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          李伯虎:一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

          共 7869字,需瀏覽 16分鐘

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          2021-05-13 04:28

          北京呼風(fēng)喚雨文化傳媒有限公司




          主編說(shuō)


          工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為第四次工業(yè)革命的先導(dǎo)和基礎(chǔ),正在成為全球制造業(yè)革命性變革的重要力量和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

          航天業(yè)作為高科技和高端制造業(yè)緊密結(jié)合的國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),有責(zé)任也有能力在中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和全球競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮其不可或缺的骨干和引領(lǐng)作用。

          基于此,《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》特制作“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專刊”(2021年4期),以期為中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理論建設(shè)和實(shí)踐推進(jìn)有所助力。

          (特別鳴謝李伯虎、倪光南、王建偉、寧振波、趙敏、朱鐸先、郎燕等人士對(duì)本次專刊的專業(yè)指導(dǎo))



          《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》公眾號(hào)將連續(xù)推出專刊中的文章,敬請(qǐng)期待!






          一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

          文 | 李伯虎(中國(guó)工程院院士、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員會(huì)副主任)

          柴旭東(航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司研究員)
          侯寶存(航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司研究員)
          劉 陽(yáng)(航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司高級(jí)工程師)























          一、引言






















          一場(chǎng)以科技革命與產(chǎn)業(yè)變革為主要內(nèi)容的新一輪工業(yè)革命已在全球快速展開。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”作為新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)深度融合的產(chǎn)物,是新一輪工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐。當(dāng)前,我們正步入“智能+”[1][2]時(shí)代與后疫情時(shí)代交叉影響的新時(shí)代;正面臨多邊主義與單邊霸凌主義長(zhǎng)期復(fù)雜斗爭(zhēng)的新形勢(shì);正逢開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的新發(fā)展階段;貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念;構(gòu)建“以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)”的新發(fā)展格局。


          制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體,是立國(guó)之本,興國(guó)之器, 強(qiáng)國(guó)之基。在新時(shí)代、新形勢(shì)、新需求下,制造業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,任重道遠(yuǎn)。我們認(rèn)為,本文提出的“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是一種適應(yīng)新時(shí)代、新形勢(shì)、新需求的加快我國(guó)制造業(yè)向“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化”轉(zhuǎn)型升級(jí)的新模式、新技術(shù)手段與新業(yè)態(tài)。
























          二、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述























          (一)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出


          工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的名詞及其初始理念于2012年由美國(guó)GE公司提出[3]。我們將其解讀為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0:“它將人、智能機(jī)器、高級(jí)分析系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)融合在一起,通過(guò)數(shù)據(jù)/信息、硬件、軟件和智能分析/決策的交互, 使創(chuàng)新能力提高、資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、生產(chǎn)效率提高、成本降低和廢物排放減少,進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。”


          為了適應(yīng)新時(shí)代、新形勢(shì)、新需求,結(jié)合本團(tuán)隊(duì)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的研究成果和初步實(shí)踐,下文給出“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的內(nèi)涵、體系架構(gòu)、技術(shù)體系,簡(jiǎn)述其中國(guó)特色及對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0的拓展。



          (二) 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵


          1、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)


          在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下,由六大新體系組成:


          ①制造產(chǎn)品/能力/資源體系;


          ②新網(wǎng)絡(luò)/感知體系;


          ③新平臺(tái)體系;


          ④新標(biāo)準(zhǔn)安全體系;


          ⑤新應(yīng)用體系;


          ⑥新用戶體系。


          其中,“新”的含義體現(xiàn)了新時(shí)代技術(shù)與各子體系專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的新深度融合。


          2、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)


          宏觀地講,智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的“人、信息(賽博)空間與物理空間”融合的“新智慧制造資源/能力/ 產(chǎn)品”智慧互聯(lián)協(xié)同服務(wù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)——一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。


          智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“智慧” 意指在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的,相互聯(lián)系、層層遞進(jìn)的系統(tǒng)的“數(shù)字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化、定制化、柔性化和智能化”(簡(jiǎn)稱八化)。


          智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將具備“新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)、新特征、新內(nèi)容、新目標(biāo)”(簡(jiǎn)稱六新):


