基于工业互联网的智能制造：未来制造业的新引擎

随着科技的飞速发展，工业互联网通过提供强大的数据支撑和通信基础，成为智能制造的重要基石。智能制造的引入，不仅显著提升了制造业的生产效率、降低了成本，而且提高了产品质量，满足了市场的多样化、个性化需求。

智能制造的时代意义

智能制造在当今时代扮演着举足轻重的角色，其重要性和应用价值不容忽视。随着科技的飞速发展，传统的制造业正面临着转型升级的压力，而智能制造正是推动这一变革的关键力量。

智能制造融合了工业互联网、大数据、人工智能等先进技术，实现了生产过程的自动化、数字化和智能化。这不仅提高了生产效率，降低了成本，还使得产品质量得到了显著提升。在激烈的市场竞争中，智能制造为企业提供了强大的竞争力，成为制造业发展的新引擎。以工业互联网平台为载体，智能制造在生产制造阶段实现了产线建模仿真，为企业提供了更为精准的生产决策依据。通过数字化集成和车间智能化改造，企业的业务流程得到了优化，进一步提升了生产效率和灵活性。这些创新技术的应用，不仅改变了传统制造业的生产方式，还为制造业的可持续发展注入了新的活力。

工业互联网与智能制造的融合

工业互联网与智能制造的融合是当下制造业发展的重要趋势，这种融合不仅提升了制造业的效率，还推动了产业的转型升级。工业互联网通过连接设备、人员和服务，实现了信息的实时共享和数据的深入分析，为智能制造提供了强大的支持。 在智能制造的时代，数据的价值日益凸显。工业互联网通过智能机器将人机连接，利用软件和大数据分析重构了工业体系，数据成为了工业企业的核心生产要素。这不仅优化了生产流程，提高了生产效率，还使得企业能够更精准地把握市场需求，提升竞争力。

工业互联网与智能制造的融合，推动了自动化技术的快速发展。自动化技术在智能制造中扮演着举足轻重的角色，它是实现智能制造的基础和关键。在工业互联网的助力下，自动化技术得到了更广泛的应用，为智能制造的未来发展注入了强大的动力。工业互联网与智能制造的融合还推动了远程监控和智能制造系统的发展。基于工业物联网的智能化生产线远程监控和制造系统，实现了对生产过程的实时监控和优化，进一步提升了智能制造的效率和灵活性。

这种融合也带来了新的挑战，尤其是工业互联网安全问题。随着工业互联网与智能制造的深度融合，网络安全问题的重要性和紧迫性更加凸显。保障工业互联网安全，是确保智能制造顺利发展的关键。为了推动工业互联网与智能制造的深度融合，我国政府也出台了相关政策。例如，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定并印发了《工业互联网综合标准化体系建设指南》，旨在建立工业互联网标准体系，推动工业互联网在智能制造领域的广泛应用。

工业互联网在智能制造中的应用

工业互联网通过实时数据采集、分析和优化，为智能制造提供了强大的支持。以食品生产为例，工业互联网与智能制造技术的融合，不仅提升了生产效率，还显著提高了产品质量管理的精细度和透明度。通过构建基于工业互联网的食品生产质量管理体系，企业能够实现对供应链、生产过程质量控制、产品质量追溯以及产品质量改进的全面监控与管理。这种体系的建立，有助于企业及时发现并解决生产过程中的问题，从而确保食品的安全与品质。

在更广泛的智能制造领域，工业互联网的应用同样展现出巨大的潜力。通过工业数据的实时采集和智能控制，工业互联网能够贯通工业全流程、全领域的数据，形成智能中枢。 这不仅有助于实现个性化定制、协同化组织、智能化生产，还能推动服务化制造的发展。这种智能化的生产方式，将大幅提高制造业的效率和灵活性，从而更好地满足市场需求。

工业互联网在智能制造中的应用不仅限于生产流程的优化。通过大数据分析和人工智能技术，工业互联网还能帮助企业实现精准的市场预测、产品设计和供应链管理，从而全面提升企业的竞争力。工业互联网在智能制造中的应用也面临一些挑战，如数据安全、网络延迟等问题。因此，在实际应用中需要综合考虑各种因素，确保工业互联网技术能够为企业带来实实在在的价值。

