智慧方案神库工业互联网云平台

某著名企业华中科学技术研究所

华中科学技术研究所

某著名企业412华中科学技术研究所2001年4月成立，总部位于依山傍海的日本高科技名城：神户，并于2012年4月某著名企业。依托某著名企业雄厚的专业人才优势，在日本长期专注于工业互联网实时云平台。十多年来，工业互联网相关产品在日本关西、中部、九州、东京等电力系统有着广泛成功应用，深得日本客户的好评和赞赏。工业互联网云平台是在全面总结日本三菱、東䒦、日立、西门子产品的基础上，深入实践之中，精心设计、潜心研制而成。工业互联网的崛起随着互联网技术、某著名企业通信技术、软硬件技术和大数据智能分析技术的飞速发展和相互融合渗透，世界正在迎来以「工业互联网」为核心的第三次工业革命浪潮。工业互联网的应用工业互联网包括传统方式以及最新混合方式，以便通过特定行业的高级分析来充分利用历史数据和实时数据。工业互联网的数据流工业互联网可以被看作是数据、硬件、软件和智能的流通与互动。从智能设备和网络中获取数据，然后利用大数据和分析工具进行存储、分析和可视化。最终的“智能信息”可以供决策者（在必要时实时）使用，或者作为各工业系统中更广泛的工业资产优化或战略决策流程的一部分。工业互联网的潜在GDP份额工业互联网覆盖的规模和范围—经济视角