          (1)新技術(shù)


          基于泛在新互聯(lián)網(wǎng),在新一代智能科學(xué)技術(shù)引領(lǐng)下,借助新一代智能科學(xué)技術(shù)、新制造科學(xué)技術(shù)、新信息通信科學(xué)技術(shù)、及新制造應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等4類新技術(shù)深度融合的數(shù)字智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)新工具,構(gòu)成以用戶為中心的統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)的多層新智慧制造資源/能力/產(chǎn)品的服務(wù)云(網(wǎng)),使用戶通過(guò)新智慧終端及新智慧制造服務(wù)平臺(tái)便能隨時(shí)隨地按需獲取新智慧制造資源/能力/產(chǎn)品服務(wù),進(jìn)而優(yōu)質(zhì)、高效完成制造全生命周期的各類活動(dòng)。


          (2)新模式


          一種“用戶為中心,人/機(jī)/物/環(huán)境/信息優(yōu)化融合”,“互聯(lián)化(協(xié)同化)、服務(wù)化、社會(huì)化、個(gè)性化(定制化)、柔性化、智能化”的先進(jìn)制造新模式。


          (3)新業(yè)態(tài)


          “萬(wàn)物互聯(lián)、智能引領(lǐng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、共享服務(wù)、跨界融合、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的新業(yè)態(tài)。


          (4)新特征


          對(duì)新制造全系統(tǒng)、全生命周期活動(dòng)(產(chǎn)業(yè)鏈)中的人、機(jī)、物、環(huán)境、信息進(jìn)行自主智慧地感知、互聯(lián)、協(xié)同、學(xué)習(xí)、分析、認(rèn)知、決策、控制與執(zhí)行。


          (5)新內(nèi)容


          促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中的人、技術(shù)/設(shè)備、管理、數(shù)據(jù)、材料、資金(六要素)及人流、技術(shù)流、管理流、數(shù)據(jù)流、物流、資金流(六流)新集成優(yōu)化;


          (6)新目標(biāo)


          高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)省、綠色、柔性、安全地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶,提高企業(yè)(或集團(tuán))的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。



          (三)智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)


          智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)如圖1所示,主要包括以下6個(gè)層次[2][4][5]:


          圖1 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)


          ① 新智慧制造資源/能力/產(chǎn)品層;


          ② 新智慧感知/接入/通訊層;


          ③ 新智慧邊緣處理平臺(tái)層;


          ④ 新智慧制造系統(tǒng)云端服務(wù)平臺(tái)層(該層包括新虛擬智慧制造資源/能力/產(chǎn)品層、新智慧制造云端服務(wù)支撐共性/制造服務(wù)功能層、新智慧用戶界面層);


          ⑤ 新智慧制造云服務(wù)應(yīng)用層;


          ⑥ 新人/組織。此外,各層具有新標(biāo)準(zhǔn)及新安全管理支撐。


          本體系架構(gòu)適用于系統(tǒng)縱向范圍、系統(tǒng)橫向范圍(全產(chǎn)業(yè)鏈)以及端對(duì)端間連接。


          在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下, 該體系架構(gòu)具有的新特色:


          ①邊緣/云端協(xié)同制造新架構(gòu);


          ②云計(jì)算/人工智能/大數(shù)據(jù)/新互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新信息通信技術(shù)與新制造技術(shù)融合;


          ③感知/接入/通訊層虛擬化、服務(wù)化,進(jìn)而全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬化、服務(wù)化;


          ④各層具有新時(shí)代“新”內(nèi)涵及內(nèi)容;


          ⑤用戶為中心的新智慧制造資源/能力/產(chǎn)品智慧共享服務(wù)。



          (四)智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系


          智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系是六維的技術(shù)體系群[2][4][5]。


          1、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的總體架構(gòu)子體系


          技術(shù)體系的總體架構(gòu)子體系如圖2所示,包括總體技術(shù)、智慧產(chǎn)品專業(yè)技術(shù)、智慧感知/接入/通訊層技術(shù)、智慧邊緣處理平臺(tái)技術(shù)、智慧云端服務(wù)平臺(tái)技術(shù)、智慧產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、生產(chǎn)/裝備技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理技術(shù)、仿真與試驗(yàn)技術(shù)、售前/售中/售后技術(shù)等。


