航天云網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)是互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)的基礎(chǔ)

習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中提出的100項(xiàng)任務(wù)中，頭三條是：加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)；推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合；培育若干世界級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群。

在2017年10月30日國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，李克強(qiáng)總理也表示：“要通過(guò)深化‘互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)’、發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)振興、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)！”這次會(huì)議還通過(guò)了《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，旨在加快建設(shè)和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合。這個(gè)指導(dǎo)意見(jiàn)與《中國(guó)制造2025》一脈相承，是《中國(guó)制造2025》的主攻方向?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》確定的主要任務(wù)是：打造網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和安全三大體系，推進(jìn)大型企業(yè)集成創(chuàng)新和中小企業(yè)應(yīng)用普及兩類應(yīng)用，構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)、生態(tài)和國(guó)際化三大支撐、七項(xiàng)任務(wù)（簡(jiǎn)稱“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展323行動(dòng)”）。

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展323行動(dòng)”主要包括了三大體系：網(wǎng)絡(luò)體系、平臺(tái)體系和安全體系。兩類應(yīng)用：推進(jìn)大型企業(yè)集成創(chuàng)新，推進(jìn)中小企業(yè)應(yīng)用普及。三大支撐：產(chǎn)業(yè)支撐、生態(tài)支撐和國(guó)際化支撐。三個(gè)重點(diǎn)工程：平臺(tái)培育工程，百萬(wàn)企業(yè)上云工程，以及百萬(wàn)工業(yè)APP工程。

從工業(yè)云到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司副司長(zhǎng)安筱鵬認(rèn)為：“工業(yè)企業(yè)上云，要回答三個(gè)基本問(wèn)題，企業(yè)為什么要上云？什么業(yè)務(wù)上云？如何上云？”目前，制造業(yè)云端正從工業(yè)云平臺(tái)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)演進(jìn)，兩者在回答三個(gè)基本問(wèn)題上有著本質(zhì)區(qū)別，主要體現(xiàn)在：從成本控制導(dǎo)向到知識(shí)創(chuàng)造導(dǎo)向、生態(tài)導(dǎo)向，從軟件上云到硬件上云，從平臺(tái)及軟件開(kāi)發(fā)商到海量第三方開(kāi)發(fā)者，從單邊市場(chǎng)到雙邊市場(chǎng)。

2015年11月3日，馬凱副總理給航天科工集團(tuán)的批示中提到：“加快發(fā)展一批像航天云網(wǎng)一樣的高質(zhì)量、開(kāi)放式的工業(yè)云服務(wù)和工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、資源共享，為“互聯(lián)網(wǎng)＋制造”、“互聯(lián)網(wǎng)＋雙創(chuàng)”提供強(qiáng)有力的支撐?！蹦壳埃教煸凭W(wǎng)是全球第一批、國(guó)內(nèi)第一個(gè)國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，主要包括：形成規(guī)模最大、連接設(shè)備最多、價(jià)值最大網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家平臺(tái)，基于產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈和平臺(tái)生態(tài)化特征，整合行業(yè)相關(guān)企業(yè)的行業(yè)平臺(tái)，以及以技術(shù)、產(chǎn)品為牽引，發(fā)展本領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的龍頭企業(yè)平臺(tái)。這三種平臺(tái)的共性技術(shù)是相同的，即：云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，以工業(yè)物聯(lián)為基礎(chǔ)、云計(jì)算為平臺(tái)、大數(shù)據(jù)為核心資源、人工智能為新的數(shù)據(jù)資源使用手段，未來(lái)將呈現(xiàn)三種類型平臺(tái)并行發(fā)展局面。

打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧企業(yè)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，主要包括三個(gè)業(yè)務(wù)。首先是智能制造，包括工廠自動(dòng)化、智能改造和數(shù)字化工廠解決方案。其次是工業(yè)云，通過(guò)工業(yè)軟件的云化及云的方式實(shí)現(xiàn)工廠的兩化融合。第三是工業(yè)大數(shù)據(jù)，它是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的命脈，創(chuàng)造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新模式，主要體現(xiàn)為工業(yè)設(shè)備和裝備的智能化和互聯(lián)，其核心是掌握工業(yè)數(shù)據(jù)。

