工业互联网导论（微课版）课件 模块7 工业互联网应用案例

7.1工业互联网与炼化企业——智能仪控管理平台赋能炼化行业数字化转型目录炼化企业基本情况EnterpriseOverview智能仪控管理平台解决方案PlatformSolution系统意义Significance总结与展望Summary&Outlook7.1.1企业基本情况传统炼化行业面临的挑战与机遇

随着工业4.0和智能制造的推进，工业互联网操作系统（IIoTOS）在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。它通过连接设备、采集数据并进行智能分析，帮助企业实现生产过程的数字化和智能化管理。

某炼化企业历经多年的自动化、信息化建设，提升了管理效率、提高了运营效益，但在仪控设备管理上仍存在一些需求和痛点。

（1）在多异构系统下，仪控设备信息分散，标准不统一，存在“信息孤岛”。

（2）仪表日常巡检工作量大，现有的报警管理系统智能化程度有限，存在多种无效报警信息，无法有效地指导工作人员进行设备运维管理，亟需升级。

（3）设备检修维护一直是企业关心的重点，企业期望能实现设备预测性维护和专家诊断。行业特点流程复杂|连续生产|安环高标面临挑战能耗高|效率低|维护难|孤岛炼化工厂实景图信息孤岛生产环节数据无法有效整合数据利用低缺乏有效分析与决策支持7.1.2智能仪控管理平台解决方案构建全面感知、智能分析、精准控制的智能工厂为炼化企业数字化转型提供有力支撑·连接设备与数据的关键枢纽平台总体架构智能仪控管理平台采用分层架构设计，包括感知层、网络层、平台层和应用层。感知层负责数据采集，网络层负责数据传输，平台层负责数据存储、处理和分析，应用层则为用户提供各种智能化应用服务。分层架构体系感知/网络/平台/应用四层协同全链路闭环采集-传输-处理-应用全流程贯通智能仪控管理平台功能架构示意图智能仪控管理平台功能架构石化行业仪控设备管控一体化，主要是以自动化、信息化为核心，通过各功能系统的实践应用，实现仪表管控的可视化、信息化、标准化，推动仪表设备管控在企业生产控制与经营管理层面的综合集成，为职能部门提供优化操作、控制和管理的综合策略，同时为公司领导的管理决策提供依据。其整体架构采用分层设计，具体分为以下三层：（1）数据接入层：聚焦数据采集与系统互联，实现对控制系统DCS的实时数据采集，同时与既有信息系统（如ERP、能源管理系统、备品备件系统、能源系统、云销系统、物流系统、物资系统等）对接，确保多源数据的互联互通。（2）工业操作系统平台层：作为核心能力支撑平台，提供信息全集成，人工智能，工业大数据分析，工厂三维建模及工业物联的核心能力。（3）工业智能App层：基于SupOS工业操作系统平台，开发覆盖不同业务领域的场景化智能App，如智能报警管理、设备健康管理、生产预测诊断等，实现生产管理全流程的信息化、智能化升级。形成“数据采集-智能分析-场景应用”的闭环管理体系，有效支撑石化企业数字化转型与智能化升级需求智能仪控管理平台功能

仪控设备管理基于工业互联网平台SupOS，采集工厂控制系统及仪表阀门的状态信息、故障信息、视频数据、现场仪表故障信息等数据，建立仪控设备管理平台，实现仪控设备健康管理、高级报警、智能巡检、KPI及四率管理、运行管理、备件管理、故障管理、知识库和大数据分析九大功能。

通过构建立体化监控架构与可视化决策中枢，实现了对工厂运行状态的穿透式感知与精准化管控。系统以“全貌视图+智能预警+定制交互”为核心，重构了传统监控模式，为生产安全与效率提升提供强有力支撑。

形成多层次全貌视图，从宏观到微观的穿透式监控，系统构建了五级递进式监控架构，覆盖厂级、机柜间级、机柜级、装置级直至设备级，形成“面-线-点”立体化监控网络。。

智能报警状态可视化，三色气泡实现秒级预警，系统采用动态气泡标识技术，通过颜色与边框变化直观传递设备状态：红色实心气泡表示有未消除报警；黄色实心气泡表示历史报警已处理，提示需关注潜在风险；白色线框气泡表示设备处于作业状态，避免误操作干扰。：气泡支持点击展开详情，显示报警时间、处理进度、关联工艺参数。

