新基建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與裝備制造轉(zhuǎn)型

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               以下文章來源于 葛洲壩能源重工有限公司 總經(jīng)理 劉飛

    工業(yè)領(lǐng)域升級發(fā)展離不開新技術(shù)推動。隨著以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息技術(shù)不斷與工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果跨界融合，引發(fā)了全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生，并推動全球工業(yè)體系的智能化變革。新基建的提出使我們對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其對裝備制造意義的認(rèn)識更加深刻。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想及政策背景

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想

在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為新的企業(yè)競爭手段、產(chǎn)業(yè)布局方向和大國競爭焦點，也是制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型最重要的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展路徑，裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型需求最為迫切。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心思想是實現(xiàn)人、數(shù)據(jù)、物和機器全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，成為工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型工業(yè)操作系統(tǒng)，它的誕生基于對機器與機器之間、機器與人之間、企業(yè)與企業(yè)之間、國家與國家之間的互聯(lián)互通愈發(fā)重要的認(rèn)識理念。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)催生的新模式新業(yè)態(tài)帶來了裝備產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展優(yōu)勢，為實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供了突破口和新動能。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和政策現(xiàn)狀

    至2019年底我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展市場規(guī)模已突破6000億元，聯(lián)盟成員數(shù)量超過1400家。國內(nèi)相關(guān)政策的出臺為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指明了方向和重點。工信部《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃( 2018—2020)》明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展內(nèi)容和戰(zhàn)略目標(biāo)；《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)及推廣指南》和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺評價方法》標(biāo)志著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)的正式落地；《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及推廣指南》和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點建設(shè)導(dǎo)則(試行版)》則促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實施落地。從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前景應(yīng)用深度來看，對通信技術(shù)要求顯著提高，5G融合趨勢是必然，是實現(xiàn)制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、高端化轉(zhuǎn)型的必要條件。工信部《關(guān)于印發(fā)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512 工程推進方案的通知》表明了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)要求和高水準(zhǔn)。

2 裝備制造的智能化轉(zhuǎn)型升級

2.1 企業(yè)轉(zhuǎn)型動因及實踐

裝備制造面臨著生產(chǎn)成本上升、產(chǎn)品需求多樣化、競爭加劇等多重壓力，急需進行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面的創(chuàng)新探索，構(gòu)建裝備行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為企業(yè)提供泛在連接、彈性供給、高效配置的載體，在整個產(chǎn)品生命周期的價值鏈中，使產(chǎn)品上云、流程上云，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、服務(wù)等環(huán)節(jié)，促進裝備制造行業(yè)升級，實現(xiàn)傳統(tǒng)制造型企業(yè)向制造服務(wù)型企業(yè)的轉(zhuǎn)型，從而構(gòu)建行業(yè)新型工業(yè)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。

近年來，中國能建葛洲壩集團大力踐行新發(fā)展理念，特別是在新基建形勢下，對集團工業(yè)制造領(lǐng)域提出了新的戰(zhàn)略格局和創(chuàng)新轉(zhuǎn)型目標(biāo)。葛洲壩能源重工有限公司做為承擔(dān)集團裝備制造的主力之一，是以分布式能源產(chǎn)品和技術(shù)為基礎(chǔ)、能源互聯(lián)網(wǎng)為核心，為行業(yè)提供國內(nèi)一流、世界領(lǐng)先的智慧能源綜合解決方案及核心設(shè)備的綜合供應(yīng)商，擁有全球化的營銷和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，國際市場開發(fā)業(yè)務(wù)覆蓋142個國家。根據(jù)集團規(guī)劃，能源重工順應(yīng)趨勢調(diào)整戰(zhàn)略，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和促進裝備制造轉(zhuǎn)型升級業(yè)務(wù)上進行了積極的探索實踐，不斷為行業(yè)提供國內(nèi)一流、世界領(lǐng)先的高端裝備。

2.2 智能化轉(zhuǎn)型主要途徑

數(shù)字化是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的首要步驟，也是實現(xiàn)制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的最佳途徑。數(shù)字化是通過實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和外部互聯(lián)，加速生產(chǎn)方式變革、讓制造系統(tǒng)更智能，使其更能自動適應(yīng)市場變化和制造條件的變更。數(shù)字化是利用新一代信息技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、處理和反饋的閉環(huán)，打通不同層級與不同行業(yè)間的數(shù)據(jù)壁壘，提高行業(yè)整體的運行效率，構(gòu)建全新的數(shù)字經(jīng)濟體系。綜合來看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型即是以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息通信技術(shù)為驅(qū)動力，以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素，通過實現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)智能化、營銷精準(zhǔn)化、運營數(shù)據(jù)化、管理智慧化，催生一批新業(yè)態(tài)、新模式、新動能，實現(xiàn)以創(chuàng)新驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量化和跨領(lǐng)域的同步化發(fā)展。