全球经济的规模在2011年为70万亿美元。全球工业的经济定义包括制造、自然资源开采、建筑和公用事业部门，全球工业部门占大约30%，或者说21万亿美元。其中，商品制造占产出的大约17%，而包括资源开采和建筑在内的其它行业占全球产出的大约13%。工业互联网将包含比传统经济分类更广泛的部门。例如，它还涉及庞大的交通运输行业，包括：运输编队以及航空、铁路和海运等大型物流行业。2011年，包括陆运、空运、海运、管道、某著名企业和物流支持服务在内的全球运输服务部门大约占全球经济活动的7%。运输编队是制造和能源生产等相关供应和分销产业链上重要的环节。在这里，工业互联某著名企业过优化重工业的时间和商品流动而提供帮助。在客机等商用机运输服务领域，也有优化运营和资产并加强服务和安全的机会。工业互联网覆盖的规模和范围—经济视角传统工业部门加上交通运输和医疗，大约全球经济的46%（或全球产值中的32.3万亿美元）均可受益于工业互联网。随着全球经济和工业部门的增长，这一数字还会提高。到2025年，我们估计工业部门（广义）在全球经济中的份额将增加到大约50%，或以名义货币计算占未来全球产值中的82万亿美元。其它商业和政府服务部门也将受益匪浅。例如在医疗领域，在海量的安全数据中找到关键的共性和模型将是一个涉及生死存亡的问题。医疗行业，包括公共和私有部门的支出在2011年估计占全球经济的10%或者说7.1万亿美元，本身就是全球经济中一个庞大的部门。在这里，工业互联网的重点从优化商品物流转变为优化信息流和人们的工作流程——在合适的时间为合适的人提供合适的信息。工业互联网覆盖的规模和范围—能源消耗视角2011年全球能源流工业互联网覆盖的规模和范围—能源消耗视角更智能的技术和强大的网络相结合，所带来的其中一个关键收益是能够节约能源并降低成本。能源系统的限制在不断加剧。资源匮乏、需要更好的环境可持续发展以及缺乏基础设施是全球各地都面临的问题。甚至可以说，工业互联网的崛起是对资源限制和匮乏直接的反应。提供全球所需的产品和服务需要大量的能源。如果在制造和运输部门的基础上考虑能源的生产和储存，工业互联网将惠及全球能源消耗的一半以上。在能源消耗方面，全球主要能源被转化为9.5Btoe的能源产品，包括1.9Btoe的电力和7.1Btoe的其他燃料。工业终端用户以电力、柴油、炼焦煤、天然气和化学原材料的方式消耗36%。在工业部门，能耗最高的行业是钢铁与金属行业以及石油化工行业。这些高能耗行业消耗了大约50%的工业能源。最近的研究表明，如果采用最好的技术，重工业的能耗可以降低15%到20%。通过流程集成、生命周期优化以及电机和旋转设备的高效利用和维护，工业互联网有助于实现这个目标。工业互联网覆盖的规模和范围—能源消耗视角交通运输部门是另外一个能源消耗大户，占全球能源需求的27%——主要是石油制品。在交通运输部门，大约一半（48%）的燃料被重型编队所消耗，包括卡车、公共汽车、飞机、船只和铁路机车，大约另外一半（52%）被轻型车辆所消耗。使用信息技术和网络设备及系统来优化交通运输是工业互联网所带来的最令人兴奋的机会之一。假设大多数大型运输工具和一部分轻型车辆可以受益，工业互联网技术可以影响14%的全球交通运输业的燃料需求。很明显，为全球能源消耗带来真正的变革面临很多因素和挑战。每个系统和子系统都需要评估它们在整个系统内的情况，及其与更大型能源网络的互动。过去20年在流程管理和自动化方面的进步在很大程度上取得了成功。虽然能源系统中的某些部分正在被优化，人们仍在尝试新的努力。能源生产和转化中涉及的所有机器、设备组、设施和系统网络都存在可以通过工业互联网的增长而提高效率的空间。工业互联网覆盖的规模和范围—硬件设施（旋转设备）视角根据典型的旋转设备以及用于监控的主要设备进行综合评估，也就是评估工业系统中的旋转设备。所有这些资产都受、压力、振动和其他关键指标的制约，而这些指标已经或可以被监测、建模和远程操作以提供安全、提高生产力并节约运营成本。工业互联网的前景随着工业互联网的崛起，世界正处在通向新的创新与变革时代的门口，这要归功于全球工业系统与先进的计算、分析、低成本传感技术以及全新互联网连接融合的结果。数字世界与机器世界的更深层次融合有可能对全球产业带来深刻的变革，并对日常生活的方方面面产生影响，其中包括我们的工作方式。这些创新有望为航空、铁路运输、电力、石油和天然气开发，以及医疗等各个行业带来更快的发展速度和更高的效率。通过使用更低成本带来更好的医疗效果、大量节约燃料和能源，以及使用性能更好、寿命更长的硬件设施，工业互联网将进一步提高效率，就像工业革命和互联网革命那样加快生产力增长。生产力的提高意味着更快地提高人们的收入和生活水平。在美国，如果工业互联网能够使生产率每年提高1-1.5%，使其重回互联网革命时期的峰值水平，那么未来20年，它将使平均收入比当前水平提高25-40%。随着创新意识在全球范围的扩散，如果世界其它地区能确保实现美国生产率增长的一半，那么工业互联网在此期间会为全球GDP增加10-15万亿美元—几乎是当今美国经济的规模。工业互联网的前景保守看待特定行业的收益：即使工业互联网只能让效率提高百分之一，其效益也将是巨大的。工业互联网的前景—广泛收益作为重要创新的发起者和先行者，美国、日本、德国位于工业互联网的前沿。鉴于越来越深入的全球一体化以及更快速的技术转移，带来的收益将是全球性的。