工业互联网PPT-互联网+制造业的一种范式

1、工业互联网互联网+制造业的一种范式r101Jr02Jr03J04h-f05V结语报告内容工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内涵平台的核心关键技术工业互联网的应用范式1.1业互联网的发展背景第一个工业互联网提案一一美国GE、工业互联网一2012年末z美国GE公司提出的关于产业设备与IT融合的概念一定义：基于开放、全球化的网络，将设备人和数据分析（工业互联网三要素）连接起来，用过对大数据的利用与分析，升级航空、医疗装备等工业领域的智能化，降低能耗，提升效率。:DIES命通过極的传感器,控制和钦件将全球设备,机群和网络连接起来将基于物理世界的分析预测算法，目动化航业识结合起来1智能机器人工业2

2、先进分析捋任何时间段工作和移动的人员连接起来支撑更加智能的设计运作，维护和更高的服务质星和安全1工业互联网的发展背景工业互联网提出的背景GE要为大量的工业、航空、医疗装备提供运维服务借助互联网、大数据的，可以显著提高服务质量，实现增值-催充方式】数据获取、计算分析和决策优化分离,围绕历史数据分析的结果难以实时精准作用到设备运行过程一【工业互联网】设备、人和数据互联，三个过程实时.并行开展,数据分析同步反映设备状态,实时控制设备动作、精确优化运行效率由此带来的T%的威力一1%提效创造1万亿美元市场：中国r未来15年燃气发电机组能耗降低1%r节约80亿美元燃料;油气勘探开发的资本利用率提高1%,则

3、能省下70亿美元；铁路网络的运输行业运营效率提高1%,又能省下20亿美元燃料成本。全球f燃气发电厂生产效率提高1%,将节约价值660亿美元燃油；石油天然气勘探开发的资本利用率提高1%r每年将减少近900亿美元支出；铁腺航空、医疗、电力、石油天然气行业提效1%,15年内带来2760亿美元熠长工业互联网的发展背景传统制造系统存在的问题制造系统互联广度不足跨领域信息孤岛难以互联互通无法准确描述领域间复杂关联关系，决策全局性差感知深度不足传统仪表自动化系统仅感知过程变量信息维度低、难以反映物理过程深层次动态特性1.1业互联网的发展背景1.1业互联网的发展背景通过多路摄像头感知对温度场建模、分析与实时调

4、节“XT提升感知深度实例:美国智能过程制造（SPM）”计划，制氢工厂视觉感知相比传统温度变送器：从检测温度点“,到感知温度场感知信息具有更高的维度和更大的信息呈为实时精准优化制氢过程提供可能提升互联广度实例：復国数宇工厂项目数宇工厂当前设计生产工艺过阳人工交付未来设计生产互联数据互联工艺过程互联1.1业互联网的发展背景反应式控制Reactive提升分顺见性实例：欧洲KnowledgebasedFactory项目预渭式控制Proactive装备预测性维护1.1业互联网的发展背景TAIYUANUNIVERSEOFTECHNOLOGY制造业的需求一一以互联网为代表的新一代信息技术与制造系统深度融合（

5、大数据互联网物联网ERPMESDCS/PCS信息资源跨领域协同与开放共享面、深度感知制造物理过程互联网（信患）制造系统一+（物程）工业互联网（信息物理深度融合）互联网+第三产业释放巨大活力成为重要经济増长极互联网+零售淘宝：构建商品买卖平台及信用评价平台淘宝网T65亿用户、10亿件商品、850万商家毎天超过1亿次访问、2700万件包裏互联网+金融支付宝、余额宝大幅度简化金融流程用户超8100万，规模超过5000亿，货币基金总规模近1万亿，占整个公募基金1/3互联网+创新腾讯、阿里、百度等纷纷建立幵放创新平台开放接口和数据，由第三方开发各类应用腾讯平台：应用240万件，创业者500万能否把”互联

6、网#”在服务业的技术体系,直接平移到工业领域？F10102JF103Jr10405LJ报告内容工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内X平台的核心关键技术工业互联网的应用范式结语2工业互联网体系架构与内涵2工业互联网体系架构与内涵一一摘自工业互联网平台白皮书（2017）,工业互联网产业联盟一一摘自工业互联网平台白皮书（2017）,工业互联网产业联盟工业互联网平台功能架构消菱考开发者决应链|创乍企业:聽J臧化觎开发|（幵立ER同肉f架）:a服务组件库（工昨、箪法爼件、京理曲$件Iik?mmo册芳习、可视化）|轨gg、分析、就曲|衫层JJkPaaS工业安全防护2工业互联网体系架构与内涵2工业互联

