趙宏博

作為跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的綜合性工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，Cloudiip已吸引全球數(shù)千家第三方大型工業(yè)企業(yè)（使用者）開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐，涉及多個(gè)工業(yè)大類行業(yè)，覆蓋行業(yè)年產(chǎn)值超萬億元，每年幫助企業(yè)創(chuàng)效上百億元、減排二氧化碳千萬噸級，起到了良好的示范作用。

面對新一輪工業(yè)革命，中國工程院明確定義了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造是智能制造的第三種基本范式，也可稱為新一代智能制造，其最本質(zhì)的特征是其信息系統(tǒng)增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，信息系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的感知、計(jì)算分析與控制能力，更具有學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識的能力。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺正是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)的采集、匯聚、分析和服務(wù)體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的開放式工業(yè)云平臺，其基于微服務(wù)架構(gòu)的工業(yè)PaaS層所實(shí)現(xiàn)的工業(yè)知識沉淀、復(fù)用及創(chuàng)新，正為實(shí)現(xiàn)新一代智能制造HCPS系統(tǒng)（意識人體、信息虛體、物理實(shí)體）的“人機(jī)一體、授之以漁”提供了技術(shù)支撐。

當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為制造強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國統(tǒng)籌推進(jìn)的重要抓手和打造制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn)，正成為全球主要國家和產(chǎn)業(yè)界布局的關(guān)鍵方向，正步入規(guī)模化擴(kuò)張的戰(zhàn)略窗口期。

中國雖然擁有完整的工業(yè)門類和全世界最龐大的制造業(yè)體系，但相較歐美發(fā)達(dá)國家，我國缺少跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的工業(yè)巨頭，打造符合中國特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺時(shí)間緊迫、任務(wù)艱巨、使命偉大。

建成具有中國特色的跨行業(yè)、跨領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，可充分發(fā)揮我國制造業(yè)門類齊全、獨(dú)立完整、規(guī)模龐大以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新活躍、產(chǎn)業(yè)規(guī)模領(lǐng)先、人才資本聚集的疊加優(yōu)勢，有利于重構(gòu)生產(chǎn)體系、引領(lǐng)組織變革、優(yōu)化資源配置，有利于培育新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式，有利于打造新型制造體系，加快形成經(jīng)濟(jì)增長新動能以及精準(zhǔn)、高效的供給體系。

構(gòu)建自主可控的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Cloudiip

為深入貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于深化“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》，打造國際領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，作為A股上市公司的大數(shù)據(jù)和工業(yè)軟件領(lǐng)先企業(yè)，北京東方國信科技股份有限公司（簡稱東方國信）牽頭，聯(lián)合中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、北京衛(wèi)星制造廠、中信云網(wǎng)、360企業(yè)安全等單位，以創(chuàng)建自主可控具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為目標(biāo)，以解決企業(yè)問題和價(jià)值需求為導(dǎo)向，直擊設(shè)備管控和工藝優(yōu)化兩個(gè)痛點(diǎn)，緊抓工藝機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)人工智能兩條主線，融合制造網(wǎng)和消費(fèi)網(wǎng)兩張網(wǎng)，面向使用者和開發(fā)者兩個(gè)方向，建設(shè)跨行業(yè)、跨領(lǐng)域并支撐創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的民族自主可控且具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（見圖1），實(shí)現(xiàn)設(shè)備、產(chǎn)線、工廠、集團(tuán)、行業(yè)、生態(tài)、政府的全鏈條資源優(yōu)化配置和數(shù)據(jù)智能流動，構(gòu)建涵蓋多行業(yè)多領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺生態(tài)新體系，打造了集“邊緣計(jì)算+工業(yè)PaaS+工業(yè)App”于一體的自主可控工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Cloudiip。