系统支持个性化定制看板，提供角色化页面配置能力，满足不同业务场景需求。管理层看板可聚焦KPI指标、报警统计与成本分析；运维人员看板可突出设备健康评分、备件库存、维修工单进度，集成AR导航指引现场检修；安全人员看板实时显示高风险作业状态、人员定位与气体检测数据。7.1.3系统意义提升效率、降低成本、保障安全提升生产效率与产品质量

基于SupOS平台的实施，该智能仪控管理平台不仅采集了全公司各生产装置的仪控系统信息，并将关键报警信息在智能监控中心进行集中显示，同时还按照装置以及报警信息的重要程度，对报警信息进行分级管理，并通过短信推送至相关人员的手机上，让系统维护人员和主管专业技术人员第一时间了解到生产装置控制系统的运行情况，对发生的故障第一时间作出响应和判断处理，真正实现了对装置控制系统健康状况的24h全天候监控。基于机器学习算法和模型，实现了高频故障仪表预测性维护、调节阀流量特征异常监测、程控阀内漏监测等仪控设备维护的智能化。

该平台通过多层次视图构建全局感知力、三色气泡实现状态透明化、视频融合提升处置精准度、定制看板赋能角色化决策，重新定义了工业监控的内涵。其不仅解决了传统系统“信息孤岛、响应滞后、使用门槛高”的痛点，更通过数据与知识的深度融合，推动工厂运营向“自感知、自决策、自优化”的智能阶段迈进。。总结与展望智能仪控管理平台为炼化企业的数字化转型提供了有力支撑，有效解决了传统炼化企业面临的诸多挑战。未来，随着人工智能、数字孪生等技术的不断发展，平台将具备更强大的智能分析和决策能力。现状总结支撑数字化转型，解决传统挑战未来展望融合AI与数字孪生，强化决策能力未来工业智能化场景示意感谢观看THANKSFORWATCHING7.2工业互联网与制造行业——日用品制造可视化系统提升生产效率与管理水平目录企业基本情况IndustryOverview可视化解决方案SolutionOverview系统意义Significance总结与展望Summary&Outlook7.2.1企业基本情况传统日用品制造面临的挑战与机遇

该企业属于有色金属冶炼和压延加工业，主营业务为金属日用品制造、配电开关控制设备制造、配电开关控制设备研发等。在实际的生产过程中存在三个方面的问题：①工作人员需要提前到公司按顺序开机，并且工作人员可能会遗漏个别设备，忘记提前开机，从而影响生产进度；②目前部分设备是手动仪表，数据信息及状态信息需要工作人员到现场查看才能知道，另外，工作人员有时不能及时发现设备异常情况，导致产品质量受损；③目前设备生产数据、工作人员工作效率是通过人工统计完成的，没有实现信息化统计与展示。行业特点产品多、批量大、供应链长面临挑战效率低、管控难、库存复杂日用品流水线生产实景信息孤岛生产环节数据无法有效整合可视化不足缺乏数据决策支持能力7.2.2解决方案实现生产全流程透明化与智能化管理打造实时监控·数据驱动决策·助力数字化转型系统总体架构为了解决生产现场存在的问题，在该企业的生产数据采集及可视化系统中，通过控制系统算法研发设计实现现有设备的定时开关及设定功能，并为现有的物理压力表、流量计预留接口程序，便于后续智能压力表、流量计的数据采集，系统功能架构示意图如图所示；并依托SupOS工业操作系统，开发相应的生产管理App。