云制造通過(guò)智能制造、協(xié)同制造，涵養(yǎng)云制造生態(tài)圈，全面整合產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、管理等制造全生命周期過(guò)程各類活動(dòng)的資源，是一種自組織、自制造的“自工業(yè)”模式，其特點(diǎn)是：通過(guò)“線上線下相結(jié)合、制造服務(wù)相結(jié)合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相結(jié)合”，重塑制造業(yè)社會(huì)化、服務(wù)化和平臺(tái)化新生態(tài)，激發(fā)制造企業(yè)創(chuàng)新活力，提升產(chǎn)業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)能力和區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。企業(yè)有組織，而資源無(wú)邊界，制造資源共享平臺(tái)（航天云網(wǎng)門戶）通過(guò)研發(fā)設(shè)計(jì)能力服務(wù)平臺(tái)、制造服務(wù)化支持平臺(tái)和區(qū)域性加工協(xié)同制造平臺(tái)，融合了研、產(chǎn)、供、銷、服等方面的資源，包括工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)線上服務(wù)企業(yè)，綜合經(jīng)營(yíng)管理線下服務(wù)企業(yè)，各類ODM和ODE企業(yè)，專業(yè)化技術(shù)服務(wù)企業(yè)，以及項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)企業(yè)和專業(yè)化商業(yè)服務(wù)企業(yè)。通過(guò)云智造，形成制造眾包的區(qū)域協(xié)作模式，將個(gè)體優(yōu)勢(shì)整合成區(qū)域優(yōu)勢(shì)，盤活企業(yè)閑置資源，提高企業(yè)資產(chǎn)的利用效率，降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以數(shù)據(jù)為核心，流程為紐帶，打通設(shè)計(jì)、工藝和生產(chǎn)的全價(jià)值鏈，加速新舊產(chǎn)能轉(zhuǎn)化。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)環(huán)境主要分為資源層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。其中資源層包括系統(tǒng)（PLM、ERP、MES和SCADA等）、設(shè)備（物流、AGV和智能設(shè)備）和人員（工人、管理和領(lǐng)導(dǎo)）。平臺(tái)層主要提供應(yīng)用開(kāi)發(fā)及運(yùn)行環(huán)境，以及工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算和分析。在應(yīng)用層包括了數(shù)據(jù)感知、分析和決策優(yōu)化等功能。

要打造數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧企業(yè)，首先要了解智慧企業(yè)的核心特征，主要分為5級(jí)。

第1級(jí)：能夠使用軟件完成輔助決策，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，簡(jiǎn)單的生產(chǎn)自動(dòng)化。

第2級(jí)：廣泛開(kāi)展云建設(shè)，企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到云端；完成機(jī)器與云的連接及簡(jiǎn)單的云計(jì)算，加快決策速度；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)部分業(yè)務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和報(bào)警。

第3級(jí)：使用物聯(lián)網(wǎng)，完成部分信息獲取與傳遞；研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理和市場(chǎng)營(yíng)銷等關(guān)鍵環(huán)節(jié)智能化程度高；人財(cái)物信息等價(jià)值創(chuàng)造環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控預(yù)警。

第4級(jí)：全部機(jī)器連接傳感器，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、上下游企業(yè)萬(wàn)物互聯(lián)；管控調(diào)整全部由機(jī)器自動(dòng)完成；制度化管理、程序化運(yùn)行，特殊問(wèn)題特殊處理。

第5級(jí)：體系、流程、人和技術(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)協(xié)調(diào)；企業(yè)擁有數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)，能快速感知市場(chǎng)變化，并敏捷做出反應(yīng)；實(shí)現(xiàn)“自感知、自判斷、自分析、自適應(yīng)、自決策和自執(zhí)行。實(shí)現(xiàn)智慧企業(yè)，需在企業(yè)已有信息化軟件基礎(chǔ)上，搭建企業(yè)大數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)企業(yè)全部數(shù)據(jù)集成，打通企業(yè)生產(chǎn)鏈條和業(yè)務(wù)鏈條，打通企業(yè)上下游、內(nèi)外部，形成由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧企業(yè)新模式。

智慧企業(yè)的主要問(wèn)題和INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的企業(yè)實(shí)踐

圖1 INDICS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)

企業(yè)當(dāng)前面臨不少問(wèn)題，如管理乏力，主要體現(xiàn)在看不見(jiàn)設(shè)備、產(chǎn)線和進(jìn)度等等，看不清數(shù)據(jù)、信息不全以及無(wú)分析手段，缺乏決策手段；設(shè)備資產(chǎn)不平衡，設(shè)備資產(chǎn)利用缺乏統(tǒng)籌手段、關(guān)鍵設(shè)備缺乏預(yù)測(cè)性維護(hù)手段；從量大到質(zhì)優(yōu)的跨越，關(guān)鍵技術(shù)或性能指標(biāo)難突破，缺乏精細(xì)化的數(shù)據(jù)分析方法；自動(dòng)化不等于智能化，自動(dòng)化程度高，工藝知識(shí)模塊有待沉淀，產(chǎn)線缺乏柔性，自動(dòng)化程度低，缺乏面向未來(lái)個(gè)性化、小批量的智能改造準(zhǔn)備，工人缺乏精確指導(dǎo)手段。

