智能制造概论 课件 3.3工业云技术

《智能制造概论》课程3.3工业云技术3.3工业云技术

3.3.1工业云概述

1.工业云的定义工业云是一种基于云计算理念和技术，专门为工业领域设计的信息化服务平台。工业云是通过云计算为工业企业提供服务，使工业企业的社会资源实现共享的一种新型网络化制造服务模式。其本质是以云平台为载体，以工业系统为基础，融合先进制造技术及互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术，通过汇聚分布式、跨领域的制造资源和制造能力，根据用户需求以云化的方式提供优质、及时、低成本的服务，实现制造需求和社会化制造资源的高质量、高效率对接。3.3.1工业云概述

1.工业云的定义工业云整合了CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺设计）、PDM（产品数据管理）、PLM（产品生命周期管理）等一体化产品设计相关软件，以及产品生产流程管理相关的软件应用服务和存储服务，并利用高性能计算技术、虚拟现实以及仿真应用技术，为中小企业提供多层次的云应用信息化产品服务。3.3.1工业云概述

1.工业云的定义工业云的主要目标是帮助中小企业解决研发创新以及产品生产中遇到的信息化成本高、研发效率低、产品设计周期较长等问题。通过提供按需付费、灵活可扩展的计算资源和软件应用服务，工业云使得中小企业能够以较低的成本和较高的效率进行产品研发和生产管理，从而加速企业的转型升级。3.3.1工业云概述

2.工业云的优势（1）降低企业成本工业云通过集中管理和按需分配资源，降低了中小企业在信息化建设和运维上的成本，使得它们能够以较低的经济负担获得先进的工业设计、制造和管理能力。工业云服务平台利用云计算技术为中小企业提供高端工业软件，企业按照实际使用资源付费，极大地降低了技术创新成本。3.3.1工业云概述

2.工业云的优势（2）灵活性高与可扩展性强随着业务需求的变化，工业云能够迅速调整资源分配，满足企业从产品设计到生产流程中的不同阶段对计算力、存储空间和软件应用的不同需求，实现资源的灵活扩展。（3）高效协作与创新工业云平台促进了设计、制造、供应链管理等各个环节的信息共享与协同作业，缩短了产品创新周期，提高了整体运营效率。3.3.1工业云概述

2.工业云的优势（4）技术与资源集中优化工业云将分散的工业软件、高性能计算能力和数据管理能力集成于云端，实现资源的集中管理和配置优化，提升资源的利用率和服务质量。（5）加速企业数字化升级工业云能降低信息化门槛，让更多中小企业以较低的成本切入信息化领域。企业无需自建复杂的IT基础设施，只需通过网络即可快速接入工业云服务，这简化了系统部署和升级流程，助推企业数字化升级。3.3.1工业云概述

2.工业云的优势（6）安全与合规性增强工业云服务商通常会提供高级别的数据安全保障措施和合规性服务，帮助企业更好地保护知识产权和客户数据，符合行业标准和法规要求。3.3.1工业云概述3.3工业云技术

3.3.2工业云的架构

1.端层（设备层）端层是工业云架构的底层基础，主要包括生产现场的各种物联网型工业设备，如数控机床、工业传感器、工业机器人等。这些设备以物联网技术为基础，产生并汇聚大量的工业数据，这些数据包括历史数据和即时数据，用于监测生产现场并灵活处理生产过程中的不同情况。3.3.2工业云的架构

2.边缘层边缘层位于端层之上，主要负责采集端层设备产生的数据，并进行协议解析、数据清洗、格式转换等预处理工作。它能够将不同来源、不同格式的数据统一化，以便后续传输和处理。边缘计算是边缘层的重要组成部分，它能够在数据源头附近进行实时数据处理和分析，减少数据传输延迟，提高系统响应速度。此外，边缘层还兼容多种工业通信协议，确保数据的兼容性和互通性。3.3.2工业云的架构

3.基础设施层（IaaS层）基础设施层主要提供云基础设施，如计算资源、网络资源、存储资源等，支撑工业云的整体运行。其核心是虚拟化技术，利用分布式存储、并发式计算、高负载调度等新技术，实现资源服务设施的动态管理，提升资源服务有效利用率，并确保资源服务的安全。IaaS层作为设备和平台应用的连接层，为平台层的功能运行和应用层的应用服务提供完整的底层基础设施服务。3.3.2工业云的架构

4.平台层（PaaS层）平台层是整个工业云架构的核心，它由云计算技术构建，不仅能接收存储数据，还能提供强大的计算环境，对工业数据进行云处理或云控制。PaaS层在IaaS平台上构建了一个扩展性强的支持系统，为工业应用或软件开发提供了良好的基础平台。此外，PaaS层还能根据业务进行资源调度，并保障数据接入、平台运营、接口访问的安全，确保业务正常开展。3.3.2工业云的架构

5.应用层（SaaS层）应用层是工业云架构的最上层，也是工业云架构的关键，它直接与用户对接，提供各类工业应用和服务，体现了工业数据最终的应用价值。SaaS层基于PaaS层丰富的工业微服务功能模块，以高效、便捷、多端适配的方式实现传统信息系统的云改造，为平台用户提供各类工业App等数字化解决方案，发展大数据分析等综合应用，实现资源集中化、服务精准化、知识复用化。3.3.2工业云的架构