具体实施措施是：①实现对现有设备的自动化改造或增加传感器，实时采集生产过程中的生产数据，对数据进行统一管理与分析。②实现现有设备生产状态监控，异常情况及时报警。合金材料生产数据采集及可视化系统功能架构示意图车间信息化展示实现车间设备自动数据采集及可视化展示等生产信息化，如图所示。车间信息化展示示意图7.2.3系统意义提升效率、降低成本、优化管理可视化系统赋能制造全流程·打造高效透明的智慧工厂·实现降本增效目标该系统的实施，本质是通过工业互联网技术将生产要素数字化、业务流程在线化、决策依据数据化。其意义不仅在于解决当下的效率与质量问题，更在于为企业构建了持续进化的数字基座——当设备数据、工艺知识、人员经验沉淀为可复用的数字资产时，企业便具备了从“经验驱动”向“数据驱动”转型的核心能力，为未来接入更高级的工业互联网应用（如数字孪生、黑灯工厂）奠定基础。1．破解了生产协同困境，提升全流程效率。设备启停智能化，消除人为延误，通过控制系统算法实现设备定时开关与顺序控制，彻底解决操作人员遗漏开机、未提前到岗导致的生产停滞问题；数据采集自动化，释放人力价值，传统依赖人工统计的设备数据转为自动采集，使操作人员从重复性记录工作中解放，聚焦于工艺优化与设备维护。2．构建实时感知网络，保障产品质量稳定。设备状态全透明，异常预警前置化，通过加装传感器与智能仪表接口，系统实时监测物理压力表、流量计等关键参数，异常波动触发秒级报警，并推送至移动端；SupOS平台开发的生产管理App集成设备状态热力图、工艺参数趋势曲线，可视化看板赋能决策，减少信息滞后。3．推动数据资产沉淀，支撑持续改进。系统构建覆盖设备层、控制层、管理层的三级数据架构，统一数据中台，打破信息孤岛，将分散在PLC、传感器、手工台账中的数据整合至工业操作系统，形成可追溯、可分析的数据资产库；系统存储全量生产数据，历史数据可回溯，赋能根因分析4．奠定智能化基础，迈向未来工厂。模块化架构支持快速迭代，SupOS平台的低代码开发特性，使企业可基于现有系统快速扩展新功能，避免整体重构的高成本；满足工业互联网生态兼容性，系统预留OPCUA、MQTT等标准协议接口，可无缝对接上下游供应链、政府监管平台，构建产业协同网络。总结与展望日用品制造可视化系统为企业的数字化转型提供了有力支撑，有效解决了传统日用品制造企业面临的诸多挑战。未来，随着人工智能、数字孪生等技术的不断发展，系统将具备更强大的智能分析和决策能力，为日用品制造行业的智能化发展注入新的动力。数字化转型解决传统制造挑战，提供有力支撑智能化展望AI与数字孪生赋能，注入新动力未来工业智能化概念图感谢观看THANKSFORWATCHING7.3工业互联网与造纸行业——智慧制造系统赋能造纸行业数字化转型目录企业基本情况解决方案系统意义总结与展望7.3.1企业基本情况传统造纸行业面临的挑战与机遇某特种材料股份有限公司经过数十年的发展，现已成为国内特种纸行业的龙头企业、全球第一大电解电容器纸生产厂家，拥有包含电解电容器纸、滤纸、胶带用纸等产品的10条产线，年产各类特种纸3万余吨。

