人员的工作效率，节约的时间可多为15%20%的患者提供服务。GE将这个平台开放给所有工业合作伙伴，期望未来形成一个巨大的、完善的生态系统，由各个企业积极开发具有行 业辐射效果的应用软件（APP）,并在此平台上发布共享、互 相借鉴、互惠互利。德国：既抓服务又抓生产作为德国工业 4.0的领军企业， 西门子 201 5年年底宣布 将设立一个跨行业的软件平台Sinalytics，为数字化服务提供技术基础。 Sinalytics 与 Predix 极为类似。据资料显示，

8、这一 平台将整合远程维护、数据分析及网络安全等一系列现有技 术和新技术，还能够对机器感应器产生的大量数据进行整合 和分析，并利用这些大数据为客户提供全新的服务。比如， 可以通过这些大数据提升对燃气轮机、风力发电机、火车、 医疗成像系统的监控。据说，已经约有 30 万台设备已连接 至 Sinalytics 平台。2 0 1 6 年 4 月，西门子对外正式推出“ MindSphere 西 门子工业云平台” ，当时西门子宣称该工业云平台将为工业 企业提供“数字化服务一一譬如预防性维护、能源数据管理 以及工厂资源优化，特别是，机械设备制造商及工厂建造者 可以通过该平台监测其设备机群，以便在全球范围内有

9、效提 供服务，缩短设备停工时间，同时， MindSphere 还为西门子 的工厂数字化服务提供包括数控机床以及驱动链的预防性 维护服务”。据资料显示， MindSphere 是一个数据联结平台， 通过收 集、整合和分析来自用户端、供应商、信息化系统和自动化 系统的相关数据，汇总形成数据企业的唯一数据中心，由此 创建完整的、容易应用的产品性能大数据结果。同时，基于 云计算的计算能力和数据处理能力，相关结果将能够即时反 馈到企业的信息系统和自动化系统，从而提高企业对业务相 关流程的响应实现智能制造。实现“互联网 +”协同制造2015 年 7 月，国务院发布的 关于积极推进 “互联网 +” 行动的指

10、导意见 中，“互联网 +”协同制造是重点行动之一， 旨在推动互联网与制造业融合， 提升制造业数字化、 网络化、 智能化水平，加强产业链协作，发展基于互联网的协同制造 新模式。在重点领域推进智能制造、大规模个性化定制、网 络化协同制造和服务型制造，打造一批网络化协同制造公共 服务平台，加快形成制造业网络化产业生态体系。实际上，早在2000年，国际著名的咨询机构 ARC针对生产制造模式新的发展，详细地分析了自动化、制造业以及 信息化技术发展现状，从科技发展趋势对生产制造可能产生 影响的角度，作出过全面的调查研究，并提出了用工程、生 产制造、供应链三个维度描述的数字工厂模型。其中，从生产流程管理、企

11、业业务管理一直到研究开发 产品生命周期的管理而形成的 “协同制造模式”( Collaborative Manufacturing Model , CMM )。CMM协同制造模式为制造行 业的变革提出了一个理论依据和行之有效的方法。它利用信 息技术和网络技术，通过将研发流程，企业管理流程与生产 产业链流程有机地结合起来，形成一个协同制造流程，从而 使得制造管理、 产品设计、 产品服务生命周期和供应链管理、 客户关系管理有机地融合在一个完整的企业与市场的闭环 系统之中，使企业的价值链从单一的制造环节向上游设计与 研发环节延伸，企业的管理链也从上游向下游生产制造控制 环节拓展，形成一个集成了工程、生

12、产制造、供应链和企业 管理的网络协同制造系统。当前，网络化的信息空间和现实化的物理空间可共同组 成协同空间，信息空间对未来制造业的发展和竞争力将产生至关重要的影响，未来制造业将进入虚实交互的协同时代未来的智能制造形态将是将制造商、零部件供应商、销 售商乃至消费者搬到线上，构成生产资源、人力物力、研发 创新的网络协同结构，主要目的是实现市场与研发的协同、 研发与生产的协同、管理与通信的协同，从而形成一个完整 的制造网络协联网（Internet of CollaborativeManufacturing ），由多 ?制造企业或参与者组成， 它们相互交 换商品和信息，共同执行业务流程。企业、价值链和

13、产品生 命周期这三个维度贯穿于各个价值链中的制造参与者之间。“互联网 +”协同制造将成为未来智能制造的核心，协 联网平台具体应满足三个“ CM”要素。具体而言，在前端，顾客对工厂（ C2M）将提供自己的 标准化模块供消费者组合，或是吸引消费者参与到设计、生 产的环节中来；在内部，通过并行制造（ CM）提升生产组织 能力，以柔性化的智能制造去服务于海量消费者的个性化定 制需求；在后端，通过云制造（CM）积极调整供应链，使之 具备更强的资源整合能力，做到低成本、高效率和短工期。以往，制造业企业一定要通过原料、 设备、生产、运输、销售五大环节组织生产制造。而这五个环节是相对固定的， 且不可或缺的。并

14、行制造时代，这五个环节可以相对独立， 变成五个可以动态配置的模块。每个模块都有自己相应的软 件系统，自己的物联网感知系统，根据消费者需求，五个模 块可以自行高效整合，满足生产制造的工艺需求。除了大幅 缩短工期之外，还能大幅降低成本。传统观点认为，只有等到所有产品设计图纸全部完成以 后才能进行工艺设计工作，所有工艺设计图完成后才能进行 生产技术准备和米购，生产技术准备和米购完成后才能进行 生产。而并行制造则将各有关流程细化后进行并行交叉，尽 早开始各项工作。通过分散价值网络上的并行制造，产品设计与工艺过程 设计、生产技术准备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。 充分利用信息化和自动化的手段， 在产品开发、生产、销售、 物流、服务的过程中，借助软件和网络的监测、交流沟通， 根据最新情况，灵活、实时地调整