2022工业互联网实施架构.docx

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1、垂直行业工业互联网实施架构白皮书目录1垂直行业工业互联网总体实施架构11.1 工业互联网实施架构背景11.2 工业互联网实施架构定义21.3 工业互联网实施架构在垂直行业的应用71.4 工业互联网实施架构使用指南82轻工家电行业工业互联网实践82.1 行业基本情况及生产特点82.2 行业对工业互联网实施的业务需求102.3 实施架构112.4 细分应用场景一：用户交互体验132.5 细分应用场景二：异常的及时响应和知识库152.6 细化应用场景三：海尔互联工厂173工程机械行业工业互联网实践193.1 行业基本情况及生产特点193.2 行业对工业互联网实施的业务需求213.3 总体实施构架22

2、3.4 细分应用场景一：离散制造智能工厂243.5 细化应用场景二：产品全生命周期智能服务293.6 细化应用场景四：工业互联网+保险创新应用334电子信息行业工业互联网实践364.1 行业基本情况及生产特点364.2 行业对工业互联网实施的业务需求374.3 总体实施架构394.4 细化应用场景一：设备健康管理404.5 细化应用场景二：人机协同一体化434.6 细化应用场景三：生产过程质量追溯455钢铁行业工业互联网实践485.1 行业基本情况及生产特点485.2 行业对工业互联网实施的业务需求495.3 总体实施架构515.4 细化应用场景一：现场数据采集与边缘计算555.5 细化应用场

3、景二：轧机振动监测及抑振技术研究与应用605.6 细化应用场景三：实施集成客户的制造工程636高端装备行业工业互联网实践716.1 行业基本情况及生产特点716.2 行业对工业互联网实施的业务需求726.3 总体实施架构726.4 细节应用场景一：社会化协同研发与生产746.5 细化应用场景二：知识自动化776.6 细化应用场景三：高端装备的预测与健康管理(PHM)807结语827.1 发现837.2 建议837.3 展望841垂直行业工业互联网总体实施架构1.1工业互联网实施架构背景工业互联网项目的大规模启动与实施增加了探索工业互联网实施架构的必要性。工业互联网是面向制造业数字化、网络化、智

4、能化的广泛需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的载体。从前不久发布的工业互联网平台白皮书（2017版），就可以看到，工业互联网的功能复杂，具体体现在三个层面：边缘层、平台层和应用层（图1-1）。在实施工业互联网的项目中，以下几个因素的并发加剧了工业互联网实施架构制订的紧迫性：一是工业互联网实施规模急剧增加,实施节奏逐渐加快。工业互联网产业联盟从2016年2月成立到现在会员急剧增长到500多家。大部分企业都从不同程度上开展了工业互联网相关工作，大量和快速的实施落地急剧增加了投入产出与业务价值的评估难度，也增加了技术复杂性和系统融合难点。从数字

5、安全角度来看也增加了风险管控的强度。从可持续性角度来讲，物联网技术还没有成熟到物美价廉的程度。其相关硬件产品、软件平台和系统应用等的维护成本会成为大部分实施企业非常大的挑战。再者，工业互联网有关的标准协议、数据格式、考核指标等都快速演进。快速的进展和业务变化要求工业互联网的实施先驱企业们不断地更新解决方案来适应这些变化。工业收据建模和分析（机理Il模.机器学习.可视化）（M数据濡洗.tt.分析.可视化等）图1-1工业互联网平台功能架构工业安全防护二是垂直行业实施零散化、范围广：从垂直行业横向的角度看，很多在轻工家电、电子产品、工程机械、钢铁生产和高端设备制造等领域的企业都支持针对不同用户群体和

6、应用场景所投入的、相互独立的工业互联网实施项目。这些独立的项目在某个未来的时间点上需要总体实施架构来统筹、整合、持续演进和部署。从人才的角度来看，工业互联网的实施需要将不同行业和地区的人才组织在一个开放的知识框架内，使人才作为垂直行业工业互联网创新的核心动力之一，使跨地区、跨领域的创新型人才之间通过专业化、开放式的创新网络实现深度交互与智慧共享。工业互联网的实施架构能够让不同行业的人才看到自己的角度和位置，也为进一步提升指出方向。工业互联网实施架构需要从以下几个核心问题角度提供战略性指导：1 .工业互联网实施架构如何为企业提供框架模板，使工业互联网的实施与企业战略紧密对齐？2 .如何以业务产出