          圖2 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)子體系


          2、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)軟件子體系(新一代人工智能引領(lǐng))


          工業(yè)軟件子體系包括系統(tǒng)軟件、平臺(tái)軟件、應(yīng)用軟件等,如圖3所示。


          圖3 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)軟件子體系


          3、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)子體系(新一代人工智能引領(lǐng))


          安全技術(shù)子體系包括物理安全防護(hù)技術(shù)、技術(shù)安全防護(hù)技術(shù)、管理安全防護(hù)技術(shù)、商業(yè)安全防護(hù)技術(shù)等,如圖4所示。


          圖4 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)子體系


          4、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)子體系(新一代人工智能引領(lǐng))


          標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)子體系包括共性標(biāo)準(zhǔn)、總體標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等, 如圖5所示。


          圖5 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)子體系


          5、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的評(píng)估技術(shù)子體系(新一代人工智能引領(lǐng))


          評(píng)估技術(shù)子體系包括水平與能力評(píng)估及效能與效益評(píng)估等,如圖6 所示。


          圖6 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的評(píng)估技術(shù)子體系


          6、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)子體系(新一代人工智能引領(lǐng))


          支撐技術(shù)子體系包括新制造技術(shù),新信息通信技術(shù),新智能科學(xué)技術(shù),新制造應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等,如圖7所示。


          圖7 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)子體系



          (五)智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0的發(fā)展


          新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)是智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。如圖8所示。


          圖8 智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)


          智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0的持續(xù)拓展與發(fā)展。較工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.0在技術(shù)手段、模式、業(yè)態(tài)、特點(diǎn)、實(shí)施內(nèi)容、體系架構(gòu)、技術(shù)體系等方面,特別是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的人、信息空間和物理空間融合及多學(xué)科技術(shù)集成與優(yōu)化方面皆有較大的拓展。



          (六)智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的中國(guó)特色


          圍繞提高制造企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo),以兩化融合為主線,智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的中國(guó)特色體現(xiàn)在以下四個(gè)突出:


          1、突出問(wèn)題(制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn))導(dǎo)向牽引智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),加快推進(jìn)中國(guó)制造業(yè)的5個(gè)轉(zhuǎn)型升級(jí);


          2、突出在新一代智能科學(xué)技術(shù)引領(lǐng)下,建立智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新手段、新模式、新業(yè)態(tài)為核心的系統(tǒng);


          3、突出工業(yè)2.0/3.0/4.0同步發(fā)展,即處于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化不同階段的制造企業(yè)皆能在“云”(智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))中實(shí)現(xiàn)“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、產(chǎn)品智造,互利共贏、萬(wàn)眾創(chuàng)新”轉(zhuǎn)型升級(jí);


          4、突出發(fā)揮“政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、用”的團(tuán)隊(duì)力量。
























          三、智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初步實(shí)踐























          (一)智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雛型——“航天云網(wǎng)2.0”的關(guān)鍵技術(shù)


          “航天云網(wǎng)2.0”由中國(guó)航天科工集團(tuán)下屬航天云網(wǎng)公司研發(fā)。“雛型”意指僅僅融合了部分的新一代人工智能技術(shù)/新制造科學(xué)技術(shù)/新信息通信科學(xué)技術(shù)/新制造應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)。目前,涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾類[6][7]:


          1、航天云網(wǎng)體系架構(gòu)/平臺(tái)技術(shù)航天云網(wǎng)的體系架構(gòu)


          如圖9所示,包括新資源/產(chǎn)品/能力層,新工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)/接入層,新邊緣處理層, 新云端平臺(tái)共性服務(wù)層,新云端工業(yè)SaaS層(CMSS,CloudManufacturing SupportSystem),新用戶應(yīng)用層,用戶層,以及標(biāo)準(zhǔn)體系,安全體系。


          圖9 航天云網(wǎng)的體系架構(gòu)圖


          2、智慧互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的集成優(yōu)化技術(shù)


