工业互联网应用场景解析

工业互联网是新一代信息技术与制造业深度融合,通过实现人、机、物等的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链、信息链等全面连接的新兴工业生产制造和服务体系,推动互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。工业互联网不仅为5G网络、数据中心、人工智能等新兴技术提供了重要应用场景,也是制造业实现智能制造的基本保障,对推动制造业数字化、网络化、智能化转型升级具有重要意义。据统计数据显示,2019年中国工业互联网产业规模达8000亿元,近年来年均增速高达18%。目前,我国正处于供给侧结构性改革、经济高质量发展阶段,工业互联网的应用为制造业高质量发展、产业转型升级开辟了新路径。

一、提升各要素资源高效共享,促进产业提质增效

工业互联网通过构建柔性化智能化生产系统,把供应商、客户、设备、生产线、产品等紧密地连接起来,形成全要素、全产业链、全价值链跨企业、跨地区的互联互通,使各种要素资源高效共享,将自身的生产系统嵌入到全球供应链中。工业互联网的运用可以推进企业扁平化管理,在全球范围内配置资源,降低企业的综合成本,优化生产流程,提质增效,促进制造业向价值链的高端延伸。一是在制造工艺场景中,工业互联网可对工艺参数、设备运行等数据进行综合分析,找出生产过程中最优参数,提升制造品质。二是在生产流程场景中,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。三是在质量管理场景中,工业互联网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,实现在线质量检测和异常分析,降低产品的不良率。四是在设备维护场景中,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。五是在能耗管理场景中,基于现场能耗数据与分析,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。

小贴士:在美国加州圣拉蒙市的GE软件研发中心,工作人员通过测试筛选2万台喷气发动机各种细小警报信号,可以提供发动机维修的前瞻性评估数据。包括能够提前一个月预测哪些发动机急需维护修理,准备率达到70%。这套系统的另一个价值,就是可以让飞机误点概率大幅降低。因为,每年航班延误给全球航空公司带来400亿美元的损失,其中10%飞机延误,正是源自飞机发动机等部件突发性维修。

GE航空还和埃森哲成立了一家名为Taleris的合资公司,为全球各地的航空公司和航空货运公司提供该服务。通过云计算服务,当一架飞机落地以后,Taleris很快就可以把飞机数据用无线的方式传递出去,随后为之量身打造一套专门的维修方案。航空公司因此也能够对飞机上的各项性能指标进行实时监测和分析,并对故障进行预测,从而避免飞机因计划外的故障造成损失。

GE的下一代GEnX引擎中(装备波音787飞机)将会保留每次飞行的所有基础数据,甚至会从飞机实时传输回GE分析。这样一台引擎一年产生的数据量甚至会超过GE航空业务历史上所有的数据。海航是GE的合作伙伴,对飞机进行了资产的数据管理,以节省燃油和降低碳排放。利用软件分析数据后改进系统,使得海航在2012年和2011年节省了1.1%的燃油使用量,折合人民币是2亿多元,同时碳排放减少了9.7万吨。

二、优化企业运营管理,提升企业管理水平

工业互联网可以帮助制造企业打通生产现场数据、企业运营数据和供应链数据,优化和提升运营管理决策效率,实现管理升级。主要体现在以下三个方面:一是优化供应链管理。在现代物流技术、物联网技术的帮助下,制造企业可以方便快捷地获取供应链上的各种数据,利用工业互联网平台对生产、库存和销售数据进行分析,从而优化和降低整条供应链上的库存水平,实现零库存管理,有效降低库存成本。二是提升生产、管理协同能力。通过工业互联网可以实现制造企业生产制造系统和业务管理系统的集成,实现企业生产制造和运营管理的协同优化。三是优化企业决策管理。工业互联网可以通过对企业内部数据的全面感知和综合分析,推动经营管理全流程的衔接和优化,有效支撑企业智能决策。(www.xing528.com)

三、提高资源优化配置与协同,构筑共创共享的创新创业生态

工业互联网为不同企业搭建信息共享与集成平台,构筑了共创共享的创新创业生态。工业互联网具有实时性、开放性、安全性和信息互通互联等特点,能够吸引全球的开发者、生产者和消费者,建立从应用研究、技术开发到产业化应用的创新链条。可以有效突破创新中的孤岛局限,实现创新主体、创新各环节有机互动,催生出众包设计、网络化协同研发、协同制造等新模式,从而形成价值共创共享的创新创业生态。一是优化生产资源,协同制造。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。二是生产资源共享共用,提高产能利用率。在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。三是在个性化定制场景中,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,增强用户黏性。

小贴士:通用电气医疗集团(GEHEALTHCARE)和美国退伍军人事务部(VA)进行合作,开发出的一套智能系统能够在少量监督下进行手术工具的定位、分拣、递送和消毒,包括机器人系统、射频识别和计算机视觉等技术。夹钳、手术刀等手术工具都将配备一个独一无二的ID编号,这样可以被机器人的不同部件快速识别。该系统可以执行各种各样的任务,包括手术工具的配备、在消毒过程中的移动以及传入传出手术室等,从而确保正确的无菌工具在正确的时间按照操作顺序被递送到正确的地方。

通用电气医疗集团(GEHEALTHCARE)估计,这些创新可以转化为削减医院15%至30%的设备成本,并使医务工作者在每次换班能额外获得一个小时的生产力。这些方法还可以通过降低手术感染,提升患者安全、医院质量和性价比。由于手术工具配备的正确性提高以及器械清点时间减少,手术室日程安排效率提高;通过降低手术布置时间和手术室周转时间,提高了医院服务能力。另外,它还会可以解放出医护人员的时间,以便他们从事更多与患者相关的工作。

四、推动制造业与服务业融通发展,提升产业价值链

工业互联网搭建起企业与用户、利益相关者无缝对接的平台,拉近了制造端和服务端的距离,为企业基于用户需求按需定制、用户参与设计、大规模个性化定制等新模式发展,促进供需灵活高效匹配,推动制造业与服务业融通发展,构筑制造与服务融合型的产业价值链。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,以全生命周期可追溯为基础,在设计环节实现可制造预测,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。一是在产品溯源场景中,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。二是在产品与装备远程预测性维护场景中,将产品与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。三是在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。

工业互联网是未来制造业竞争的制高点,正在推动创新模式、生产方式、组织形式和商业范式的深刻变革,推动工业链、产业链、价值链的重塑再造。可以肯定地说,工业互联网必将对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性的变革,对社会生产力、人类历史发展产生深远影响。当今世界,新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起,工业互联网作为制造业与互联网深度融合的产物,已经成为新工业革命的关键支撑和智能制造的重要基石。