為解決企業(yè)所面臨的問(wèn)題，INDICS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，如圖1所示，通過(guò)連接實(shí)體世界與虛擬世界，將智能制造設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工廠和設(shè)備資產(chǎn)的邊界管理，設(shè)備監(jiān)控報(bào)警與故障診斷，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)，企業(yè)在線遠(yuǎn)程維護(hù)及生產(chǎn)托管，企業(yè)信息化升級(jí)及生產(chǎn)決策支持，基于人工智能的全新系統(tǒng)交互模式，以及開(kāi)發(fā)者支持、社區(qū)開(kāi)放平臺(tái)和動(dòng)態(tài)報(bào)表、大屏展示等平臺(tái)功能。

目前INDICS平臺(tái)的技術(shù)體系，如圖2所示，主要分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、工業(yè)APP以及安全子系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)者支持幾大模塊。其中數(shù)據(jù)采集是關(guān)鍵，不僅業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源眾多，如PLC、PLM、MES、ERP、PDM、CRM、SCM、SAP和Web等系統(tǒng)，而且要容納多種數(shù)據(jù)格式，并通過(guò)全量集成分析，在INDICS平臺(tái)上完成清洗存儲(chǔ)、加載、機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算、轉(zhuǎn)換等步驟，同時(shí)還服務(wù)于工業(yè)全流程，涵蓋研發(fā)、采購(gòu)、生產(chǎn)、物流、審計(jì)、銷售和售后等環(huán)節(jié)。

INDICS平臺(tái)在設(shè)備級(jí)的設(shè)備監(jiān)控及健康管理方面主要體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)分析，以及基于設(shè)備操作中的一場(chǎng)現(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)效預(yù)測(cè)，并指出未來(lái)失效的關(guān)鍵指示和特征。而智能工廠的設(shè)備、人員和生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)映射、產(chǎn)線關(guān)鍵KPI展示和工藝流程分析和優(yōu)化同樣是INDICS平臺(tái)的功能實(shí)踐。對(duì)于智能工廠改造能力的構(gòu)架，主要業(yè)務(wù)以智能制造為主線，以航天云網(wǎng)平臺(tái)為依托，打造核心部件貫穿智能裝備、智能產(chǎn)線和智能車間的產(chǎn)業(yè)鏈條，擁有智能制造、智能產(chǎn)線和智能車間管理系統(tǒng)三位一體的智能制造關(guān)鍵技術(shù)，可提供智能化升級(jí)改造所需的產(chǎn)品和服務(wù)，以及智能制造完整的系統(tǒng)解決方案。

智能機(jī)床解決方案和設(shè)備改造定制服務(wù)，主要在于設(shè)備更新（性能和精度升級(jí)），根據(jù)設(shè)備使用情況，完成對(duì)設(shè)備性能提升和精度的修復(fù)；設(shè)備數(shù)控化改造，如對(duì)數(shù)控設(shè)備和低端數(shù)控設(shè)備升級(jí)改造；設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)，如自動(dòng)刀具交換、自動(dòng)工件交換、自動(dòng)物流、自動(dòng)生產(chǎn)線；啞設(shè)備的改造，主要是數(shù)據(jù)采集和處理。其中的信息采集主要包括程序開(kāi)始加工時(shí)間，程序結(jié)束加工時(shí)間，主軸轉(zhuǎn)速S，進(jìn)給速度F等參數(shù)，以及刀具使用壽命記錄、設(shè)備報(bào)警信息和產(chǎn)品質(zhì)量信息等。同時(shí)，對(duì)設(shè)備的上電、斷電、加工中、空閑、報(bào)警和停機(jī)信息監(jiān)控。