7、网体系架构与内涵一一摘自工业互联网平台白皮书（2017）,工业互联网产业联盟一一摘自工业互联网平台白皮书（2017）,工业互联网产业联盟工业互联网平台功能架构WfiW工业APP是关Xx（软件开发新模式）0入WiXM析(Ti/neA.1tt渭HfrK4fiARff运anassnxu仃么H93C)CJJT3.&mnbi.唱vwn用开女(幵IJiOBOT)1*5全访护工业PaaS是核心（可扩展操作系统）数据采集是基础2工业互联网体系架构与内涵2工业互联网体系架构与内涵从信息网络维度,对平台的个定位：、工业互联网平台是传统工业云平台的迭代升级大量工业用户参与的软件生态二、工业互联网平台是新工业体系的操

8、作系统扁平、灵活、软件定义的组织架构三、工业互联网平台是资源隼聚共享的有效载体各方资源汇聚，社会化协同生产四、工业互联网平台是打造制造企业竞争新优势的关键抓手台/生态成为企业垄断地位的标志从信息网络视角看,工业互联网是计算机网络在工业的延伸按照计算机、网络、软件定义的思路,解构传统工业系统遵循灵活、开放、生态的原则,重新组织工业系统运行工业互联网本质内涵:人机物深度融合的智能网络空间主姜特征:三元融合人行为模型工业过程模型信息系统模型时空关联实时反映工业过程的时空变化平行演进信息空间与物理空间同步演迸）智能涌现%现工业过程的自感知、自分析、自优化、自执行工业互联网本质内涵：人机物深度融合的智能

9、网络空间主姜特征:人、机、物对数据的参与数据数据AP*数据数据1数据应用L分发封装丿转换.千*4创造三元融合人行为模型工业过程模型信息系统模型时空关联实时反映工业过程的时空变化平行演进信息空间与物理空间同步演进（4）智能涌现直现工业过程的自感知、自分析、自优化、自执行2工业互联网体系架构与内涵2工业互联网体系架构与内涵背景与内涵网络空间体系架构和演逬时延敏感网络新架构及网络行为特征数据科学问题一多源异构、时空关联大数据分析网络空间安全问题信息与物理V化安全IDC预测.工业互联网未来8(?的终端是传惑节点，90、的流姐是物理信息.传输需求具有时延敏咸佶征.寓尊硏究新的网络体系结构、演化机理和动力

10、学特征从智能制造维度,工业互联网不是一张网,是互联的工业系统企业内部：制造系统互联：各类制造设备互联管理一控制互联：业务系统与控制系统互联跨企业间：产业链上下游企业互联，构成制造网络互联工业孕统的需求:互联的蠹玆目疑捕智能决策提供支撑,进而实现工业过程的运行优化亟需大量与工业过程相关机理、运行、优化知识的高效获取、融合、处理与血用工业互联网体系架构与内涵T.UYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY聽SISi自主瞬当前厂当前状态数字化深化应用-全过程的数宇化隼成当前目标1互联智能-企业内互联跨企业互联生命周期互联自主智能工况自感知工艺自学习装备自执行系统自组织未来目标制造信息空间主

11、导技术：主导技术：主导技术:互联网AI)4物联网J202020252030制造物理空间2工业互联网体系架构与内涵2工业互联网体系架构与内涵人脑特征:1智能发育2神经网络3视听触觉工业智脑”的构建（MI）ZDlk智能特征1系统自主学习自我优化能力2以连接为特征的分布式计算能力3跨媒体信息融合认知能力云：认知大脳网：倚干神经:IIII端:末梢感知;现有工业控制系统特征:智能：依靠人的编程输入，无法演进通信一计算:分布式采集-集中式计算感知：仅可感知.检测过程量物联网、大数据.互联网、云计算个性化定制、远程监控、预测性维护、云制造云：认知大脑网：符干神经端：末悄感知发疇訓鬆舉爲实现跨越式变革现有工4

12、k互联网平台：仅提供信息技术支擦架构（末梢感知+骨干神经）F10102Lr103r10405L报告内容工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内涵平台的核心关键技术工业互联网的应用范式结语工业互联网平台关键技术体系APPBWAPP分析优化laaS技术AP?摘自工业互联网平台白皮书（升3平台的核心关键技术泛在化感知技术设备、生产过程的泛在化感知:实现传感器、控制器、执行器互联通信的WSN技术：工业应用的挑战：远干扰局实时低功耗工业应用的挑战：WirelessHARTISA100.11aWIA-PAWIA-FATint*干扰謎3平台的核心关键技术泛在化感知的新技术方向WIA-PA面向流程工业泛在感

