新基建工業互聯網與裝備製造轉型

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               以下文章來源（yuán）於 葛洲壩能源重工有限公司 總經理 劉飛

    工業領域升級發展離不開新技術推動。隨著以互聯網、物聯網、雲計算、大數（shù）據、人工智能等為（wéi）代表的（de）新（xīn）一代信息（xī）技術不斷（duàn）與工業技術（shù）創新成果跨界融合，引發了全球新一輪科（kē）技革命和產業變革，一係列新的生產方式、組織方（fāng）式和商業模式不斷湧現，工業（yè）互聯網應運而生，並推動全（quán）球工業體係的智（zhì）能化變革。新基（jī）建的提出使我（wǒ）們對工業互（hù）聯網及其對裝備製造意義的認識更加深刻。

1 工業（yè）互聯網核心思想（xiǎng）及政策背景

1.1 工業互聯網（wǎng）核心（xīn）思想

在數字化、網絡化和智能化時代，工（gōng）業互聯網已成為（wéi）新的（de）企業競爭手段、產業布局方向和大國競（jìng）爭（zhēng）焦點，也（yě）是製造業智能化轉型（xíng）最重要的基礎設施和發展路徑，裝備製造業的轉型需求最為迫切。工業互聯網核心思想是實現人、數據、物和（hé）機器全麵互聯的新型網絡基（jī）礎設施，通過（guò）互聯（lián）網和新一代（dài）信（xìn）息技術與工業係統全方位深（shēn）度融合所形成智能化發展的（de）新興業態和應用模式，成為工業智能化（huà）發展的關鍵基礎設施和新型工業操作係統，它的（de）誕生基於（yú）對（duì）機器（qì）與（yǔ）機器之間、機器與人之間、企業（yè）與（yǔ）企業之間、國家與國家之（zhī）間的互聯互通（tōng）愈發重要的（de）認識理念。工（gōng）業互聯網催生的新模（mó）式新業態帶來了裝備產（chǎn）業高端（duān）化發（fā）展優勢（shì），為實體經濟和（hé）數字（zì）經濟高質量發展提供了突破口和新動能。

1.2 工業互聯網發展和政策現狀

    至2019年底我國工業互聯網發展市場規模已突破6000億元（yuán），聯盟（méng）成（chéng）員數量超過1400家。國內相關政策的（de）出台為工業互聯網發展指明了方向和重點。工信部《工業互聯網發展（zhǎn）行（háng）動計劃( 2018—2020)》明確了（le）工業互聯網的發展內容和戰略目標；《工業互聯網平台建設及推廣指（zhǐ）南》和（hé）《工業互（hù）聯網平台評價方法》標誌著工業（yè）互（hù）聯網（wǎng）平台建（jiàn）設（shè）的正（zhèng）式落地；《工業互聯網（wǎng）網絡建設及推廣指南》和工業互聯網產業聯盟《工業互聯網標識解析二級節點建設導則(試行版)》則促進工業互聯網發展實施落地。從工業互聯網前景（jǐng）應用深度來看，對通信技術要求顯著提高，5G融合趨勢是必（bì）然，是實現製造業（yè）向智能化、服務化、高端化轉型的必要條件（jiàn）。工信部《關於印發（fā）“5G+工業互聯（lián）網”512 工程推進方案的通知》表明了工業互聯（lián）網建設的技術要求（qiú）和高水準。

2 裝備製造的智能化轉（zhuǎn）型升級

2.1 企業轉型動因及實踐

裝（zhuāng）備製（zhì）造麵臨著生產成本上升、產品（pǐn）需求多樣化、競爭加劇（jù）等多重壓力，急需（xū）進行數字（zì）化、網絡化和智能（néng）化等方（fāng）麵的創新探索（suǒ），構建裝備行業（yè）工業互聯網平台，為企業提（tí）供泛在連接、彈性供給（gěi）、高效配置的載體（tǐ），在整個產品生命周期的價值鏈中，使產品（pǐn）上雲、流程上雲，將工業互聯網平台應用於設（shè）計、生產（chǎn）、試驗（yàn）、服務等環節（jiē），促進裝備製造行（háng）業升級，實現傳統製（zhì）造型企業向製造服（fú）務型企業（yè）的轉型，從而構（gòu）建行業新型工（gōng）業生態環境係統。