事实上，由于新兴市场大量投资基础设施，尽早快速采用工业互联网技术会成为一个强大的放大器。可能有机会避免发达经济体所经历的某些发展阶段。例如，通过直接使用无线技术，可能会避免使用电缆或电线。或者，目前提供的私有、半公共或公共云系统有可能不再需求孤立系统。从而更快弥合发达和新兴国家之间生产力的差距。在这个过程中，工业互联网将缓解资源和财务限制，使强大的全球经济的增长能够实现可持续发展。中国工业互联网的现状目前中国工业互联网实时云平台应用还仅仅限制在一些有限的领域，处于起步初期，而且应用还很浅显，根本没有涉及到企业的核心系统和业务。但随着制造业云计算的发展，中国工业互联网实时云平台终有一天会实现。从现在来看，中国工业互联网实时云平台对于工业的应用优势是显而，这些优势主要体现在系统的高效性、资源的共享性以及部署的灵活性。在传统IT架构应用模式下，工业企业要实现信息化应用必须首先购买IT软硬件产品，成立专门的IT部门负责实施包括IT基础设施以及业务系统在内的所有平台，不但周期长，而且部署之后还需要专门的IT运维人员来保证所有系统的正常运行。随着企业规模的扩大以及业务系统的日趋复杂，信息化系统也在不断扩大，而且投入成本也在不断增长，这是传统工业在传统IT架构下应用信息化系统所面临的普遍问题，也是必须经历的过程。借助“工业互联网实时云平台”、“制造即服务”、服务增效等云计算在工业中的创新应用，为工业的创新发展提供了可资借鉴的新思路。中国工业互联网的发展基础新技术的发展为“工业互联网实时云平台”奠定了基础。工业企业在新技术应用方面已经具备了相当的规模和应用基础。从“八五”时起到“十一五”期间，我国在工业领域相继开展了计算机集成制造、并行工程、敏捷制造和网络化制造等制造业相关技术的研发和应用，取得了显著成果。此外，在信息技术的发展方面，物联网、虚拟化、高性能计算、嵌入式系统等技术的出现和彼此的交叉融合为“工业互联网实时云平台”奠定了可行性基础。“制造即服务”演绎商业模式创新。从生产型制造向服务型制造转型升级是全球制造业发展的重要趋势，也是我国制造业尤其是集团企业转型升级、增加产品附加值、走向价值链高端的重要手段。在经济全球化的形势下，商业模式不断创新，企业关系松散耦合，自动化的业务流程将无缝贯穿所有关联方。两化融合推进工业优化升级。2009年，我国成为仅次于美国的全球第二大工业制造国，大力提升工业制造业的竞争力成为提升国家综合实力的必然选择。党的十七届五中全会和“十二五”规划都提出要推进两化深度融合。两化深度融合是两化融合的继承和发展，重点是在两化融合实践成果的基础上，在一些关键领域进行深化、提升，例如云计算等新一代信息技术的集成应用和融合创新。而发展“云制造”将对中国从“制造大国”向“制造强国”转变起到关键的推动作用。中国工业互联网的发展基础在工业自动化领域当中，应用和服务正向云计算转移，数据和运算位置的主要模式被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。特别是，云计算除了对于IT架构产生影响外，同时还影响到嵌入式云计算领域的物联网(M2M)通信。随着嵌入式产品和系统的智能以及联网程度日渐提高，云计算也将带来效率、某著名企业性、业务生产率以及功能的大幅提升。云计算能够提供完整的系统和服务，而非单个的“盒子”或者设备，因此同样可以提供包括降低成本、提高生产和工艺质量在内的诸多好处。在这一过程中，主要的过渡点在于从孤立的嵌入式领域进入到企业，利用云计算实现更高的业务智能，从而改善决策并提升成本和使用效益。中国工业互联网的市场应用—电力行业2014年1月14日，国家能源局发布2013年全社会用电量等数据：据统计，2013年全社会用电量累计53,223亿千瓦时，同比增长7.5%；全国发电设备累计平均利用小时为4,511小时。2013年末，中国发电机组总装机容量达到12.47亿千瓦，其中火电总装机容量达到8.62亿千瓦。通过工业互联网平台的应用，可以达到：降低机组设备运行故障率和故障时间，实现机组设备安全可靠运行；实现设备运行的优化，让设备能够在能耗最低、性能最佳的状态中工作，实现机组设备经济、环保运行。据估算、直接产生的经济效益：发电煤耗率降低1g/kwh,全国总计节省燃煤5,322,300吨,按照标煤800元/吨计算,直接经济效益达到42.58亿元。中国工业互联网的市场应用—环保行业据统计,2013年末，全国燃煤脱硫机组共4659台，总装机容量7.18亿千瓦；燃煤脱硝机组共548台，总装机容量2.26亿千瓦；钢铁烧结机脱硫设施389台，烧结机总面积6.32万平方米；钢铁球团脱硫设施44台，球团年生产能力1461万吨；水泥熟料生产线脱硝设施148台，熟料年生产能力1.57亿吨。日前、国家发改委和环境保护部联合发文《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》，燃煤机组必须按规定安装脱硫、脱硝和除尘设施，必须运行烟气排放检测系统，通过环保设施投运率、大气污染物排放浓度（排放浓度小时均值考核）。通过工业互联网云平台的应用，可以提高脱硫、脱硝和除尘设备运行效率，降低运行成本，减少大气污染排放总量，节能减排，产生良好的社会和经济效益。神库工业互联网云平台大数据云计算智能分析时代，数据是资源，拥有大数据就拥有资源！工业互联网实时云平台的目标是：实现对产品开发、生产、销售、使用等