13、知的低速、低功耗无线传感器网络技术。在801：154物理层基础上”实现自适应跳频，多跳高实时传输技术、高精度同步技术,使得数据传输可靠性99%以上,网络功耗微安级。2011年月fIEC/TC65投票通过,成为IEC国际标准。IEEE80115.416个可用信道二苹f二在雕道3-平台的核心关键技术3-平台的核心关键技术TAJYUANUNIVERSITYOFTSCHNOLOGYWIA-PA产品通用装曽，WIA-PA题温度变送器WIA-PA无线压tl变送器zWIA-PA无线琴压流虽变送器，WIA-PA无线阀位彳令感器WIA-PA无线U型压力计WIA-PA務智能网关WIA-PA无线路由器专用装舌WIA

14、-PA无线适銅xW1A-PA无线水表适配器”WIA-PA爾Oil配器WIA4A无线振动变送器WI/VPA无线示功仪/WIA-PA油水井远程控制器xWIA-PA超RTU模块，W1A-PA昉爆手持器WIA-PA林勰变送器WIAPA无线債位传感審WIAPA无线U型压力计WIA-PA7cduS配器y0W1AJA无线10适配器WUPA兀线于持就WIAPA无线水表适配罰WIAPA无线撮动变法器油7K并说捍禅議元比RTU模块WIA-PA应用概况1领哑1客户名项目名辽河油田油井远程计星与优化控制系统石油擁油田油井远程计量与优化益制系统吉林油田远程数据采集系统胜利油田油井远程计呈与优化徨制系统抚顺石化设备监控与

15、能源管理系统炼化安庆石化能浪计量与优化荼统兰州石化能源计量系统沈砂电局用电信息采集系统电力朝阳电网公司变电站远程在线监测系筑冶金鞍钢冷轧厂退火炉温度监测系统规模效果1500点稳定运行1年以上,地面系统运行费用降低30%以上，节能15%以上500点经受恶另气候考验，稳定运行1年以上，实现远程计量100点远程计量传输成功率99%5采用防盗设计,完成油井数据删计量300点支装时间由3个月缩短到半个月，施工适试费降低80%。为企业带来经济效益近千万元。50点改变能源9除计虽粗狂苣理損式,实现管連精细化节省人ZM$10点解决夕M共油料结算差异问题,建设损失400万元440点提升抄表成功率至99%,节约电

16、虽计星损失120点设备维护周期从2年调整至IJ3年主变的大修周期从5年凋到9年，每年可以节省的检修费用百万兀406点实现轴温的连续在线监测,提升工艺3-平台的核心关键技术3-平台的核心关键技术泛在化感知的新技术方向WIA-FA面向离散加工,传感器、控制器、执行器之间互联通信的高速无线网络技术802.11物理层基础上，实现频域轮询、动态信道调度、聚合Ack技术，使得百点规模的数揺专输St延低于10ms,可靠性99.99%以上。莎2014年9月26日，IEC/TC65投票通过，作为IEC可公开提供的技术规范发布。PullSJXHZ-ifraquvnLvIfwnwmlQliftmen、MW*”丄一丄

17、|IIIIlliIIIIIIwllltlllllllllllllllllllllllllllll2441sirs严丿YW:A1CAfACV強域轮甸妙务TTMA询吃下疔响应聚舍全互联制造网络基于Internet的TCP/IP架构实现对工厂管理网络.控制网络、传感网络进行全面互联.并与Internet集成,实现无缝信息传输实现工厂全覆盖，管理和控制业务混流传输，并提供安全可靠保障的组网与传输技术工业应用的挑战异构网络互联.高安全.管理流控制流混合传输控制业务呈秒级时延IndustrialprccswPDAcP心PIC?Wh“LANPcofLusGSM/GPRSRnutarInterconnecti

18、ngdeviceFartorvkphones&PDAsSTLow卜AVSRBPx三FPro71-i|.Prio410卜MAC3平台的核心关键技术全互联制造IEEE802.1Time-SensitiveNetworking基于802伯无线网络实现管理业务与控制业务的混流传输，保障控制业务流的同步低时延通信；在802.11的MAC机制进行改进，借鉴Profine啲全网调度方法，通过对传输任务载止期的精细化调度保障传输时延；提出了802.1Qbu帧优先级和8021Qbv传输调度两个标准补充，已经通过项目授权(PAR),正在技术硏究阶段。TASr*neAwareStiaprC:CreditbasedS