工业互联网在智能制造领域的应用已经取得了显著的成效，并且展现出巨大的发展潜力。随着技术的不断进步和应用的深入，我们有理由相信，工业互联网将成为推动智能制造发展的强大引擎，引领制造业迈向更加高效、智能的未来。

数据 分析在智能制造中的应用

在智能制造的演进过程中，数据分析与优化逐渐成为不可或缺的驱动力。随着物联网、大数据、云计算等技术的快速发展，制造业已经积累了海量的生产数据，这些数据包含了丰富的信息，是理解生产过程、优化制造流程的关键。

一、数据分析的重要性

数据分析在智能制造中扮演着至关重要的角色。通过对生产数据的深度挖掘，企业可以获取生产过程中的关键信息，如设备运行状态、生产效率、产品质量等。这些信息不仅可以帮助企业及时发现生产问题，还可以为制造流程的优化提供有力支持。

数据分析可以帮助企业实现以下几个方面的优化：

1、提高生产效率： 通过对生产数据的分析，企业可以识别出生产过程中的瓶颈和浪费，从而采取相应措施提高生产效率。例如，通过分析设备利用率和停机时间，企业可以优化设备调度和维护计划，减少设备停机时间，提高设备利用率。

2、提升产品质量： 数据分析可以帮助企业识别出生产过程中的质量问题，如缺陷率、返工率等。通过深入分析这些问题产生的原因，企业可以采取相应措施加以改进，从而提升产品质量和客户满意度。

3、降低生产成本： 通过数据分析，企业可以找出生产过程中的不必要支出和浪费，如能源消耗、原材料浪费等。通过优化生产计划和资源配置，企业可以降低生产成本，提高经济效益。

二、数据优化策略

为了实现上述优化目标，企业需要制定有效的数据优化策略。以下是一些常用的数据优化策略：

1、数据集成与标准化： 首先，企业需要将来自不同系统和设备的数据进行集成和标准化，以便进行统一分析和处理。这可以确保数据的准确性和一致性，为后续的数据分析提供有力支持。

2、建立数据分析模型： 企业需要根据自身业务需求和数据特点，建立适合的数据分析模型。这些模型可以包括统计模型、机器学习模型等，用于发现数据中的规律和模式，为制造流程的优化提供指导。

3、实时监控与预警： 通过实时监控生产数据，企业可以及时发现生产过程中的异常情况，并采取相应的预警措施。这有助于企业快速响应生产问题，避免生产损失。

4、持续优化与迭代： 数据分析是一个持续的过程。企业需要根据分析结果不断调整和优化制造流程，以实现持续改进和迭代。这可以确保企业始终保持在市场竞争中的领先地位。

结语

工业互联网与智能制造的融合，不仅推动了制造业技术的创新，也为制造业带来了深远的变革和显著的效益。首先，在制造业生产流程上，工业互联网通过实时数据采集和分析，实现了生产过程的可视化、数字化和智能化，从而显著提高了生产效率。通过智能调度和优化算法，可以实现生产资源的优化配置，降低生产成本。

在产品质量上，工业互联网的应用使得产品质量的监测和控制更加精准和高效。通过对生产过程中的数据进行实时分析和预测，可以及时发现潜在的质量问题，并采取相应的措施进行解决，从而确保产品质量的稳定和提高。

工业互联网与智能制造的融合还推动了制造业服务化的发展。制造企业通过构建工业互联网平台，将传统的产品制造与服务相结合，实现了从产品供应商向服务提供商的转变。这种转变不仅可以增加企业的收入来源，还可以提高客户的满意度和忠诚度。

国家三年计划启动！工业互联网和智能制造的路径、挑战与机遇

8月24日，2021中国国际智能产业博览会——第四届工业互联网和智能制造高峰论坛在重庆举行。论坛以“赋能智造，领航未来”为主题，梳理最新技术应用创新实践共同探讨制造业数字化转型的变革路径，与制造业高质量发展前景。

工业和信息化部副部长刘烈宏表示，当前，以数字化、网络化、智能化为本质特征，工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，成为引领各地产业高质量发展、数字化转型升级的重要引擎，是推进制造强国、网络强国建设的重要驱动力量。“十四五”开局之年，工业互联网的发展也步入了新的发展阶段，下一步工信部将重点加强政策引导、夯实基础设施、深化融合应用以及壮大产业生态。