该企业已具备一定的信息化基础，但随着日益严峻的市场环境挑战、集团业务快速发展需求，以及集团长远良性发展战略要求，企业数智化升级势在必行。重点要解决小批量、多品种特种纸订单在销售、供应链、计划、生产环节的协同匹配问题，消除业务流转中的信息断点，实现供产销全流程一体化高效运作；同时，需打通DCS（分布式控制系统）、QCS（质量控制系统）、WIS（工厂信息系统）间的数据壁垒，确保工艺参数、质量指标、耗用数据等关键信息实时流通，为工艺优化、成品率提升、新产品研发和吨纸成本统计精准核算提供有效支撑；此外，通过部署设备状态实时监视与智能诊断预警系统，结合异常停机断纸根因分析，提升设备运行效率。行业特点流程复杂、高能耗高污染面临挑战环保压力大、成本高效率低造纸厂大型生产设备实景信息孤岛各生产环节数据无法整合数据利用率低缺乏有效分析与决策支持7.3.2解决方案实现生产全流程智能化与精细化管理系统总体架构结合企业的需求和发展战略，以SupOS作为企业数智化底座、数据中台、技术中台、业务枢纽，集成ERP、OA、安防、能管系统，并采用“SupOS+App”的模式，在SupOS上部署实施CRM、计划排产、生产执行、质量管理、设备管理、WMS等App，重点在高协同、稳工艺、提质量、防异常、降耗用、透明生产、数据决策等需求点上进行深入挖掘与应用。通过数智化升级，从绿色生产、透明制造、高效协同、智能运营维度的建设，有效支撑了企业提质、降本、增效与安全绿色生产可持续发展战略目标，实现以客户订单为导向的柔性制造、精细化管理，生产过程智能控制、全流程可视化，构建以数据为依据做准确决策的企业智慧大脑。。某特种纸制造企业的智慧制造系统7.3.3系统意义提升效率、降低成本、绿色环保造纸行业智能制造系统·数字化转型核心引擎·驱动产业高质量发展通过本项目的实施，为企业的精细化管控、智能化运营提供了技术支撑，主要效果包含通过供产销一体化协同，业务传递时间减少，人员得到精简；通过定量、灰分、抗张强度等质量指标与原料质量、关键工艺关联分析、优化，成品率得到提升；通过工艺的稳定和设备的预测性维护，以及根因分析，断纸次数得到大幅度降低，异常停机时长明显降低；通过以母卷为最小颗粒度的麻浆、化学品助剂、能耗溯源，实现生产精细化管控，提升了ERP系统中吨纸成本数据的及时性与准确性。对业务场景中的统一门户来说，其业务痛点是系统多、入口多、消息关注不及时。其实施成效体现在依托supOS系统搭建了统一门户，实现了统一账号管理与入口整合。借助supOS平台，用户能够通过单一入口登录各个系统，同时可集中接收消息通知、查询待办任务，有效促进了企业内部沟通协同与业务组合协同。对业务场景中的控制系统互联互通来说，其业务痛点是DCS、QCS、WIS（纸病检测系统）形成了数据孤岛，大量有价值的数据无法被直接使用。其实施成效体现在通过OPCDA\MODBUS协议，实现了数据采集与集中存储，并为上层耗用自动统计、质量与工艺优化分析、设备状态监视预警、异常与效率分析等App提供了数据基础。对业务场景中的供产销一体化协同来说，其业务痛点是部门壁垒深、业务传递不畅、插单随意转产频繁、生产进度不透明、人为干预太多。其实施成效体现在通过安装部署CRM系统、MES系统、WMS系统，集成ERP、OA系统，实现供产销一体化协同。销售、采购、生产、仓储、发货、合同、审批均由系统管控，数据不落地，从而打破部门壁垒，缩短业务传递时间，精简统计等人员。针对业务场景的质量工艺优化需求，其核心痛点是成品率提升遭遇瓶颈。通过实施系统集成方案，打通QCS、QCS、WIS系统的数据壁垒，构建覆盖原料检验、核心工艺参数（如线压力、浆网速比、磨浆功率、纤维叩解度、气罩温度等）与关键质量指标（如定量、灰分、水分、抗张强度等）的全链路大数据分析。基于实时数据驱动的工艺参数智能推荐与闭环调控，最终实现成品率的显著提升。对业务场景中的设备管理来说，其业务痛点是维修成本居高不下、异常停机与断纸难预防。其实施成效体现在通过设备管理、异常停机与断纸根因分析、智能巡检、异常预警、网毯易损件使用寿命分析，异常停机时间降低15%，断纸次数降低30%，提升了设备运行效率，并节省了年度维修与备品备件费用。对业务场景中的耗用管理来说，其业务痛点是ERP成本统计大量均摊、颗粒度粗、时间滞后、统计人员多、易出错。其实施成效是抄纸工段，以母卷为最小颗粒度单位，实现了长短纤、麻浆、损纸、化学品助剂及能源耗用等数据的自动采集与集成。这些数据为ERP成本计算提供数据支撑，避免人为干预统计工作，大幅提升及时性与精确性。总结与展望造纸行业智能制造系统为企业的数字化转型提供了有力支撑，有效解决了传统造纸企业面临的诸多挑战。未来，随着人工智能、数字孪生等技术的不断发展，系统将具备更强大的智能分析和决策能力，为造纸行业的智能化发展注入新的动力。