19、haperP:PrioritybasedShaper3平台的核心关键技术全互联制造网络新技术方向ISA100.15WirelessBackhaulNetwork基于远距离竞带无线技术实现现场传感网与工厂骨干控制网的互联,支撑现场感知数据回传到控制中心;设计了回程网络的标准接口和管理架构，硏发了多种无线网络共享频谱下的共存技术;2013年8月巴西油田RIOdeJaneiro开展了面向油井远程测呈的回程网络现场验证，70余家企业参与。PUiatAmtIsmarVXWGAW*&marWOa*/AffTl*i?UrTr*rtrfTJ*rU5enpywrtlsmar*oaio3ProcwfiOabika

20、lonColurwi3.平台的核心关键技术3.平台的核心关键技术工业SIN面向服务的浚交换Internet全互联制适网传Service全互联制造网络新技术方向工业软件定义网络（SDN）技术基于SDN技术实现工厂管理业务与控制业务的混流传输；针对工厂管理业务和控制业务特征，设计了基于流交换的处理核和基于SDN的协同调度机制,形成了混流传输模式下的确定性传输保障技术体系；已研制出工业SDN交换机原型。现有：应用无关的包交换.难以保障管理、控制混合数据流的QoS平台的核心关键技术平台的核心关键技术提出了SDN协议扩充提出了Openflow的工业SDN协议扩充当前的Openflow协议的meter表是

21、用于限流的简单协议,缺少对工业级实时保瞳的支撑；对Openflowt办议提出修正草案r对meter表进行扩充,支持对每个流的优先级、带克预留、截止期优化等QoS策略;与华为、信通院合作,在ONF基金会成立OpenflowinIndustry工作组，讨论在下一版本中增加面向工业的协议修正。OPENNETWORKINGFOUNDATION平台的核心关键技术RequiredActionOptionalActionOUtputset-queuedroppushTag/popTaggroupset-Fieldchange-TTLPVW05TUMI智能制造云服务TOC o 1-5 h z以模块化、服务化的

22、模式,实现制造应用的像动态自组织；s提供数据管理、建模等基础服务,数据分析、仿真、优化等核心服务，支撑制造应用开发;工Mk应用的挑战。蛊嵌入式设备资源受限.服务高并发性服务及时处理.动态服务组织。计聊产j严河度j|JIT配送|慣管理|成示调度工作流引輩1行业知识庠（分析横型1代亿根型1算法楫型11致据分折引窣1优化引戏11推理引輩1制达战堀管理1般字工厂建横1系统段务用务总线平台的核心关键技术智能制造云服务的新技术方向基于OPC-UA的制造资源服务化接入基于WebService框架实现自动化设备数据与操作的封装，提供开放服务；以统一的WebService描述，兼容了工业领域原有的数据存储、报警

23、事件、安全约束、历史访问等多种数据交换标准r实现了跨平台、跨应用的不同厂商设备的互操作；OPCUA标准受到了众多工业设备制造商支持,西门子、Matrikon.Softing等多家厂商提出了软件解决方案，并正在研发硬件连接网关产品。PICDCSRemoteIOPICDCSRemoteIOOFCUnifiedArchitocturcopcClassicHMI.平台的核心关键技术智能制造云服务的新技术方向平台使能技术：具有容灾特性的服务总线面向互联网的不稳定性，研究基于排产计划的系统模型片段和关联生产数据片段的预载、煖存机制在优化利用有限网络带克的同时充分考虑移动设备能星受限的特点，研究高效节能的数

24、据压缩传输算法。复杂的加蜜算法会造成移动终端能耗加大,研究支持低能耗、高加童强度的算法是要解决的难题之。r$|43平台的核心关键技术智能制造云服务的新技术方向数据管理技术：实时增量工业大数据处理技术支持实时増量数据的组织高速集成接口及增呈存储规范;数据业务关联关系模型;数据集成安全规范。工业大数据处理技术轻星级大规模数据索引技术;基于内存的高速实时流数据处理方法；工业流数据过滤及回归算。分析榄型3.平台的核心关键技术智能制造云服务的新技术方向工业数据建模和分析技术:数字工厂建模与仿真分析面向工厂/车间规划设计布局优化计算模型、工位平衡分析模型、物流路径重构优化模型面向生产过程精益管控产品模型、工艺模型、设备模型、业务模型等生产模型面向虚实融合与数据驱动应用虚实融合1总线、模型驱动引擎、虚拟传感器建模、多模态数据集成VR、AR等技术应用于实操培训、生产甸空、维修指导、智能仓储等。F10102LJF103Jr10405LJ报告内容工业互联网的发展背景工业互联网体系架构与内涵平台的核心关键技术工业互联网的应用范式结语4-1业互联网的应用范式4-1业互联网的应用范式以互联制造为特征的工业互联网应用模式工业互联网推动智能制