目前，Cloudiip橫跨29個(gè)工業(yè)大類（占整個(gè)工業(yè)行業(yè)大類70%以上），覆蓋行業(yè)年產(chǎn)值超萬億元，面向精益研發(fā)、智能生產(chǎn)、高效管理、精準(zhǔn)服務(wù)等領(lǐng)域，接入煉鐵高爐、軌道交通裝備、工業(yè)鍋爐、風(fēng)電設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、工程機(jī)械、大中型電機(jī)、大中型空壓機(jī)、熱力設(shè)備、照明設(shè)備等20大類60余萬臺設(shè)備，匯聚全球4200余名活躍開發(fā)者，開發(fā)了上千個(gè)云化軟件和工業(yè)App，累計(jì)服務(wù)全球46個(gè)國家的數(shù)千家大型工業(yè)企業(yè)，如中鋼集團(tuán)、中國中車、中國石化、國家電網(wǎng)、中航工業(yè)、聯(lián)合利華等，初步建成了資源富集、開放共享、創(chuàng)新活躍、高效協(xié)同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺生態(tài)。

Cloudiip工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)

東方國信Cloudiip工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是以“大數(shù)據(jù)+工業(yè)”的創(chuàng)新模式，并融合云計(jì)算、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)技術(shù)而形成開放式的云化工業(yè)操作系統(tǒng)。Cloudiip整體架構(gòu)分為邊緣層、IaaS層、工業(yè)PaaS層、工業(yè)SaaS層共4層的體系架構(gòu)，如圖2所示。

·邊緣層是基礎(chǔ)

提供支持上百種常用工業(yè)協(xié)議數(shù)據(jù)采集能力，并通過智能網(wǎng)關(guān)或工控機(jī)實(shí)現(xiàn)邊緣端的配置、數(shù)據(jù)、模型與云端的互聯(lián)互通。

·IaaS層是支撐

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺采用國信自研的數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)BDOS，對自建的IT基礎(chǔ)設(shè)施、第三方基礎(chǔ)設(shè)施如阿里云、騰訊云等實(shí)現(xiàn)了混合集成管理，屏蔽了底層IaaS資源的差異性，降低上層PaaS和SaaS使用資源的復(fù)雜度。

·工業(yè)PaaS層是核心

按照平臺架構(gòu)職責(zé)分為兩大子平臺。

PaaS-D工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，是以自研的行云數(shù)據(jù)庫X-Cloud和數(shù)據(jù)治理平臺BDG為底層數(shù)據(jù)服務(wù)環(huán)境，整合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、時(shí)序數(shù)據(jù)庫、文本數(shù)據(jù)庫等多款產(chǎn)品，提供工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲、管理、計(jì)算、分析和服務(wù)能力。

PaaS-P工業(yè)應(yīng)用開發(fā)平臺，提供支持傳統(tǒng)工業(yè)軟件快速云化的自研軟件如動態(tài)模型引擎、流程引擎、動態(tài)表單工具、開發(fā)平臺與IDE插件等，和支持構(gòu)建新型工業(yè)APP的自研工具如微服務(wù)治理平臺、工業(yè)建模工具、數(shù)據(jù)挖掘工具、二三維組態(tài)軟件等，同時(shí)大量融合了工業(yè)領(lǐng)域常用的流程工具、仿真工具和行業(yè)知識和機(jī)理基礎(chǔ)工具。

BDOS數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)對兩大PaaS平臺進(jìn)行基礎(chǔ)資源混合和彈性供給，通過企業(yè)云計(jì)算基礎(chǔ)資源交付系統(tǒng)（BDD）、企業(yè)云應(yīng)用部署和運(yùn)行平臺（BCM）、企業(yè)云計(jì)算軟件鏈路監(jiān)控分析平臺（Blogic）和企業(yè)云計(jì)算軟件控制臺（BConsole）四大組件，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算軟件、硬件資源的統(tǒng)一管理平臺，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算軟硬件資源的高效利用，重點(diǎn)提供彈性計(jì)算軟件平臺服務(wù)能力；提供對高并發(fā)，突發(fā)流量大等業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)支撐能力；提供調(diào)測、部署、運(yùn)行操作的全棧管控平臺，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序敏捷開發(fā)，快速部署。