近年來，中國能建葛洲壩集團大力踐行新發展（zhǎn）理（lǐ）念，特（tè）別是（shì）在新基建形勢下，對集團工業製（zhì）造領域提出了新的戰略格局和創新轉型目標。葛洲壩能源重工有（yǒu）限公司做為承擔集團裝備製造的主力之一，是以分布式能源產（chǎn）品和技術為基礎、能源互聯網為（wéi）核心，為行業提供國內一流、世界領先的智慧能源綜合解決方案及核心設備的（de）綜合供應商，擁有（yǒu）全球化的營銷和服務網絡，國際市場開發業務覆蓋142個國家。根據集團規（guī）劃，能源重工順應（yīng）趨勢調整戰略，在工業互（hù）聯（lián）網應用（yòng）和促進裝備製造轉型升級業務上進行了積極的探（tàn）索（suǒ）實踐，不（bú）斷為行業提（tí）供國內一流、世（shì）界領先（xiān）的高端裝備。

2.2 智能化轉型主（zhǔ）要途徑

數（shù）字化是（shì）實現工業互聯網的首要步驟（zhòu），也是實現製造企業（yè）智能（néng）化轉型的最佳途徑。數字化是通過實現企業內部和外部互聯，加速生產方式變革、讓（ràng）製造係統更智能，使其更（gèng）能自動適應市場變化和製造條件的變更。數字化是利用新一代信（xìn）息技術，構建數據（jù）的（de）采集、傳輸、存儲、處理和反饋的閉環（huán），打通（tōng）不同層級（jí）與（yǔ）不同行業間的數據壁壘，提高行業整體的運行效率，構建全新的數字經（jīng）濟體係（xì）。綜合（hé）來看，數字化轉型即是（shì）以大（dà）數據、雲計算、人工智（zhì）能、區塊鏈等新一代信息通信技術為驅動力，以數據為關鍵（jiàn）要素，通過實現企業的生產智能化、營銷精準化、運營數據（jù）化（huà）、管理智（zhì）慧化，催（cuī）生（shēng）一批新業態、新模式、新動能，實現以創新驅動的產業高質量化和跨領域的同步化發展。

2.3 智能化轉型的作用

（1）通過數字化轉型，企業能（néng）夠打通涵蓋產品設計、生產規劃、生產（chǎn）工程、生產實施和服務在內的整個產品生命周期（qī）的數據流，實（shí）現設備資（zī）產的有效管理和業務（wù）運營的（de）優化，從而縮短產品（pǐn）開發時間，加快新產品的上市速度（dù），通（tōng）過更靈活的生產手段（duàn）實現更快速（sù）的市場響應（yīng），以更好的質量管理（lǐ）體係贏得客戶（hù）信任，以更高的成本效率贏得競爭。

（2）數字化技術給（gěi）製（zhì）造企業帶（dài）來的不僅僅是跨界的（de）競爭和業態（tài）複雜化，更多的是對（duì）企業核心能力提出了新的（de）挑戰（zhàn）。一方麵，為了滿（mǎn）足客戶日益多變的個性化需求，製（zhì）造企業在決（jué）策模式是（shì）服務（wù）模式上必須做（zuò）出對應的變革來（lái）適應市場的變化; 另一方麵，高端裝備本身在結構上機、電、軟一（yī）體化的要求不斷提高，為（wéi）了更快地交付高質量的產品，企業在產品的設計開發、流程建設、生產模式創新、人員協同組（zǔ）織等方麵都麵臨全新的挑戰。