2.3 智能化轉(zhuǎn)型的作用

（1）通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，企業(yè)能夠打通涵蓋產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施和服務(wù)在內(nèi)的整個產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)的有效管理和業(yè)務(wù)運營的優(yōu)化，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，加快新產(chǎn)品的上市速度，通過更靈活的生產(chǎn)手段實現(xiàn)更快速的市場響應(yīng)，以更好的質(zhì)量管理體系贏得客戶信任，以更高的成本效率贏得競爭。

（2）數(shù)字化技術(shù)給制造企業(yè)帶來的不僅僅是跨界的競爭和業(yè)態(tài)復(fù)雜化，更多的是對企業(yè)核心能力提出了新的挑戰(zhàn)。一方面，為了滿足客戶日益多變的個性化需求，制造企業(yè)在決策模式是服務(wù)模式上必須做出對應(yīng)的變革來適應(yīng)市場的變化; 另一方面，高端裝備本身在結(jié)構(gòu)上機、電、軟一體化的要求不斷提高，為了更快地交付高質(zhì)量的產(chǎn)品，企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、流程建設(shè)、生產(chǎn)模式創(chuàng)新、人員協(xié)同組織等方面都面臨全新的挑戰(zhàn)。

3 高端裝備制造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方式

工業(yè)制造遵循了從自動化、信息化到數(shù)字化智造的遞進發(fā)展邏輯。智能制造的載體是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其應(yīng)用方式有智能制造基地、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和服務(wù)化延伸。葛洲壩能源重工在自身實踐中深深感受了這幾方面巨大的發(fā)展空間和潛力。

3.1 智能制造基地

制造向智能化轉(zhuǎn)變，大幅提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時利用數(shù)字技術(shù)改變產(chǎn)品測試系統(tǒng)，降低試錯成本。能源重工在武漢葛洲壩高端裝備產(chǎn)業(yè)園擁有智能化和數(shù)字化的生產(chǎn)基地，為客戶提供專業(yè)的發(fā)電機組產(chǎn)品和電源解決方案。

（1）數(shù)字化設(shè)計。能源重工針對機組產(chǎn)品整體及關(guān)鍵裝配部件采用數(shù)字化設(shè)計，對集成系統(tǒng)和機組底座、配電柜、銅排組等部件，技術(shù)人員使用不同的智能軟件進行預(yù)設(shè)計、模擬裝配和仿真試驗。通過建模計算校驗底座強度并確定最經(jīng)濟材料參數(shù)；構(gòu)造配電柜和銅排組的最佳結(jié)構(gòu)和安全性校驗，提前消除問題和避免浪費。數(shù)字化應(yīng)用顯著提高了產(chǎn)品設(shè)計的安全可靠性、質(zhì)量和設(shè)計效率。

（2）數(shù)字化調(diào)度生產(chǎn)設(shè)備。能源重工設(shè)在武漢高端裝備產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)廠房擁有較多吊裝設(shè)備、智能平臺車等重大設(shè)備，均安裝有傳感器和通信裝置，生產(chǎn)人員通過遙控方式進行精準(zhǔn)控制，高效完成裝配和移動作業(yè)。

（3）智能化全系列產(chǎn)品測試系統(tǒng)。能源重工武漢工廠在該系統(tǒng)中將所有不同規(guī)格假負(fù)載及電氣操作系統(tǒng)通過歸一化預(yù)留接口與各個測試臺位不同類型機組產(chǎn)品全部聯(lián)系在一起，根據(jù)公司機組全系列產(chǎn)品規(guī)格、不同電壓等級，設(shè)計了所有需要采樣的數(shù)據(jù)/信號傳感器、控制信號和電力一次裝置的預(yù)接系統(tǒng)，通過采樣系統(tǒng)設(shè)計取代了原系統(tǒng)所有的互感器柜，通過測試房集控臺的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)自動識別被試產(chǎn)品臺位、規(guī)格和高電壓低電壓，自動匹配測試負(fù)載。顯著提高了產(chǎn)品測試能力和效率，大大降低了人工操作量，也減少了由于產(chǎn)品不同所帶來的多種繁瑣接入操作。

3.2 個性化定制

企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售由規(guī)?；ㄖ葡騻€性化定制轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)以用戶為中心的按需生產(chǎn)，有效滿足市場的多樣化需求，同時解決企業(yè)庫存和產(chǎn)能問題。