论坛上，与会专家与企业家还就工业互联网和智能制造的探索与路径、挑战与机遇分享了企业实践与发展建议。

“5G+ 工业互联网 ” 成为国家战略

发展步入快车道

在建项目已近1600个

近年来，工业和信息化部深入实施工业互联网创新发展战略，发布实施《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》等十余项落地性文件，组织实施工业互联网创新发展工程，遴选4个国家级工业互联网产业示范基地，工业互联网发展迈入了快车道。

在致辞中，刘烈宏介绍了一组数据来展现近年来工业互联网发展的进程，近年网络、平台、数据、安全四大体系稳步推进，“东西南北中”五大标识解析国家顶级节点建成运行，二级节点达156个，标识注册量突破300亿。培育具有影响力的工业互联网平台超过100家，连接工业设备数量达到7686万台套。平台化设计、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式不断涌现。“5G+工业互联网”在建项目近1600个。“5G+工业互联网”、时间敏感网络、边缘计算等领域的技术、标准研究水平稳步提升，制造业创新中心、示范区等生态载体建设稳步推进，工业互联网已形成试点示范引领、供需两端发力、多方协同推进的良好局面。

迈入“十四五”开局，工业互联网的发展也步入了新的发展阶段。刘烈宏表示，下一步，工业和信息化部将重点加强政策引导、夯实基础设施、深化融合应用以及壮大产业生态。

包括引导建设具有地区及产业特色的国家级工业互联网产业示范基地、“5G+工业互联网”融合应用先导区；深入实施“5G+工业互联网”512工程，打造30个5G全连接工厂；打造3-5个具有国际影响力的工业互联网平台；调动基础电信企业、制造业企业、工业软件企业等各主体积极性，打好“团体赛”；推动边缘计算、数字孪生、区块链等与工业互联网的融合技术研究，增强产业自主供给能力。

整体战略下 5G+ 的应用路径

数字孪生

用数据建模 闭环助力生产经营

近年来，数字经济蓬勃发展，在推动生产力发展和生产关系变革的同时，也为产业数字化转型带来了新的机遇。

“在未来的智能制造中间，数字孪生可能会成为新一代的智能制造最大的特点。”华中科技大学教授、中国工程院院士、中国机械工程学会理事长李培根，在“企业数字化转型的深化与拓展”主旨报告中，首先谈了谈企业数字化转型的深化与拓展需要注意的问题。李培根分享的第一个关键词，就是数字孪生。

华中科技大学教授、中国工程院院士、中国机械工程学会理事长李培根

“数字孪生最有意义和价值的一点，在于孪生模型是与物理系统共生的。其含义在于，它在产品运行阶段与数字孪生模型互相影响。装备在运行孪生模型会变化，孪生模型反过来又可以指导装备运行。”李培根进一步表示，采集数据并及时的分析，保证最佳的工艺参数和生产的质量。

例如在风机上面装很多传感器以收集数据，包括环境数据、风场、风向、风力等建立数字孪生模型，数字孪生模型机器性仿真，再分析出如何调整页片的俯仰角度使发电效率更高，“这是以前的数字化模型，虚拟样机不可能做到的。”

在应用和服务端也是如此，通过经销商系统应用收集数据建立模型，针对特定的过程中，如某个模型处理故障诊断的模型、怎么减少油耗等等，就有了模型和数据，以服务制造商、工程机械用户与承包商等等。“要做到这一点当然是要通过工业互联网。”

这一观点得到傲林科技有限公司董事长刘震的认同，刘震补充认为，企业应用新的工业互联网不仅需要一个实物、设备和产品方面数字孪生，同时还需要把这类硬设备的数字孪生和软实力与组织数字孪生结合起来。“组织的数字孪生包括了组织架构，业务流程，业务逻辑，以及外部的事件，外部的数据全部融合起来，建立一个网络状的模型，用这种模型来做模拟仿真，从而推测出各种蜂蝶效应。把实体经营映射到数字经营里面去，去分析、优化，然后闭环返回到实体经营当中。”