3 高端裝（zhuāng）備製造的工業互聯網應（yīng）用方式

工（gōng）業製造遵循了從自動化、信息化到數字化智造的遞進發展邏輯（jí）。智能製造的載體（tǐ）是工業互聯網，其應用方式有智能製造（zào）基地、個性化定製、網絡化協同和服務化延伸。葛洲壩能源（yuán）重工在自身實踐中深深感（gǎn）受了這幾（jǐ）方麵巨大的發展（zhǎn）空間（jiān）和潛力。

3.1 智能製造基地

製造向智能化轉變，大幅提升生（shēng）產效率和質量，同時利用數字技術改變產品測試係統，降低試錯成本。能源重工在（zài）武漢葛洲（zhōu）壩高端裝備產業園擁有智能化（huà）和數字化的（de）生產基地（dì），為客戶提供專業的發電機（jī）組產品和電源解決方案。

（1）數字化設計。能源重工針對機組產品整體及關鍵（jiàn）裝配部件（jiàn）采用數字化設計，對集成係統和機組底座（zuò）、配電櫃、銅排組等部件，技術人員使用不（bú）同的智能（néng）軟件進行預設計、模擬裝配和仿真試驗。通過建模計（jì）算校驗底座強（qiáng）度並確定最經濟材料參（cān）數；構（gòu）造配電櫃和銅排組的最佳結構和安全性校驗，提前消除問題和避免浪費。數字化應用（yòng）顯著（zhe）提高了產品（pǐn）設計的安全可靠性、質量和設計效率。

（2）數字化調度生產設備。能源重工設在武漢高端裝備產業園的生產（chǎn）廠房擁（yōng）有（yǒu）較多吊裝設備、智能平台車等重（chóng）大設備，均安裝有傳（chuán）感器和通信（xìn）裝置，生產人員通過遙控方式進行（háng）精準控製，高效完成裝配和移動（dòng）作業。

（3）智能化全係列產品測試係統。能源重工武漢工廠在該係統中將所有不同（tóng）規格假負載及電（diàn）氣操作係統（tǒng）通過歸一化預留接口與各個測試台位不同（tóng）類型機組產品全部聯係在（zài）一起，根據公司機組全係列產品規格、不同電壓等級，設計了所有需要采樣的數據/信號傳感器、控製信號和電力一（yī）次裝置的（de）預接係統，通過采樣係統設計取（qǔ）代了原係（xì）統所有的互感（gǎn）器櫃，通過測試房集控台的轉換係統自動識別被試產品台位、規格（gé）和（hé）高電壓低電壓，自動匹配測試負（fù）載。顯著提高了產品測試能力和效率，大大降低了人工操（cāo）作量，也減少了由（yóu）於產（chǎn）品（pǐn）不同所帶來的多（duō）種繁瑣接入操作。

3.2 個性化定製

企業產品的生產銷售由規模化定製向個性化定製轉變，實現以用戶為中心的按需生產，有效滿足市場的多樣化需求，同時解決企業庫存和產能問題（tí）。

（1）能源重工對複雜多樣的發電機組產品建立了標準化（huà）係列（liè）方案，並在此基（jī）礎上完善（shàn）了訂單個性化定製的標準化數據結構，提高了內部信息規範（fàn）溝通效率和（hé）網絡化訂單執行指令的生成準確性和快速性。

（2）通（tōng）過公司的OA網絡平台，研發技術人員可通過（guò）投標評審流程及時介入，重點對客戶（hù）個性化要求進行識別（bié）、技術分析和風險評（píng）估，並給出專業意見，將項目問題解決（jué）在前（qián）期，將風險（xiǎn）和成本降至最低。