全生命周期的相关资源的整合，提供标准、规范、可共享的制造服务模式。

运行设计制造调试检修技改备品备件工业互联网云平台神库工业互联网云平台—关键技术要素云计算技术：融合了分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等计算机和网络技术。

实时云数据库技术：通过集群应用、网络技术和分布式文件系统等功能，实现网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供实时数据存储和业务访问管理。实时大数据通信技术：基于RTP通信协议和视频流大数据实时通信技术，实现大数据实时传输，并采用加密算法确保了数据通信的安全。大数据分析技术：包含数据的采集、数据存储、新的数据表示方法、非结构化数据的存储和分析、数据的去冗余和高效存储、海量动态数据的实时数据挖掘、以及大数据管理带来的能源消耗等核心大数据时代的技术。其结果就是：工业互联网包括传统方式以及最新混合方式，以便通过特定行业的高级分析来充分利用历史数据和实时数据。智能决策技术：工业互联网的全部威力将通过智能决策实现。当从智能设备和系统收集到足够的信息以促进数据驱动的学习时，智能决策就出现了，这反过来让机器子集和系统网络级运营功能从操作员转到安全的数字系统。工业互联网的这个元素对于应对互联网机器、设备组、设施和系统网络的越来越高的复杂性至关重要。在基于粗糙集理论的数据处理方法、基于神经网络的算法模型和基于小波分析的信号检测方法等理论基础上实现智能决策支持系统。神库工业互联网云平台—功能模块412实时能效管理平台运行安全诊断平台工业设备健康分析实时环保评估平台工业综合技术平台神库工业互联网云平台—实时能效管理412通过此平台实现智慧型能源管理（IEM），以用户全面能源管理为基础，充分运用现代物联网技术、人工智能技术、数据挖掘技术、现代统计学分析技术、运筹优化技术等技术手段，感知、分析、整合、优化用户全供应链能源消耗环节的一系列能源分析方法和一整套能源管理体系。所倡导的智慧不仅仅是智能，还包括人的智慧参与、以人为本、可持续发展等内涵，目的是使用户运行过程中的人、机器、能源、环境、组织管理方式等达到和谐统一的状态，使工厂变成智慧能源工厂，用户成为智慧型用户，为人类创造更加美好的生存和发展环境。全面实现能源管理、能源调度、能源计量的数字化、网络化和空间可视化，实现能源考核、能源节约的指标化。完善能源基础数据体系，为用户建立一套科学完善的能源利用监督、管理、评价体系，包括能源生产管理统计报表、平衡分析、实绩管理、预测分析等。优化能源介质平衡、最大限度地高效利用能源，提高环保质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。神库工业互联网云平台—实时能效管理412神库工业互联网云平台—运行安全诊断412神库工业互联网云平台—工业设备健康分析412神库工业互联网云平台—实时环保评估412围绕大气、水、土壤污染防治，实现环境质量实时监测评估、污染源实时监测评估、重点生态功能区实时监测评估和应急实时监测评估。包括：危险废物动态管理系统、污染源（烟气）在线监控评估系统、污染源自动监控评估系统、空气重污染监测预警评估系统、空气自动监测分析与质量日报管理评估系统、水质自动监测分析评估系统。神库工业互联网云平台—实时环保评估412空气自动监测分析与质量日报管理评估系统是一套全国性性的空气质量实时监测网络和分析平台。该系统可以对一个地域内空气进行多点的同时连续测定，实时监测数据得到有效的采集和长期存储，一方面及时地向社会实时发布监测信息，同时应用分析软件，科学地展示空气质量周期性的变化趋势曲线及长期的发展变化趋势，让环境监管部门专家能够准确地预测空气质量变化趋势，及时发现新增污染源的来源，提出对环境保护的建设性的规划与设想，保证该地区的大气污染掌握在可控的范围。神库工业互联网云平台—实时环保评估412水质自动监测分析系统是运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、数据自动采集存储技术、数据分析应用技术、以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测分析体系。实施水质自动监测分析，可以实现水质的实时连续监测及远程监控，通过对长期历史数据的存储，建立水质变化趋势的模型，同实时在线数据进行比对，及时发现水质变化的趋势，达