（1）能源重工對復(fù)雜多樣的發(fā)電機組產(chǎn)品建立了標(biāo)準(zhǔn)化系列方案，并在此基礎(chǔ)上完善了訂單個性化定制的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高了內(nèi)部信息規(guī)范溝通效率和網(wǎng)絡(luò)化訂單執(zhí)行指令的生成準(zhǔn)確性和快速性。

（2）通過公司的OA網(wǎng)絡(luò)平臺，研發(fā)技術(shù)人員可通過投標(biāo)評審流程及時介入，重點對客戶個性化要求進行識別、技術(shù)分析和風(fēng)險評估，并給出專業(yè)意見，將項目問題解決在前期，將風(fēng)險和成本降至最低。

（3）針對數(shù)據(jù)中心、半導(dǎo)體等行業(yè)對安保電源系統(tǒng)的特殊要求，能源重工的研發(fā)/設(shè)計人員在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化定制研究基礎(chǔ)上，對所有項目個性化定制進行具體落實。由于綠色能源應(yīng)用和UPS集成了最先進儲能裝置，對安保系統(tǒng)服務(wù)要求提高，遠(yuǎn)程管理成為個性化需要，針對所有機組、儲能裝置和綠色能源設(shè)備合理地設(shè)計傳感器系統(tǒng)和通信接口，通過服務(wù)云實現(xiàn)對整個安保系統(tǒng)的運維管理和優(yōu)化，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維護、遠(yuǎn)程升級。通過傳感器采集運行狀態(tài)、參數(shù)和環(huán)境信息，讓設(shè)備在使用階段可視化。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動和知識模型的計算，實現(xiàn)故障預(yù)測、壽命評估的量化指示，實現(xiàn)智能調(diào)度和控制，使資產(chǎn)增質(zhì)提效。將服務(wù)作為產(chǎn)品，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)效率提升和資源有效配置，優(yōu)化業(yè)務(wù)，在服務(wù)云上還可以結(jié)合應(yīng)用場景，衍生出一系列的針對生產(chǎn)、業(yè)主和第三方的增值服務(wù)。

（4）針對特殊應(yīng)用場景，能源重工研發(fā)的產(chǎn)品還包括抗過載型發(fā)電機組、飛輪UPS機組等。這些產(chǎn)品都集成了飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用，但由于使用場景要求不同，產(chǎn)品配置參數(shù)、協(xié)調(diào)控制、保護設(shè)計、性能試驗及設(shè)備運維管理要求等都有所不同，在訂單執(zhí)行指令上進行細(xì)分處理。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同

企業(yè)生產(chǎn)組織方式由地理集聚向網(wǎng)絡(luò)集聚轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)方式從集中變得更加分散，工廠不再是企業(yè)生產(chǎn)制造的唯一中心，通過產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同，有效降低資源獲取成本，打破企業(yè)的疆域，提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力。

（1）企業(yè)內(nèi)部協(xié)同。能源重工通過OA網(wǎng)絡(luò)平臺，形成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，推動整個制造服務(wù)體系智能化。將營銷系統(tǒng)、商務(wù)系統(tǒng)、技術(shù)應(yīng)用、研發(fā)設(shè)計、采購系統(tǒng)、生產(chǎn)制造系統(tǒng)等全部連接起來，所有業(yè)務(wù)流程在OA上完成。項目采購招標(biāo)業(yè)務(wù)則納入中國能建集中采購平臺，通過集采平臺完成招標(biāo)管理的全部流程。

（2）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，葛洲壩能源重工將自身定位為智慧能源綜合解決方案及核心裝備供應(yīng)商，并積極實踐轉(zhuǎn)型。公司針對產(chǎn)業(yè)鏈信息不對稱以及管理系統(tǒng)多等經(jīng)營痛點，制定了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的解決方案。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)渠道，實現(xiàn)了與供應(yīng)商和客戶企業(yè)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。建立了供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫及評價系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)、以及全球客戶設(shè)備監(jiān)控云系統(tǒng)?；谶@些平臺實現(xiàn)了對供應(yīng)商的管理和以用戶需求拉動組織生產(chǎn)的模式。