（3）針對數據中心、半導體（tǐ）等行業對安保電源係統的特殊要求（qiú），能（néng）源重工的研（yán）發/設計人（rén）員在行業標準化定製研究（jiū）基礎上，對所有項目個（gè）性化定製進行具（jù）體落實。由（yóu）於綠色能源（yuán）應用和UPS集成了（le）最（zuì）先進儲能裝置，對安保（bǎo）係統服務（wù）要求提高，遠程管理成（chéng）為個性化（huà）需要，針對所有機組、儲能裝置和綠色能源設備合理地設計傳感器係統和通信接口，通過（guò）服務（wù）雲實現對（duì）整個安保係統的運維管理和優化，實現遠程監控、遠程診斷、遠程維護、遠程升級。通過傳感器采集運行狀態、參數和環境（jìng）信息，讓設備在使用階段可視化（huà）。通過數據驅動和（hé）知識模型的計算，實（shí）現故障預測、壽命評估的（de）量化指示，實現智能調度和控製，使資產增質提效。將服（fú）務作（zuò）為產品，實現業務（wù）係統（tǒng）效率提升和資源有效配置，優化業務，在（zài）服務雲上還可以結（jié）合應用場景，衍生出一係列的針對生產（chǎn）、業主和第三方的增值服務。

（4）針對特殊應用場景，能源重工研發的產品還包括抗過載型發電機組、飛輪UPS機組等。這些（xiē）產品都集成了飛輪儲能技術應用，但由於使用場景要求不同，產（chǎn）品配置參數、協調控製、保（bǎo）護設計、性（xìng）能試驗及設備運維管理要求（qiú）等都有所不同，在訂單執行指令上進行細分處理。

3.3 網絡化協（xié）同

企業生產組織方式由（yóu）地理集聚向網絡集聚（jù）轉變，生產方式從集（jí）中變得更加分散，工廠不再是企業生（shēng）產製造的唯一中心，通過產業鏈協同、供應鏈協同，有效降低資源獲取成（chéng）本，打破企（qǐ）業的疆域，提升產業整（zhěng）體競爭力。

（1）企業內（nèi）部協同。能源重工通過OA網絡平台，形成跨設備、跨係統、跨（kuà）廠區、跨地區的互聯互通，推動整個製造服務體係智能化。將營銷係統、商（shāng）務係統、技術應用、研發設計（jì）、采購係統、生產製造係統等全部連接起來，所有（yǒu）業務流程在OA上完成。項目采購招標業務則納入中國能建集中采購平（píng）台，通過集采（cǎi）平台完成招標管理的全部流程。

（2）產業鏈協同。在工業互聯網背景下，葛洲壩能源重（chóng）工將自身定位為智慧能（néng）源綜合解決方案及核心裝備供應商，並積極實（shí）踐轉型。公司針對產業（yè）鏈信息不對稱以及管理係統多等經營痛點，製定了基於工業互聯網的解決方案。通過構建（jiàn）數（shù）據渠道，實現了與供應商和（hé）客戶企業（yè）的數據（jù）互聯互通。建立了（le）供應商數據庫及（jí）評（píng）價係統、客戶關係管（guǎn）理係統、以及全球客戶設備監控雲係統。基於這些平台實現了對供應商的管理和以用戶需求拉動組織生產的模式。

3.4 服務化延伸

企業商業模式從產品向服務（wù）拓展，通過產品上的智能（néng）模塊，實現多樣化服務，拓展企業利潤空間。能源重工在服務領域完成的電站裝（zhuāng）備雲（yún）服務（wù）係（xì）統，通過網絡與公司所有分布在全球各地（dì）的（de）內燃發電機組實現互聯，將機（jī）組運行信（xìn）息實時發布到（dào）網絡中，可通過常規網絡瀏覽器和手（shǒu）機APP實時（shí）對機組的運行狀態和參數進行查看和監視（shì），甚至做一些操作控製（zhì）。同（tóng）時在公司總部設立大屏幕的監視站，為客戶提供更直觀的體驗。通過（guò）構建大數據平台，運用邊緣計算等技術全麵進（jìn）行數據采集處理，實現了全球（qiú）各地客戶運行設備的數據可視化，並可結合數（shù）據分析工具，實現對現場設備運行評估、故障分析（xī）、異（yì）常排查、調度優（yōu）化（huà）、預測需求等輔助決策。

