工业互联网平台应用场景设计方案.doc

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1、工业互联网平台应用场景设计方案（一）平台应用由单点智能向全局智能、由状态监测向复杂分析演进当前，工业互联网平台在工业系统各层级各环节获得广泛应用，一是应用覆盖范围不断扩大，从单一设备、单个场景的应用 逐步向完整生产系统和管理流程过渡，最后将向产业资源协同组 织的全局互联演进。二是数据分析程度不断加深，从以可视化为 主的描述性分析，到基于规则的诊断性分析、基于挖掘建模的预 测性分析和基于深度学习的指导性分析。其中，设备、产品场景 相对简单，机理较为明确，已经可以基于平台实现较复杂的智能 应用，在航空航天、工程机械、电力装备等行业形成了工艺参数 优化、预测性维护等应用模式；企业生产与运营管理系统复

2、杂度 较高，深度分析面临一定挑战，当前主要对局部流程进行改进提 升，在电子信息、钢铁等行业产生供应链管理优化、生产质量优 化等应用模式；产业资源的协同目前还没有成熟的分析优化体系， 主要依托平台实现资源的汇聚和供需对接，仅在局部领域实现了 协同设计、协同制造等应用模式。图 4 工业互联网平台应用阶段视图总体来看，平台应用还处于初级阶段，以“设备物联+分析” 或“业务系统互联+分析”的简单场景优化应用为主。未来平台应用将向深层次演进，将在物联与互联全面打通的基础上实现复杂的分析优化，从而不断推动企业管理流程、组织模式和商业模式创新。最终，平台将具备全社会资源承载与协同能力，通过全局性要素、全产业

3、链主体的重新组织与优化配置，推动工业生产方式、管理模式和组织架构变革。1. 设备、工艺等单个场景已可以实现基于数据和机理的预测， 正步入决策性分析阶段工业互联网平台广泛连接设备、装备、产品，基于设备机理模型和产品数据挖掘开展了大量基于规则的故障诊断、工艺参数优化、设备状态趋势预测、部件寿命预测等单点应用，如 GE 依托 Predix 平台，通过构建数字双胞胎实现对航空发动机、燃气轮机等重型装备的健康管理，施耐德基于 Ecostruxure 平台为罗切斯特医疗中心提供配电设备管理服务，实现电力故障的预测性报警与分析。随着数据的持续积累与分析方法的不断完善，将形成基于设备数据挖掘的更精准分析模型，

4、并自主提出指导性优化建议。目前该趋势已初步显现，例如微软 Azure IoT 平台为Rolls-Royce 发动机提供基于机器学习的海量数据分析和模型构建，能够在部件即将发生故障时准确预报异常，并提前介入主动帮助 Rolls-Royce 规划解决方案。2. 企业管理与流程优化从当前局部改进向系统性提升迈进工业互联网平台实现了生产现场与企业运营管理、资源调度的协同统一，在此基础上形成面向企业局部的生产过程优化、企业智能管理、供应链管理优化等重点应用。日立公司 Lumada 平台通过物联设备实时收集商品流转数据，并通过与子公司货车调配业务系统的互联，形成庞大供应链管理数据池，实现全集团的仓储物流优

5、化。未来随着平台底层连接能力的提升和企业 IT-OT 层的打通，大量生产现场数据和管理系统数据将进行集成汇聚， 基于海量数据分析挖掘实现智能工厂整体优化、企业实时智能决策等应用，实现企业生产管理领域的系统性提升。罗克韦尔公司自动化部门与微软 AZURE 平台合作，打通了 OT 层自动化系统与IT 层业务系统数据，基于大量数据进行工厂系统建模与关联分析，实现生产物料管理、产品质量检测、生产管控一体化等综合功能，探索数字工厂应用。3. 产业/资源层面从信息交互向资源优化配置演进工业互联网平台在应用过程中汇聚了大量工业数据、模型算法、软件工具，乃至研发设计、生产加工等各类资源与能力。目前这些资源在平