          提出:基于云服務(wù)總線的服務(wù)智能編排和治理技術(shù);基于流程動(dòng)態(tài)優(yōu)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組合優(yōu)化技術(shù);基于微服務(wù)的API組合與調(diào)度技術(shù);實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)、跨平臺(tái)、跨領(lǐng)域制造資源、數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)的互聯(lián)、集成與優(yōu)化。


          3、智能驅(qū)動(dòng)的工業(yè)PaaS平臺(tái)技術(shù)


          提出:基于Kubernetes+CloudFoundry的雙容器引擎及基于聯(lián)邦集群技術(shù)的資源統(tǒng)一調(diào)度與管理技術(shù);數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)流程引擎和面向數(shù)字孿生的仿真引擎及其服務(wù)化技術(shù);大數(shù)據(jù)與機(jī)理模型混合驅(qū)動(dòng)的云原生開發(fā)環(huán)境及開放API接口技術(shù);基于“邊緣制造+云制造”的云邊協(xié)同技術(shù);實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)應(yīng)用動(dòng)態(tài)構(gòu)建、調(diào)度及運(yùn)行。


          4、面向豐富應(yīng)用場(chǎng)景的人工智能/大數(shù)據(jù)服務(wù)構(gòu)建技術(shù)


          提出:基于數(shù)據(jù)挖掘、模型訓(xùn)練、模型部署的大數(shù)據(jù)和人工智能服務(wù)構(gòu)建技術(shù);基于知識(shí)圖譜的人工智能/大數(shù)據(jù)技術(shù)的可解釋模型構(gòu)建方法;基于跨行業(yè)跨領(lǐng)域泛在條件下可擴(kuò)展、可解釋的大數(shù)據(jù)和人工智能模型和算法;形成分類、聚類、關(guān)聯(lián)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等通用類算法服務(wù);實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)處理和分析。


          5、面向制造全生命周期的智能云建模與仿真技術(shù)


          提出:基于信息物理系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的非機(jī)理建模方法;多級(jí)(作業(yè)級(jí)、模型級(jí)、算法級(jí))并行高效能仿真算法及面向機(jī)器學(xué)習(xí)的二次建模方法;基于容器的輕量級(jí)虛擬化架構(gòu)的高效能云仿真方法;實(shí)現(xiàn)企業(yè)協(xié)同生產(chǎn)制造過(guò)程仿真資源按需動(dòng)態(tài)構(gòu)建和協(xié)同仿真。


          6、智能工業(yè)APP快速開發(fā)技術(shù)


          提出:云制造支撐系統(tǒng)(CMSS)技術(shù)架構(gòu);基于微服務(wù)/FaaS的工業(yè)模型服務(wù)化開發(fā)與動(dòng)態(tài)編排技術(shù);基于知識(shí)表示的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)建模及面向工業(yè)APP的數(shù)據(jù)/機(jī)理模型自適應(yīng)融合方法;工業(yè)數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的工業(yè)APP快速建模開發(fā)技術(shù);實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)理模型服務(wù)化封裝和動(dòng)態(tài)組合調(diào)度。


          7、“5G+邊緣計(jì)算”技術(shù)


          提出:基于“5G+邊緣計(jì)算”的智能邊緣一體機(jī)架構(gòu);5G等多協(xié)議自適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)接入與智能數(shù)據(jù)采集技術(shù);基于嵌入式系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)的高效處理決策技術(shù);基于“5G+VR+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維與智能服務(wù)技術(shù);工業(yè)應(yīng)用、算法、模型的云邊協(xié)同模型與部署運(yùn)行技術(shù);實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、算法、模型的云邊協(xié)同運(yùn)行與處理。


          8、基于智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的管理技術(shù)


          提出:面向智能制造的智慧供應(yīng)鏈管理軟件技術(shù);基于知識(shí)圖譜的供應(yīng)鏈協(xié)同智能匹配與推薦技術(shù);云供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)組織與構(gòu)建技術(shù);基于“平臺(tái)+區(qū)塊鏈”的營(yíng)銷管理技術(shù);支撐政府、企業(yè),實(shí)現(xiàn)管理的精準(zhǔn)化、智能化。



          (二)航天云網(wǎng)應(yīng)用范例[7]