·工業(yè)SaaS層是關(guān)鍵

構(gòu)建了跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、跨區(qū)域工業(yè)SaaS云平臺。

圍繞研發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)化、設(shè)備管理優(yōu)化、生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化、運(yùn)營管理優(yōu)化、產(chǎn)品全生命周期管理優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化等制造應(yīng)用場景，提供云化工業(yè)軟件和新型工業(yè)App上千個(gè)，為百萬工業(yè)App上云奠定基礎(chǔ)。

面向鋼鐵、煤炭、化工等流程行業(yè)和航天、電子、軌道交通等離散行業(yè)，形成具有行業(yè)縱深解決方案的工業(yè)SaaS子云20余朵，為百萬工業(yè)企業(yè)上云提供支撐。

Cloudiip工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐

作為跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的綜合性工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，Cloudiip已吸引全球數(shù)千家第三方大型工業(yè)企業(yè)（使用者）開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐，涉及多個(gè)工業(yè)大類行業(yè)，覆蓋行業(yè)年產(chǎn)值超萬億元，每年幫助企業(yè)創(chuàng)效上百億元、減排二氧化碳千萬噸級，起到了良好的示范作用。

平臺面向冶金、鋼鐵、工程機(jī)械、輕工、電力、航空等29個(gè)工業(yè)大類，覆蓋了煉鐵高爐、工業(yè)鍋爐、軌道交通、空壓機(jī)等高耗能、高污染、高通用性和高價(jià)值的設(shè)備，匯聚了海量工具集、模型庫、數(shù)據(jù)庫和知識庫。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的集成創(chuàng)新應(yīng)用，在工業(yè)現(xiàn)場面向生產(chǎn)制造全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)品全生命周期，針對研發(fā)設(shè)計(jì)、采購供應(yīng)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理、企業(yè)管理、倉儲物流和產(chǎn)品服務(wù)等應(yīng)用場景存在的問題形成了相應(yīng)的解決方案。

Cloudiip平臺解決的主要問題包括：設(shè)備互聯(lián)互通、異構(gòu)系統(tǒng)集成、研發(fā)設(shè)計(jì)、采購供應(yīng)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理、企業(yè)管理、倉儲物流和產(chǎn)品服務(wù)等，形成了各類工業(yè)App（見圖3）。

典型案例及應(yīng)用效果

圍繞重點(diǎn)行業(yè)特定場景應(yīng)用需求，Cloudiip工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)了煉鐵云、能源云、空壓云、風(fēng)電云等20多專業(yè)云，匯聚了海量工具集、模型庫、數(shù)據(jù)庫和知識庫。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的集成創(chuàng)新應(yīng)用，面向生產(chǎn)制造全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)品全生命周期，Cloudiip平臺在全球46個(gè)國家和國內(nèi)29個(gè)省份推廣應(yīng)用，涵蓋設(shè)備管理優(yōu)化、研發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)化、運(yùn)營管理優(yōu)化、生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化、產(chǎn)品全生命周期管理優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化等典型應(yīng)用場景，帶動重點(diǎn)行業(yè)設(shè)備利用率提升10%以上、設(shè)備能耗降低3%以上，產(chǎn)品維護(hù)和服務(wù)成本降低50%以上。

以下分別從裝備、行業(yè)、領(lǐng)域等不同維度，介紹Cloudiip平臺和制造業(yè)結(jié)合的典型案例及應(yīng)用效果。

面向高耗能設(shè)備：工業(yè)鍋爐云

我國在用工業(yè)鍋爐約有62萬臺，其中燃煤鍋爐約有47萬臺，占比80%左右，年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約4億噸，約占全國煤炭消費(fèi)總量的1/4（見圖4）。