4 工業互聯網對（duì）轉型的賦（fù）能作用

在裝備製造轉型過程中，工業互聯網（wǎng）幫助企業實現從經驗決策到數據+算（suàn）法決策的智能化決策的升級轉變。工業互聯網將企業原（yuán）內網和企業間外網均涵蓋在內，成為製造企（qǐ）業智造轉型的關鍵支撐（chēng）和基礎設施。企業依托數（shù）字的可連接、可匯聚、可推演特性，對企業在決策、研製、生產、服務及工（gōng）作等領域進行創（chuàng）新，最終以更低的（de）成本、更高的效率（lǜ），為客戶提供更好的服（fú）務體驗。這意味（wèi）著構建全麵智（zhì）能（néng）化需依托工業互聯網平台廣（guǎng）泛連接的能力、強大的（de）數據分析與處理能力、人工智能、全麵的平台化服務能力、快速開發及構建良好用戶體驗的（de）應用（yòng）能力。工業物聯網平台通（tōng）過與資源、資產、設備、流程、工具、係統、產品、工廠（chǎng）、供（gòng）應商、客戶等建立物的實時連（lián）接（jiē），可以實（shí）時地了解業務的執行情況，並通過機器學習等人工智能技術的應用，對業務數據（jù）進行理解和學習（xí），進而對業務異常進行預警，對業務結果（guǒ）進行預測，甚至執行規則學習和場景化自主（zhǔ）決策。

5 前景展望

裝（zhuāng）備製造企業要實現外部（bù）價值鏈延（yán）伸，打（dǎ）造智（zhì）能產品、服務和協同能力，提高生（shēng）產率、降低成本、製造高價值產品，創造更多的效益，培養數據（jù）驅動的業（yè）務（wù）創新能力; 充分利用麵向開（kāi）放生態的平台運營，聚焦供應鏈集（jí）成、智能（néng）化製造、遠程運維服務，實現裝備製造的轉型。

在工業（yè）互聯網的應用上需要在各方麵進行（háng）深（shēn）化。（1）深化製造機（jī）理數據挖（wā）掘和模（mó）型構建，將業務流程、產品（pǐn）模型（xíng）、產（chǎn）品設計和仿真計算有機結（jié）合，形成完善的裝備製（zhì）造知識管理體係；（2）通過工廠設備升級，將生產製（zhì）造和試驗檢測設備、流程與信（xìn）息高度融合，構建基於大數據分析的以（yǐ）APP形式進行生產/試驗追蹤；（3）繼續完（wán）善在線互聯實時運維雲服務係統，並（bìng）向自主（zhǔ）健康（kāng）和智能化自（zì）愈方向研發；（4）根據（jù）已有的內外部業務鏈協同經驗，根據企業實際選（xuǎn）擇適合的工業互聯（lián）網平台專業合作商，深（shēn）化擴展和開發網絡平台，使（shǐ）智（zhì）能化轉型不斷規範化提高。

6 結束語

裝備製造工業（yè）的體係特（tè）點決定了工業互聯網難以形成像消費互聯網（wǎng）那樣的通用推廣模式，在全球經濟環境下的（de）製造企（qǐ）業（yè）生產經營麵（miàn）臨的市場環（huán）境更加複雜，智能化轉型更需（xū）要結合具體應用場景量體裁衣，而不是簡單直（zhí）接的通用。製（zhì）造智能化不僅是簡單地利用算法和模型（xíng）來（lái）解決問題，工業互聯網也並非簡單的設備聯網或機器換人，而是需要將製造業知識、軟件與硬件三者相互融合，這就需要企業對於自身業務情（qíng）況、存（cún）在的問題和想要解（jiě）決的問題進行係統性的梳理、定義和分析，從而製定出可行的智能（néng）化轉（zhuǎn）型規劃和路線。