          針對(duì)問(wèn)題,基于技術(shù)攻關(guān)成果, 給出下述典型應(yīng)用范例。


          1、“5G+VR+數(shù)字孿生”遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)


          航天云網(wǎng)所屬重慶公司基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),利用5G+VR+數(shù)字孿生的新 技術(shù),實(shí)現(xiàn)熱處理工廠爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布、滲碳過(guò)程可視化,降低人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn);預(yù)測(cè)碳勢(shì)分布,實(shí)時(shí)調(diào)整整爐內(nèi)參數(shù),提高工藝穩(wěn)定性,降低產(chǎn)品報(bào)廢率,實(shí)現(xiàn)熱處理過(guò)程遠(yuǎn)程運(yùn)維新模式。(如圖10所示)


          圖10 “5G+VR+數(shù)字孿生”遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)


          2、基于區(qū)塊鏈的智能供應(yīng)鏈服務(wù)針對(duì)政府、企業(yè)等對(duì)防疫物資


          需求、 供給等環(huán)節(jié)信息透明、 安全、可追溯的需求,運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù),開發(fā)區(qū)塊鏈防疫物資可信追溯系統(tǒng),提供防疫物資上鏈可視化展示、供需信息審核標(biāo)注等功能, 為政府、企業(yè)提供了及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)。(如圖11所示)


          圖11 區(qū)塊鏈防疫物資可信追溯系統(tǒng)


          3、基于大數(shù)據(jù)的智能云服務(wù)


          針對(duì)工業(yè)機(jī)器人維修響應(yīng)慢、運(yùn)維成本高等問(wèn)題,利用智能網(wǎng)關(guān)對(duì)傳感器、設(shè)備等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及預(yù)處理,并傳送至云平臺(tái),通過(guò)平臺(tái)大數(shù)據(jù)智能引擎及工具,構(gòu)建設(shè)備管理、運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)、故障診斷等算法模型,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)基于云智能服務(wù)。(如圖12所示)


          圖12 基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控云平臺(tái)


           4、基于數(shù)字孿生的智能云服務(wù)


          針對(duì)產(chǎn)品的多品種、小批量、柔性化生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)線布局優(yōu)化及資源高效調(diào)度的需求,應(yīng)用AR/VR技術(shù)建立產(chǎn)線模型及虛擬生產(chǎn)環(huán)境, 搭建虛擬工廠,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,并利用仿真工具對(duì)產(chǎn)線布局、物流設(shè)計(jì)、節(jié)拍等進(jìn)行仿真,構(gòu)建數(shù)字孿生模型, 為產(chǎn)線提供優(yōu)化指導(dǎo)。(如圖13所示)


          圖13 AR/VR產(chǎn)線仿真系統(tǒng)


          5、面向航天復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同云服務(wù)


          針對(duì)航天復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等過(guò)程存在的多學(xué)科、跨專業(yè)協(xié)同效率低,資源配置不均衡等問(wèn)題,搭建內(nèi)部協(xié)同共享制造平臺(tái),提供協(xié)同研發(fā)、協(xié)同生產(chǎn)、智能管控、智能服務(wù)等服務(wù),支撐企業(yè)產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)在線開展。(如圖14所示)


          圖14 面向航天科工集團(tuán)復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同云服務(wù)應(yīng)用

                         

           6、基于知識(shí)圖譜的供應(yīng)鏈優(yōu)化


          基于知識(shí)圖譜技術(shù)為國(guó)家某部委建設(shè)了“資源布局與產(chǎn)業(yè)鏈分析監(jiān)測(cè)平臺(tái)”,該平臺(tái)中覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)近20個(gè)門類、400多領(lǐng)域、1382個(gè)行業(yè)小類、15余萬(wàn)家企業(yè)和27500余種產(chǎn)品,通過(guò)知識(shí)圖譜技術(shù)構(gòu)建了關(guān)系數(shù)達(dá)到百億邊的全要素、全行業(yè)、全地域產(chǎn)業(yè)知識(shí)圖譜,并對(duì)供應(yīng)鏈中薄弱環(huán)節(jié)、高風(fēng)險(xiǎn)與堵點(diǎn)斷點(diǎn)進(jìn)行分析優(yōu)化,助力該部委全面掌握資源布局情況,提升產(chǎn)業(yè)治理能力。(如圖15所示)