建立并实现

全产业链的智能化转型

“另一方面，我们大多数企业在数字化产业链这方面也没有引起足够重视。”李培根关于谈企业数字化转型的深化与拓展的第二个关键词就是供应链，“目前数字化转型多数是企业内部，实际上仅仅内部是不行的，还有外部，主要就是供应链。”

例如以数字化物流平台，可以直接通关的物流全程电子化、可视化，包括数据去驱动合规保障和风险管控等等，把工厂、供应商、工厂服务商、客户都连在一起。

同时，建立起字化供应链系统，就能够以数据分析为核心充分考虑可见成本、隐性成本。在李培根看来，脱衣工业互联网和数字化供应链，对企业来说很难时间。

重庆、在广东，调研了几百家制造型企业后，北京北明数科信息技术有限公司董事长王进宏同样关注全产业链的数据产业链的建立。王进宏以乳制品的行业的解决方案为例，“企业数字化平台其中一个核心，就是其建立整个全产业链的数据产业链，来进行数字工厂的硬件，和数字化、智能化方案集成，最终实现多条生产线实时数据采集数字化展示，提高降本增效，实现多过程的管理闭环，从生产流程和经销商全链条信息和质量的追溯。整体实现了从生产质量、产品、成本和整个效率的改变，成功实现全了全产业链的智能化转型。”

工业互联网APP

让工厂像手机一样更“聪明”

当前，我国正大力实施制造强国、网络强国战略，工业软件作为集成封装工业机理、工艺知识的核心产品，在助推智能制造与企业数字化转型中发挥着重要作用。

对于这一话题，中控科技集团、浙江蓝卓工业互联网信息技术有限公司创始人褚健在论坛中也举了个十分形象的例子，“如果我们把一个工厂压缩成一台手机去理解。手机被称之为智能机，并不代表手机本身是智能的，而是安装了大量的APP。现在我们的工厂也是一样。”

一个工厂中有大量的动、静设备，以及物流、人员流、包括人员操作。褚健表示，如果能以操作系统连接工业设备，打造整个生态，这个时候有我们工厂就是真正的智能制造，各种各样的软件变成各种各样的APP。“所以工信部也提出工业APP，手机的APP拥有安卓、苹果操作系统。所以今天不仅要发展工业APP，更重要的是要发展工业APP的操作系统，把设备、物流数据，各种各样的数据，通过树干汇聚到树枝，在上面可以开花结果，也就是各种各样的应用，下连参数到基层，上连各种各样应用的业务。”

“提高产品质量、降本增效、节能环保各方面都应成为每一个制造业企业的核心，但这也是所有企业的痛点。未来不像过去20年通过简单扩大生产就使得企业发展很好，接下去通过企业内生潜力的挖掘，这对企业转型非常重要。”褚健总结认为，工业互联网包括网络连接、平台、工业软件和安全四部分。在工业领域这四个部分是非常重要，而核心实际上是平台加软件。“现在已经逐步构建这样一个生态，包括软件开发商、系统集成商，包括各种软件应用，包括学校的一些合作，也有一个应用的商店，但这样一个生态需要企业能够进行更紧密的合作，共同合作，共同打造工业智能的新生态。”

2021年7月，工业和信息化部、财政部等十部门联合印发了《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，推动5G技术在千行百业深化应用，5GtoB的时代已经到来。

院士邬贺铨院士总结，5G的到来为工业互联网完成了底层的数据采集，中间通过分析数据建立模型，然后以工业APP的形式产生和组装应用，企业联网到工业联网，到工厂联网，到机器联网。

仍旧存在的诸多挑战

通过标准化的方式

构建整个生态

目前，随着世界各国5G商用进程稳步推进，“5G+工业互联网”已经成为拓展5G应用的重要场景。我国高度重视“5G+工业互联网”应用推广，全国各地积极开展探索，形成了众多应用场景。

中国信息通信研究院总工程师胡坚波对5G+工业互联网发展提出进一步的建议。

胡坚波认为，5G加工业互联网发展，当前还是一个适配的阶段，确实面临很多挑战。一个是应用环境更加复杂，而且干扰更多，5G覆盖密度需求更高。第二是对带宽的要求，5G需要上行高于下行。第三，还有安全性与经济性的考量，企业需要自主运营的能力，要能够有相应的端口监测网络的能力，需要进行不同的配置。还包括数据安全的问题。“从整体的产业支撑来看，面向工业需求时在性能和协议上都有更高的要求，原有的面向消费者网络是不能适应的。”