圖2 INDICS平臺(tái)技術(shù)體系

智能產(chǎn)線改造方案則以精益生產(chǎn)和TOC理論為產(chǎn)線規(guī)劃的基礎(chǔ)理論，以工藝流程和工藝方法為核心的生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)，為用戶提供完整的解決方案。例如，一條針對(duì)多品種（21種）、小批量產(chǎn)品加工的智能化柔性生產(chǎn)單元，即多品種、小批量柔性機(jī)加工生產(chǎn)線，采用立體料庫(kù)和智能倉(cāng)儲(chǔ)，使用RFID數(shù)據(jù)傳輸，智能零件選型并指導(dǎo)后續(xù)加工，通過(guò)地軌式機(jī)器人自動(dòng)上下料以及機(jī)器人自動(dòng)毛刷清理，實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，高精度隨行工裝，確?？鞊Q裝，并使用HERO-MES系統(tǒng)。而對(duì)于包含料盤、上下料、機(jī)加、翻轉(zhuǎn)、檢測(cè)、打碼、裝配和入庫(kù)的全部流程，整個(gè)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行和訂單式計(jì)劃排產(chǎn)。連接到云端的全自動(dòng)智能生產(chǎn)線，則采用了HERO-MES系統(tǒng)的訂單式計(jì)劃排產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，機(jī)器人自動(dòng)上下料、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)工裝，視覺(jué)自動(dòng)檢測(cè)，激光打碼（二維碼或條形碼），自動(dòng)裝配，自動(dòng)掃碼入庫(kù)，RFID數(shù)據(jù)傳輸以及質(zhì)量追溯。針對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的改造方案，主要體現(xiàn)在其衍生產(chǎn)品上，使用自有物料搬運(yùn)及自動(dòng)上下料設(shè)備，降低數(shù)據(jù)對(duì)接與系統(tǒng)集成難度，提供常見(jiàn)PLC、各類傳感器與識(shí)別技術(shù)的接口，提供自動(dòng)化與信息化物流部分融合，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

智能車間管理系統(tǒng)的改造方案，主要是HERO-MES航天云網(wǎng)智能車間制造執(zhí)行系統(tǒng)，它是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，是集合系統(tǒng)管理軟件和多類硬件的綜合智能化系統(tǒng)，為企業(yè)搭建一個(gè)可擴(kuò)展的生產(chǎn)管理信息平臺(tái)，以精益生產(chǎn)為指導(dǎo)，以TOC（Theory Of Constraints）理論為核心，對(duì)原材料上線到成品入庫(kù)的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、控制和監(jiān)控，使生產(chǎn)過(guò)程透明化、高效化、柔性化和可追溯化，滿足客戶高效控制、低成本運(yùn)行的要求，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

INDICS平臺(tái)在企業(yè)級(jí)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的實(shí)踐主要包括：企業(yè)數(shù)據(jù)總線，企業(yè)經(jīng)營(yíng)大數(shù)據(jù)分析，外部數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析和企業(yè)畫像。

以格力電器為例，通過(guò)分析其商機(jī)一部、商機(jī)二部和計(jì)算機(jī)中心的需求，得出其核心需求是建立能夠有效匯聚、處理企業(yè)各復(fù)雜業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。格力電器業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多（100余個(gè)），各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫(kù)表數(shù)量多（700余個(gè)），類型及版本多樣（Qracle、Mysql和SQLServer），格力電器實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)的第一步即需要對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一治理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。而大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)運(yùn)營(yíng)方式主要有以下七點(diǎn)：（1）故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障并準(zhǔn)確定位原因；（2）故障預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，及時(shí)預(yù)警；（3）產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)，分析產(chǎn)品銷售情況、客戶情況的規(guī)律、特點(diǎn)及變化趨勢(shì)，用于指導(dǎo)產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)及銷售推廣；（4）配件預(yù)測(cè)，從大數(shù)據(jù)的角度對(duì)設(shè)備的配件消耗量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，解決配送不及時(shí)、消耗量與配送量不匹配的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)及時(shí)和準(zhǔn)確的配件供應(yīng)；（5）智能搜索，通過(guò)語(yǔ)音輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行信息查詢，以統(tǒng)計(jì)圖表的形式迅速呈現(xiàn)查詢結(jié)果，減少臨時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析的工作量；（6）實(shí)時(shí)查詢，提供特定設(shè)備的工況信息實(shí)時(shí)查詢功能，用于分析、判斷特定設(shè)備在查詢時(shí)間范圍內(nèi)的工作狀態(tài)，總結(jié)和發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)律；（7）營(yíng)銷支持，分析產(chǎn)品及銷售數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)購(gòu)買次序、重復(fù)購(gòu)買及交叉購(gòu)買的規(guī)律，提醒和推薦客戶購(gòu)買特定的產(chǎn)品和服務(wù)，以提升銷量。