6、台上主要通过简单信息交互实现供需对接与资源共享等浅层次应用。未来，随着平台全局运行分析与系统建模能力的逐步提升，平台将成为全局资源优化配置的关键载体。找钢网平台在为钢铁行业上下游企业提供钢材资源供需对接服务的基础上，正在探索基于大数据分析的钢厂精准供需匹配、资源区域性优化投放和最优定价策略。（二）工业互联网平台当前总体应用于四大场景1. 面向工业现场的生产过程优化工业互联网平台能够有效采集和汇聚设备运行数据、工艺参数、质量检测数据、物料配送数据和进度管理数据等生产现场数据，通过数据分析和反馈在制造工艺、生产流程、质量管理、设备维护和能耗管理等具体场景中实现优化应用。制造工艺场景中，工业互联网平

7、台可对工艺参数、设备运行等数据进行综合分析，找出生产过程中的最优参数，提升制造品质。例如 GE 基于 Predix 平台实现高压涡轮叶片钻孔工艺参数的优化，将产品一次成型率由不到 25提升到 95以上。生产流程场景中，通过平台对生产进度、物料管理、企业管理等数据进行分析，提升排产、进度、物料、人员等方面管理的准确性。博世基于平台为欧司朗集团提供生产绩效管理服务，可在生产环境中协调不同来源的数据，提取有价值的信息并自动运用专家知识进行评估，实现了生产任务的自动分配。质量管理场景中，工业互联网平台基于产品检验数据和“人机料法环”等过程数据进行关联性分析，实现在线质量监测和异常分析，降低产品不良率。

8、富士康集团基于其平台实现全场产品良率自动诊断，打通车间产能、质量、人力、成本等各类运行状况数据，并对相关数据进行分析计算和大数据优化，使良率诊断时间缩短 90。设备维护场景中，工业互联网平台结合设备历史数据与实时运行数据，构建数字孪生，及时监控设备运行状态，并实现设备预测性维护。例如嵌入式计算机产品供应商 Kontron 公司基于Intel IoT 平台智能网关和监测技术，可将机器运行数据和故障参数发送到后台系统进行建模分析，实现板卡类制造设备的预测性维护。能耗管理场景中，基于现场能耗数据的采集与分析，对设备、产线、场景能效使用进行合理规划，提高能源使用效率，实现节能减排。例如施耐德为康密劳硅

9、锰及电解锰冶炼工厂提供EcoStruxure 能效管理平台服务，建立能源设备管理、生产能耗分析、能源事件管理等功能集成的统一架构，实现了锰矿生产过程中的能耗优化。2. 面向企业运营的管理决策优化借助工业互联网平台可打通生产现场数据、企业管理数据和供应链数据，提升决策效率，实现更加精准与透明的企业管理， 其具体场景包括供应链管理优化、生产管控一体化、企业决策管理等。供应链管理场景中，工业互联网平台可实时跟踪现场物料消耗，结合库存情况安排供应商进行精准配货，实现零库存管理， 有效降低库存成本。雅戈尔基于 IBM Bluemix 平台对供应链和生产系统的重要数据进行抽取和多维分析，优化供应链管理并使

10、库存周转率提高了 1 倍以上，库存成本节省了 2.5 亿元，缺货损失减少了 30以上，工厂的准时交货率达到 99以上。生产管控一体化场景中，基于工业互联网平台进行业务管理 系统和生产执行系统集成，实现企业管理和现场生产的协同优化。石化盈科通过 ProMACE 平台在炼化厂的应用，围绕生产计划优化， 推动经营绩效分析、供应链一体化协同及排产、实时优化、先进 控制和控制回路的闭环管控，实现财务日结月清。企业决策管理场景中，工业互联网平台通过对企业内部数据的全面感知和综合分析，有效支撑企业智能决策。中联重科结合SAP HANA 平台的计算能力及 SAP SLT 数据复制技术，实现工程起重机销售服务、