針對我國工業(yè)鍋爐地理分布點(diǎn)多面廣、管理分散、工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)缺乏協(xié)同、技術(shù)裝備選配有失合宜、日常運(yùn)營質(zhì)量良莠不齊、環(huán)保治理設(shè)施配備不夠、產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平創(chuàng)新乏力等問題，通過鍋爐云安全聯(lián)通企業(yè)集群內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)，提供實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)測、異常數(shù)據(jù)報(bào)警、KPI指標(biāo)對標(biāo)、時(shí)序數(shù)據(jù)可視化分析、生產(chǎn)工藝經(jīng)濟(jì)調(diào)度、運(yùn)營實(shí)績評估、經(jīng)營成本動態(tài)監(jiān)控、重點(diǎn)設(shè)備安全壽命監(jiān)管、故障預(yù)測與診斷、運(yùn)行方式優(yōu)化指導(dǎo)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真、遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)時(shí)透明、關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素預(yù)警、節(jié)能減排技術(shù)優(yōu)化推送、大數(shù)據(jù)平臺智能決策、專業(yè)化診斷、核心數(shù)據(jù)行業(yè)對標(biāo)、全生命周期服務(wù)優(yōu)化、運(yùn)行實(shí)績指標(biāo)考核、生產(chǎn)管理報(bào)告分析等，到2020年，預(yù)期推動40%工業(yè)鍋爐上云，降低能耗10%～25%。

面向大量通用設(shè)備：空壓云

空壓機(jī)作為工業(yè)領(lǐng)域通用設(shè)備，是生產(chǎn)企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施之一，目前中國市場存量設(shè)備大于200萬臺，其中大中型約50萬臺。

作為通用設(shè)備，壓縮機(jī)占全國工業(yè)用電的33%，其中空壓機(jī)每年消耗全國工業(yè)用電量10%，節(jié)能改造潛力巨大。同時(shí)，作為工業(yè)領(lǐng)域的核心設(shè)備，因?yàn)楸O(jiān)測保養(yǎng)不到位引起的空壓機(jī)故障所導(dǎo)致的企業(yè)生產(chǎn)中斷也給企業(yè)帶來不必要的損失。通過空壓云平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測、故障預(yù)警、預(yù)約服務(wù)、節(jié)能分析等眾多服務(wù)，還可以將空壓機(jī)的廠商、服務(wù)商、用戶緊密地聯(lián)系起來（見圖5），進(jìn)行節(jié)能改造，預(yù)期到2020年，推動30%的（大型）空壓機(jī)上云，并進(jìn)行針對性的節(jié)能改造，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗5%，提升設(shè)備完好率4%。

面向流程行業(yè)：煉鐵云

目前，平臺已接入高爐210座，行業(yè)覆蓋率超20%，擁有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)單體5000萬元營收的殺手級工業(yè)App，獲評《世界金屬導(dǎo)報(bào)》“2017年十大鋼鐵技術(shù)進(jìn)展”，實(shí)現(xiàn)了單座高爐降本增效2400萬元/年（如圖6）。

預(yù)期全行業(yè)推廣可降低成本百億元，減排二氧化碳千萬噸。應(yīng)用場景涵蓋設(shè)備管理優(yōu)化、研發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)化、運(yùn)營管理優(yōu)化、生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化、產(chǎn)品全生命周期管理優(yōu)化。

典型案例，如為年產(chǎn)值近千億元的酒鋼集團(tuán)建立了煉鐵大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)了煉鐵高爐的安全生產(chǎn)、智能生產(chǎn)、能耗優(yōu)化、成本降低，累計(jì)創(chuàng)效超億元，榮獲省部級科技獎2項(xiàng)。

面向流程行業(yè)：化工云

目前平臺已覆蓋石油化工、日化、快消品等不同類型的化工企業(yè)，基于對化工生產(chǎn)過程的物料物流、庫存監(jiān)控、工藝診斷及優(yōu)化、能耗管理、質(zhì)量追溯等，實(shí)現(xiàn)了原料節(jié)省1%～4%，資源節(jié)約5%～30%，能源消耗減少5%～15%，包裝物流成本降低5%的成效（見圖7）。