现状总结解决传统造纸企业挑战未来展望AI与数字孪生赋能升级工业智能化现状示意图感谢观看THANKSFORWATCHING7.4工业互联网与水务港口行业——智慧运营管控平台赋能水务港口行业数字化转型目录基本情况解决方案系统意义总结与展望7.4.1水务港口基本情况传统水务港口行业面临的挑战与机遇水务行业基本情况随着污水净化技术的快速发展，水务行业及环保组织面临的设备运维挑战日益凸显：设备数量呈指数级增长，而传统运维模式已难以应对污水处理工艺的复杂性——工艺流程长、占地面积大、设备故障率高，叠加进水量的动态波动，导致运维人员需每日人工巡检各生产现场。由于缺乏系统化的设备运行档案，定期维护工作陷入被动：依赖经验记忆安排维护计划，不仅成本高昂，更因故障信息滞后导致维护效率低下，甚至延误设备检修时机。同时，现场运行数据与工艺参数的缺失统计，造成大量关键数据流失，使得设备性能优化与工艺改进缺乏数据支撑，形成"维护低效-数据缺失-优化停滞"的恶性循环。通过双方的不断努力，某环保科技有限公司与工业互联网平台实现公司探索了工业互联网在环保设施运维系统中的应用，基于根云平台，致力于打造覆盖污水处理全产业链的智慧水务运营云平台，为污水处理厂和卫生处理设备赋能，实现环保设施的智能监控和资产的全生命周期管理。环境复杂工艺流程长、占地面积大效率瓶颈人工巡检成本高、效率低污水处理厂现场运维实景港口行业基本情况由于世界各地的港口都面临着劳动力成本上升、劳动强度大、人力短缺等问题，因此通过自动化来降低成本、提高效率是世界各地港口的共同要求。5G技术将为港口自动化提供新的动力，大幅提高港口的信息化水平和运营维护效率。集装箱码头正越来越多地使用更高水平的自动化设施来提高生产力和确保竞争力。港口构成了工业运行的重要环境，重型机器设备密集，网络安全风险会直接影响港口的正常运行，导致停机和停产，给港口企业和客户带来巨大的经济损失。为了适应未来无人码头的趋势，上海某港三期对现有的RTG150装置进行了远程改造。改造将使用移动5G网络，该网络必须满足低时延和高带宽网络特性的要求，同时确保港口作业数据不离开港口MEC网络。劳动力挑战成本上升，亟需自动化替代网络安全风险自动化背景下的安全防线繁忙的港口集装箱码头作业场景7.4.2解决方案实现水务港口行业智能化与精细化管理1.水务行业智慧水务运营平台依托根基云平台，利用大数据、云计算、GIS信息技术和物联网数据采集设备、监测仪等传感设备，彻底改变了传统的环保设施运维模式。（1）统一访问云。在根云平台的支持下，智能水务运营云平台覆盖了95%的主流工业控制器，并支持600多个工业协议决议，使西门子、施耐德或川仪开发的设备容易联网。原本分散的设备统一接入平台，实现了环保设备生命周期内运行参数、工作状态和设备利用效率等关键设备指标的自动采集、记录和随时随地查看，进一步实现了移动化、数字化和集中化管理。（2）智能分析和故障预警。通过人工智能和大数据技术，将采集到的数据与各流程环节所需的合规数据进行对比、分析、评估和处理。同时，通过分析和识别系统，及时发现设备故障，并发出故障预警。（3）全流程可视化。通过综合显示屏、设备智能监控终端及智慧水务运营云平台的三级联动，实现设备层、业务层、运维层关键数据的全量接入与实时融合。系统可直观呈现设备综合效率（OEE）、实时运行状态、维护工单进度、服务环境参数、人员在岗情况等核心指标，数据实时动态更新，将供水业务的全貌动态映射至数字化界面，为运营决策提供精准的数据画像。（4）提高售后效能。在舒美特智能售后服务管理系统（iFSM）的支持下，智能水务运营云平台可以有效地为用户提供全方位的在线、远程和现场服务支持。用户可以随时随地检查其设备的运行状态，并结合历史故障参数完成远程诊断。对于疑难问题，智能水务运营云平台还可以在线指导用户工程师如何准确处理，有效避免了现场设备停机和工作中断，为该环保科技有限公司带来了巨大的后市场经济效益。1.水务行业智慧水务运营平台2.港口行业港口智慧运营管控平台方案针对RTG轮胎龙门吊作业特点、港区网络部署环境、港区业务流程等特点，港口企业提出了全新的5G赋能港口业务的安全技术方案。（1）基于“云-网-边-端”协调安全治理模式，构建了多级联动的全方位安全保护模式。其中，“云”作为全业务安全聚能中枢，实现安全模型集中训练与数据全网共享；网层与边缘层作为安全业务赋能节点，承担区域数据预处理与本地化实时防护；终端层部署轻量化安全代理，实现设备级安全监测与威胁即时响应。（2）面向业务软件定义安全：从安全治理的视角出发，打通业务与安全的根本联系，建设面向港口业务的、可定制的安全能力。（3）针对终端安全、控制安全、网络安全、应用安全、数据安全等不同维度保障港区基础网络安全，进而保证港口业务安全开展。安全技术方案的整体技术架构由数据采集、能力视图、业务视图等多个层次构成。2.港口行业某港口智慧运营管控平台整体技术架构7.4.3系统意义提升效率·降低成本·保障安全智慧运营管控平台核心价值·驱动业务高效流转·构建安全可靠的数字化底座1.水务行业智能水务运营云平台使该环保科技有限公司的环保设备的运营和维护真正实现了无人化，减少了80%的人工维护成本；耗材、药品和配件的科学合理配置使运营成本降低30%以上，每吨水的能耗降低23%；实现了操作人员检查和维修时间的合理规划，使企业的操作人员数量增加2