“还有一个值得关注的问题，在垂直行业市场碎片化，产业比较分散，短时间形成存在难度。”胡坚波认为，目前5G融入工业化的层次还较浅，需要通过标准化的方式，构建整个生态，“需要从更长期的考虑5G持续地对工业体系的支持。”

整体推进方面，根据工业互联网创新发展三年行动计划，按照“点、线、面”三个维度。点聚焦生产环节，侧重在单环节突破进行推广。线强调5G全链接工厂，强调整个环节的应用突破。面则是通过区域化推进带动相关企业数字化转型，推动5G工业互联网的应用。

“所以三年行动计划都有非常明确的目标，我们要重点行业培育30个左右的典型应用场景，同时要建设10个5G先导区，通过点线面联合推动推进5G加工业互联网的落地。”胡坚波表示。

数字化时代

需要的是“团体赛”

正如多位与会专家谈到，工业互联网和智能制造不是企业或者是行业的单打独斗，也不是生产、销售或者服务的某一环节，而是整个产业链共同转型升级。这个过程，更需要企业抱团发展，共创数字化转型新价值。

华为高级副总裁、数字化转型首席战略官车海平在认真听取多位嘉宾发言后引发共鸣，“就如同刚才发言的专家和领导提到的，如何真正打造好工业互联网和智能制造的团体赛，怎么能够让多方主体有效协同起来，真正构建一个把ICT技术切入到工业行业里面，关键生产要素，这样整体全连接，重智能，广分布的新型基础设施体系。”

车海平以华为最近5、6年数字化转型举例，在这个过程中华为通过面向市场、客户提供核心的供给品，以供给品数字化，提供客户的数字化，再来推动华为整体的数字化升级。

“这其实在很多行业都在发生，包括智能汽车、智能制造、智慧港口、物流，多个运营商主体形成对流与协同。我们怎么让各个领域的基础设施通过数字化赋能做智慧化升级，利用相关行业领域知识生产机制，把公共服务进行升级。”车海平认为，通过共享、开源性的共享和实践来提高整体行业性共享的数据生产力的要素，整个行业数字化会带动行业整体要素提升。“

在这样总体框架里面，不需要每个企业像华为做一样的事情，而是可以用行业共享的基础设施来提升。例如制造业企业把区域产业集群提供者和相关行业比如机床、模具这样行业数字化服务提供者汇聚到一起，共同驻扎在平台，形成有效服务供给，真正让数据拥有者、处理者、管控者有效协同起来，解决工业数据价值闭环的瓶颈。

对此，车海平提出倡议，“我们要围绕整个数字化转型，尤其是制造业数字化转型的需要，共同多方协同构建制造业新型基础设施，把网络基础、工业软件有效汇聚一个框架体系，多方主体共同创造价值、分享价值，真正把数字生产力供给到企业里面，真正产生数字化转型的实效！”

网络安全的挑战与应对

盘家底、建系统、抓运营

不容忽视的是，工业互联网时代也面临着网络安全挑战与应对。

对此，奇安信科技集团股份有限公司副总裁何新飞为企业提供了三方面的建议与思考：盘家底、建系统、抓运营。

“从理论上来讲，如果我们没有一套架构系统和自己能够控制的体系，就很难做到真正的安全。”何新飞认为，企业首先要盘家底，也就是系统中有多少重要的东西，系统、装备、设备、运营环境。数据中分级、分类，要用水印、标签加密的方式确保数据不能丢。在盘家底之后何防范和控制风险？第二就是要建系统，这个系统的要求要内生于自身的业务管理和业务架构，这个部分称为内生安全。第三是做好安全运营，尤其是从顶层的规划、系统建设和安全运营入手。

“例如一个小区的高档取决于物业公司的运营能力。一个安全系统真正时效性同样体现在安全运营能力。”何新飞举例。

统筹：南都记者冯芸清

采写：南都记者 路漫漫 冯云清 蒋模婷 实习生 梁思华 严思蕴

摄影：智汇八方新闻中心供图

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