11、客户信用销售、集团内控运营三个领域的实时分析，有效针对市场变化做出快速智能决策。3. 面向社会化生产的资源优化配置与协同工业互联网平台可实现制造企业与外部用户需求、创新资源、生产能力的全面对接，推动设计、制造、供应和服务环节的并行 组织和协同优化。其具体场景包括协同制造、制造能力交易与个 性定制等。协同制造场景中，工业互联网平台通过有效集成不同设计企业、生产企业及供应链企业的业务系统，实现设计、生产的并行实施，大幅缩短产品研发设计与生产周期，降低成本。如河南航天液压气动技术有限公司基于航天云网 INDICS 平台实现了与总体设计部、总装厂所的协同研发与工艺设计，研发周期缩短 35、资源利用率提

12、升 30，生产效率提高 40。制造能力交易场景中，工业企业通过工业互联网平台对外开放空闲制造能力，实现制造能力的在线租用和利益分配。例如沈阳机床基于 iSESOL 平台向奥邦锻造公司提供了 i5 机床租赁服务，通过平台以融资租赁模式向奥邦提供机床，按照制造能力付费，有效降低了用户资金门槛，释放了产能。个性定制场景中，工业互联网平台实现企业与用户的无缝对接，形成满足用户需求的个性化定制方案，提升产品价值，增强用户粘性。例如海尔依托 COSMO 平台与用户进行充分交互，对用户个性化定制订单进行全过程追踪，同时将需求搜集、产品订单、原料供应、产品设计、生产组装和智能分析等环节打通，打造了适应大规模定

13、制模式的生产系统，形成了 6000 多种个性化定制方案，使用户订单合格率提高 2，交付周期缩短 50。江森自控-日立公司基于 Ayla 平台，打通社交媒体数据，整合 8 亿微信用户需求，提供商用空调定制服务。产融结合场景中，工业互联网平台通过工业数据的汇聚分析， 为金融行业提供评估支撑，为银行放贷、股权投资、企业保险等金融业务提供量化依据。如树根互联与久隆保险基于根云RootCloud 共同推出 UBI 挖机延保产品数据平台，明确适合开展业务的机器类型，指导保险对每一档进行精准定价。4. 面向产品全生命周期的管理与服务优化工业互联网平台可以将产品设计、生产、运行和服务数据进行全面集成，以全生命

14、周期可追溯为基础，在设计环节实现可制造性预测，在使用环节实现健康管理，并通过生产与使用数据的反馈改进产品设计。当前其具体场景主要有产品溯源、产品/装备远程预测性维护、产品设计反馈优化等。产品溯源场景中，工业互联网平台借助标识技术记录产品生产、物流、服务等各类信息，综合形成产品档案，为全生命周期管理应用提供支撑。例如 PTC 借助 ThingWorx 平台的全生命周期追溯系统，帮助芯片制造公司 ATI 实现生产环节到使用环节的全打通，使每个产品具备单一数据来源，为产品售后服务提供全面准确信息。产品/装备远程预测性维护场景中，在平台中将产品/装备的实时运行数据与其设计数据、制造数据、历史维护数据进

15、行融合， 提供运行决策和维护建议，实现设备故障的提前预警、远程维护等设备健康管理应用。例如 ABB 为远洋船舶运营公司 Torvald Klaveness 的多用途船提供 ABB Ability 平台服务，通过船上的传感器收集信息，并进行性能参数分析，实现对远洋航行船舶的实时监控、预警维护和性能优化。SAP 为意大利铁路运营商Trenitalia 提供车辆维护服务，通过加装传感器实时采集火车各部件数据，依托 HANA 平台集成实时数据与维护数据、仪器仪表参数并进行分析，远程诊断火车运行状态，提供预测性维护方案。产品设计反馈优化场景中，工业互联网平台可以将产品运行 和用户使用行为数据反馈到设计和制造阶段，从而改进设计方案， 加速创新迭代。例如 GE 公司使用Predix 平台助力自身发动机的设计优化，平台首先对产品交付后的使用数据进行采集分析，依 托大量历史积累数据的分析和航线运营信息的反馈，对设计端模 型、参数和制造端工艺、流程进行优化，通过不断迭代实现了发 动机的设计改进和性能提升。