3.4 服務(wù)化延伸

企業(yè)商業(yè)模式從產(chǎn)品向服務(wù)拓展，通過產(chǎn)品上的智能模塊，實現(xiàn)多樣化服務(wù)，拓展企業(yè)利潤空間。能源重工在服務(wù)領(lǐng)域完成的電站裝備云服務(wù)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)與公司所有分布在全球各地的內(nèi)燃發(fā)電機組實現(xiàn)互聯(lián)，將機組運行信息實時發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中，可通過常規(guī)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和手機APP實時對機組的運行狀態(tài)和參數(shù)進行查看和監(jiān)視，甚至做一些操作控制。同時在公司總部設(shè)立大屏幕的監(jiān)視站，為客戶提供更直觀的體驗。通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，運用邊緣計算等技術(shù)全面進行數(shù)據(jù)采集處理，實現(xiàn)了全球各地客戶運行設(shè)備的數(shù)據(jù)可視化，并可結(jié)合數(shù)據(jù)分析工具，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備運行評估、故障分析、異常排查、調(diào)度優(yōu)化、預(yù)測需求等輔助決策。

4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對轉(zhuǎn)型的賦能作用

在裝備制造轉(zhuǎn)型過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幫助企業(yè)實現(xiàn)從經(jīng)驗決策到數(shù)據(jù)+算法決策的智能化決策的升級轉(zhuǎn)變。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)原內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)間外網(wǎng)均涵蓋在內(nèi)，成為制造企業(yè)智造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐和基礎(chǔ)設(shè)施。企業(yè)依托數(shù)字的可連接、可匯聚、可推演特性，對企業(yè)在決策、研制、生產(chǎn)、服務(wù)及工作等領(lǐng)域進行創(chuàng)新，最終以更低的成本、更高的效率，為客戶提供更好的服務(wù)體驗。這意味著構(gòu)建全面智能化需依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺廣泛連接的能力、強大的數(shù)據(jù)分析與處理能力、人工智能、全面的平臺化服務(wù)能力、快速開發(fā)及構(gòu)建良好用戶體驗的應(yīng)用能力。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺通過與資源、資產(chǎn)、設(shè)備、流程、工具、系統(tǒng)、產(chǎn)品、工廠、供應(yīng)商、客戶等建立物的實時連接，可以實時地了解業(yè)務(wù)的執(zhí)行情況，并通過機器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的應(yīng)用，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行理解和學(xué)習(xí)，進而對業(yè)務(wù)異常進行預(yù)警，對業(yè)務(wù)結(jié)果進行預(yù)測，甚至執(zhí)行規(guī)則學(xué)習(xí)和場景化自主決策。

5 前景展望

裝備制造企業(yè)要實現(xiàn)外部價值鏈延伸，打造智能產(chǎn)品、服務(wù)和協(xié)同能力，提高生產(chǎn)率、降低成本、制造高價值產(chǎn)品，創(chuàng)造更多的效益，培養(yǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力; 充分利用面向開放生態(tài)的平臺運營，聚焦供應(yīng)鏈集成、智能化制造、遠(yuǎn)程運維服務(wù)，實現(xiàn)裝備制造的轉(zhuǎn)型。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用上需要在各方面進行深化。（1）深化制造機理數(shù)據(jù)挖掘和模型構(gòu)建，將業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品模型、產(chǎn)品設(shè)計和仿真計算有機結(jié)合，形成完善的裝備制造知識管理體系；（2）通過工廠設(shè)備升級，將生產(chǎn)制造和試驗檢測設(shè)備、流程與信息高度融合，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的以APP形式進行生產(chǎn)/試驗追蹤；（3）繼續(xù)完善在線互聯(lián)實時運維云服務(wù)系統(tǒng)，并向自主健康和智能化自愈方向研發(fā)；（4）根據(jù)已有的內(nèi)外部業(yè)務(wù)鏈協(xié)同經(jīng)驗，根據(jù)企業(yè)實際選擇適合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺專業(yè)合作商，深化擴展和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)平臺，使智能化轉(zhuǎn)型不斷規(guī)范化提高。

6 結(jié)束語

裝備制造工業(yè)的體系特點決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)難以形成像消費互聯(lián)網(wǎng)那樣的通用推廣模式，在全球經(jīng)濟環(huán)境下的制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營面臨的市場環(huán)境更加復(fù)雜，智能化轉(zhuǎn)型更需要結(jié)合具體應(yīng)用場景量體裁衣，而不是簡單直接的通用。制造智能化不僅是簡單地利用算法和模型來解決問題，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也并非簡單的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)或機器換人，而是需要將制造業(yè)知識、軟件與硬件三者相互融合，這就需要企業(yè)對于自身業(yè)務(wù)情況、存在的問題和想要解決的問題進行系統(tǒng)性的梳理、定義和分析，從而制定出可行的智能化轉(zhuǎn)型規(guī)劃和路線。