面向離散行業(yè)：軌道交通云

平臺服務(wù)的軌道交通設(shè)備數(shù)量上千輛，形成12個(gè)大應(yīng)用，覆蓋了智能制造、數(shù)字化服務(wù)和全質(zhì)量管理等領(lǐng)域，開展車輛運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測及設(shè)備預(yù)測性維護(hù)，基于大數(shù)據(jù)分析的預(yù)測性維修平臺和專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從故障維修、計(jì)劃維修向預(yù)測性維修轉(zhuǎn)變，降低維修成本，減少維修時(shí)間，提升列車運(yùn)營的效率，避免重大惡性事故發(fā)生。

面向離散行業(yè)：光伏云

依托平臺智能化運(yùn)維服務(wù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，現(xiàn)場派單運(yùn)維，減少故障次數(shù)和維修時(shí)間，大大提高發(fā)電效率。平均每座電站發(fā)電時(shí)間提高120小時(shí)/年。通過訂單流程管理生產(chǎn)相結(jié)合及物料全生命周期追溯管理，減少環(huán)節(jié)流通時(shí)間，降低成本5%。

面向領(lǐng)域：能源云

平臺涵蓋了鋼鐵、化工、食品、電力等耗能行業(yè)，目前接入了全球35個(gè)國家554個(gè)工廠的近14萬設(shè)備數(shù)據(jù)，主要解決運(yùn)營管理優(yōu)化和生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化的問題。

以聯(lián)合利華為例，全球35個(gè)國家368家工廠1269個(gè)用戶的實(shí)時(shí)能源消耗，均可在平臺監(jiān)測對標(biāo)，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約5%至20%、水節(jié)約5%到30%、原材料節(jié)約1%、包裝節(jié)約5%。

面向領(lǐng)域：3D打印增材制造云

面向增材制造的軍民融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)子平臺已在北京衛(wèi)星制造廠有限公司各類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中進(jìn)行了全面的應(yīng)用，在產(chǎn)品全生命周期管理優(yōu)化、生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化等方面取得了顯著的效果，大幅提升了生產(chǎn)效率，確保了制造能力的持續(xù)提升（見圖8）。

面向開發(fā)者的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)軟件化“人機(jī)一體、授之以漁”

利用Cloudiip平臺工業(yè)PaaS層提供的存儲資源、工具資源，可完成工業(yè)技術(shù)軟件化涉及的工業(yè)技術(shù)數(shù)字化和數(shù)據(jù)加工、基于微服務(wù)架構(gòu)的建模和封裝、工業(yè)App場景應(yīng)用等各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成工業(yè)App開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程，實(shí)現(xiàn)OT與IT的融合。具體包含：

（1）通過工業(yè)數(shù)據(jù)、知識經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、典型案例等海量的工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)資源匯聚，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)技術(shù)的顯性化。

（2）利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺大數(shù)據(jù)技術(shù)對工業(yè)App基礎(chǔ)資源進(jìn)行分析挖掘，形成可沉淀的知識與可提煉模型的數(shù)據(jù)資源，完成了工業(yè)技術(shù)的數(shù)字化。

（3）基于平臺微服務(wù)架構(gòu)，完成規(guī)律性工業(yè)技術(shù)的機(jī)理建模，關(guān)聯(lián)性工業(yè)技術(shù)的大數(shù)據(jù)人工智能建模，管理型工業(yè)技術(shù)的流程建模，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)的模型化。

（4）利用平臺提供的模型調(diào)用、模型集成、模型部署、可視化開發(fā)、App測試、App發(fā)布等工業(yè)App開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)可視化、產(chǎn)品化、系統(tǒng)化。

（5）針對關(guān)鍵的應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)智能迭代升級，完成了工業(yè)技術(shù)的智能化。