          圖15 基于知識(shí)圖譜的供應(yīng)鏈優(yōu)化
























          四、發(fā)展智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建議






















          在“政府引導(dǎo),市場(chǎng)主導(dǎo)”, “創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、攻克短板”,“問(wèn)題導(dǎo)向,技術(shù)推動(dòng)”,“系統(tǒng)規(guī)劃,分步實(shí)施”等原則下,在國(guó)家、地方的戰(zhàn)略規(guī)劃和計(jì)劃支持下,期望能實(shí)現(xiàn)6 個(gè)加快。


          1、加快創(chuàng)新體系的建設(shè),特別是企業(yè)為中心的“政產(chǎn)學(xué)研金用”結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。


          2、加快各類人才培養(yǎng),特別是加快產(chǎn)教融合、復(fù)合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域人才培育。


          3、加快國(guó)家/地方基礎(chǔ)建設(shè),特別是重視適時(shí)、安全、服務(wù)化的泛在網(wǎng)絡(luò)(如5G、天地一體化互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)) 建設(shè)。


          4、加快國(guó)家/地方政策的完善與落實(shí),特別是加快推動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)立法,完善與落實(shí)數(shù)據(jù)開放共享機(jī)制及工業(yè)數(shù)據(jù)安全的政策;完善與落實(shí)對(duì)中/小/微企業(yè)數(shù)字化支持政策。


          5、加快攻克短板,實(shí)現(xiàn)我國(guó)自主“技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)”的協(xié)調(diào)發(fā)展,特別是大力開發(fā)異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)融通及制造工具軟件的技術(shù)與產(chǎn)品;充分培育發(fā)展以數(shù)字孿生為重要載體的新一代工業(yè)APP專件技術(shù)與產(chǎn)品;重視研發(fā)支持工業(yè)2.0/3.0/4.0同步發(fā)展的跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。


          6、加快國(guó)內(nèi)外開放合作,特別是我國(guó)自主產(chǎn)業(yè)鏈間的開放與合作。
























          五、小結(jié)






















          1、新時(shí)代/新形勢(shì)/新需求催生“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。


          2、本文提出的“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。


          3、“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是實(shí)施我國(guó)“制造強(qiáng)國(guó)”“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略規(guī)劃和行動(dòng)計(jì)劃等的一種具有“中國(guó)特色”的新先進(jìn)制造模式、新技術(shù)手段和新業(yè)態(tài)。


          4、“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是在“需求牽引、技術(shù)推動(dòng)”下持續(xù)發(fā)展的制造新模式、新技術(shù)手段和新業(yè)態(tài)。


          5、“智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展與實(shí)施還需要全國(guó)、全球的合作與交流,同時(shí)又要充分重視各國(guó)的特色和各行業(yè)、各企業(yè)的特點(diǎn)。


          致謝

          感謝團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn),感謝領(lǐng)導(dǎo)與同行們的幫助與支持,感謝航天云網(wǎng)公司相關(guān)成果及應(yīng)用案例的共享!


          參考文獻(xiàn)

          [1]. 潘云鶴. 中國(guó)新一代人工智能[C]天津: 首屆世界智能大會(huì), 2017.


          [2]李伯虎,柴旭東,侯寶存等.云制造系統(tǒng) 3.0-一種“智能+”時(shí)代的新智能制造系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2019,25(12):2997-3012.


          [3]Peter C.Evans,Marco Annunziata. Industrial Internet:Pushing the boundaries of minds and machines[R/ OL].(2012-12-26)[2021-01-19].

          https://www.researchgate.net/ publication/271524319_Industrial_ Internet_Pushing_the_boundaries_ of_minds_and_machines.


          [4]李伯虎, 張霖等. 云制造[M]. 清華大學(xué)出版社, 2015.


          [5]李伯虎,柴旭東,張霖等.智慧制造云.化學(xué)工業(yè)出版社.2020.


          [6]魏毅寅,柴旭東.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):技術(shù)與實(shí)踐.電子工業(yè)出版社.2017.


          [7]航天云網(wǎng)技術(shù)報(bào)告集(內(nèi)部)。



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