工业云的架构是一个多层次、多组件的复杂系统，各个层次和组件之间相互协作，共同实现了工业数据的采集、存储、分析和应用，为工业企业提供了实时监控、远程控制、智能决策等功能，推动了工业生产的数字化转型和智能化升级。3.3.2工业云的架构3.3工业云技术

3.3.3工业云的需求与发展

工业云作为数字经济的关键部分，其需求主要来源于制造业数字化转型的迫切需求。随着制造业的快速发展，企业对于提升生产效率、削减成本及增强市场竞争力的需求日益增强。工业云通过整合云计算、物联网、大数据等技术，为工业企业提供基于云平台的信息化解决方案，实现了数据的集中管理和共享，从而推动了工业领域的全面互联和智能化变革。3.3.3工业云的需求与发展目前，我国中小企业在数字化制造技术应用方面仍存在一些问题：90%以上的主流工业软件依靠进口，且价格高昂；工业软件的运行也需要大量高性能计算设备作为支撑；另外，企业搭建标准系统环境，需要配备专业技术人员，运维成本高昂。数字化制造技术的应用往往局限于大型或超大型企业，而占据我国市场90%以上的广大中小型企业，由于难以承担其费用，因此难以享受到数字化制造技术带来的优势。

工业云平台能帮助中小企业解决这些问题，运用云计算技术，为中小企业提供高端工业软件服务。企业根据实际使用资源付费，大幅降低了技术创新的成本，提前了产品上市时间，提高了生产效率。3.3.3工业云的需求与发展

1.服务化转型的提出生产的信息化、社会化、专业化的趋势不断增强。生产向信息化发展有可能使与信息的产生、传递和处理有关的服务型生产资料需求增长速度超过实物生产资料。随着生产的社会化程度加深及专业化分工的细化，企业间的经济联系显著增强。从原材料的采购、能源的供应、半成品的加工到最终产品的完成，在研发设计、生产调度、市场营销、售后服务以及信息反馈等各个环节，企业之间在纵向上和横向上都建立了广泛的联系，彼此之间的依赖关系也日益紧密。3.3.3工业云的需求与发展

2.从制造到服务的转型服务环节在制造业价值链中正扮演着愈发关键的角色，以至于许多传统的制造业企业开始将重心转向战略管理、研发创新、市场推广等高端服务活动，而将生产制造环节放弃或外包给其他企业。这种转变使得制造业企业逐渐具备了服务企业的特征，产出服务化已然成为当今全球制造业发展的一个重要趋势。从制造到服务转型的代表公司：IBM、GE、耐克公司。3.3.3工业云的需求与发展

3.我国对制造能力的需求

2015年，国务院正式颁布《中国制造2025》，力争十年内成为世界制造强国，将制造业提升至国家级战略的高度，是中国制造成为世界第一的根本支撑和自信基石。服务化制造正逐渐成为一股新的主流趋势，它区别于传统的制造业模式，要求企业对各种服务业务进行有效整合，并据此制订出向服务化制造转型的宏观策略。3.3.3工业云的需求与发展3.3工业云技术

3.3.4工业云的应用

工业互联网云平台具备高效整合海量工业设备与系统数据的能力，能智能化管理业务与资源，加速知识和经验的积累与传承，驱动应用和服务的开放创新。未来，工业互联网云平台有望孕育出全新的产业架构，推动形成多元化的发展格局，真正实现“互联网+先进制造业”。3.3.4工业云的应用

1.Predix平台

2015年8月5日，GE面向所有企业开放了一款名为Predix的云服务，该服务专为工业数据分析设计。通过连接设备数据，Predix能够将各类工业设备相互连接，使各类用户在受保护的环境下迅速获取和分析海量高速运行的工业数据，助力各行各业的企业构建和开发专属的工业互联网应用。Predix平台的核心任务在于对各类数据进行标准化整理，并提供随时调取和分析的功能。3.3.4工业云的应用

1.Predix平台3.3.5工业云的应用Predix平台架构

2.西门子MindSphere云平台

2016年，西门子公司创新推出了MindSphere云平台。该平台采用基于云计算的开放式物联网架构设计，它能够安全、实时地将来自传感器、控制器及多种信息系统的工业现场设备的数据传送到云端。在云端，该平台为企业提供大数据分析挖掘、工业应用开发以及智能应用增值服务等一系列服务。3.3.4工业云的应用

2.西门子MindSphere云平台西门子开放式云平台MindSphere是功能强大的物联网操作系统的核心，它集成了数据分析与连通的强大功能，并配备了丰富的开发工具、多样化的应用软件以及全面的服务。MindSphere平台能够助力企业深入分析客户数据，进而提升其资产性能，实现资产的优化管理，并有效提高生产制造过程的效率与产品质量。3.3.4工业云的应用

3.三一重工根云平台树根互联股份有限公司源自三一重工股份有限公司（以下简称“三一重工”）的物联网创业团队，是一家专注于提供独立且开放的工业互联网平台服务的公司。2017年初，该公司推出了名为根云（RootCloud）的平台。该平台充分利用了三一重工在装备制造以及远程运维领域的经验，通过从操作技术（OT）层向信息技术（IT）层的扩展构建而成，其主要目标是面向设备健康管理领域提供端到端的工业互联网解决方案与服务。3.3.4工业云的应用

3.三一重工根云平台三一重工根云平台架构3.3.4工业云的应用

4.龙哈工业云平台

龙哈工业云平台依托于航天