7、为驱动筛选出工业互联网优先应用的场景体系，使其投入和实施所产出的业务价值最大化？3 .如何在工业互联网实施架构的指导下，将垂直企业单独部署的工业互联网项目拓展和融合达到行业甚至跨行业的规模化？1.2 工业互联网实施架构定义工业互联网实施架构：是以工业互联网的业务产出为驱动、为制造业企业实现数字化、网络化和智能化的工业企业架构（BusinessOutcomeDrivenIndustrialEnterpriseArchitectureorBODIEA）。它是指导企业计划、部署和实施工业互联网功能架构的方法论。工业互联网实施架构基于工业互联网的应用场景，以制造型企业战略转型或过程生产结果为驱动，融合

8、工业互联网技术架构、数据架构和安全架构为决策者提供可执行的解决方案建议。在实施架构的指导下，企业领导可以根据企业或行业的业务场景来调整工业互联网相关政策、战略、技术和项目以实现业务产出。工业互联网实施架构包含6个组成部分（1）工业互联网的业务产出；（2）工业互联网应用场景；（3）工业互联网数据架构；（4）工业互联网实施功能架构；（5）工业互联网安全架构；和（6）工业互联网解决方案建议。其中，（4）和（6）在相应的白皮书中作详细解释。1.工业互联网的业务产出图1-2工业互联网实施架构工业互联网的业务产出：基于工业互联网应用的业务产出有两大类：（1）提质增效新增长；和（2）业务转型新收入。当前大部

9、分工业互联网的实施应用还属于提质增效类，而且这一类应用覆盖范围不断扩大，成为工业互联网应用的主要业务产出。比如从单一设备、单个场景的应用逐步向完整生产系统和管理流程过渡，最后将向产业资源协同组织的全局互联演进。在这个过程中数据分析程度不断加深，从以可视化为主的描述性分析，到基于规则的诊断性分析、基于挖掘建模的预测性分析和基于深度学习的指导性分析。根据机理及数据的不同要求，工业互联网的应用逐渐呈现差异化发展路径。其中设备、产品应用相对简单，机理较为明确，己可实现较复杂的智能应用，正步入决策性分析阶段，达到生命周期管理业务产出；企业生产与运营管理系统复杂度较高，深度分析面临一定挑战，当前从局部改进

10、向系统性提升迈进，最终达到企业提质增效；产业资源的协同目前还没有成熟的分析优化体系，主要依托工业互联网平台实现资源的汇聚和供需对接，当前从信息交互向资源优化配置演进，以达到产业的高效配置。而工业互联网的颠覆性应用是驱动制造型企业三化转型。不同于提质增效，工业互联网驱动模式转型的应用从技术颠覆和市场创新对企业的倒逼入手，快速熟悉掌握和熟练运营新兴的数字化、网络化和智能化技术，达到高效率、低成本的营运这些技术来应对市场的颠覆性挑战。比如说，企业利用工业互联网可以融合智能产品和智能服务打造新的生态商务模式和创建新的生态营收现金流。制造型企业也可以跨业形成新行业和新生态。工业互联网驱动的新型业务模式要

11、想盈利就必须做到低成本、高效率方法解决融合物理环境、通信、应用和数据分析的技术难点。工业互联网应用场景：工业互联网应用场景总体来看有5大类：提质增效新增长业务转型新收入一产品一痣一施一瑟一-数字安全一(1.生命周期管资产为核心CW协高共篁ciig产品为核心i工业行业x一设备图1-3垂直行业工业行业主要业务目标与场景（1）生命周期管理：聚焦产品和设备全生命周期流程入手，在平台中进行设计、生产、服务等数据的集成管理和优化应用，尤其对产品和设备进行实时洞察和本地化操作，使其利用率达到最佳、风险控制到最小和体验迭代最快；（2）过程优化：聚焦在智能设备群、产线、车间等工业现场，通过对实时生产数据的分析与

12、反馈来对整个生产过程进行优化；（3）决策优化：聚焦在企业运营层面，利用工业互联网平台来打通设计、管理、供应链等各环节数据，并基于大数据挖掘分析实现管理决策优化；（4）协同共享：聚焦在产业层面，将供需信息、制造资源、创新资源汇聚到平台中，通过基于数据分析的重新组织，实现资源优化配置与协同，产生新行业、新模式和新营收；（5）商务转型：聚焦在应用工业互联网驱动企业整体商务转型，包括工业互联网能力输出、物联商务新模式所产生的新营收和新盈利工业互联网解决方案架构：工业互联网解决方案架构用于指导行业和企业根据业务结构来设计、开发、配置和共享各类分项解决方案的范围和套件。这些分项解决方案套件包括三个方面：（

13、1）可配置的组件，包括硬件基础设施、软件平台、软件应用、用户网络资源、数据包和算法模块等；（2）可配置的技术，包括物联网技术、操作技术、信息技术、数据科学和互联网技术；和（3）可配置的场景范围，包括生产现场、工厂内部、工厂外部甚至行业间的资产配置、过程优化、决策优化、产品和设备的生命周期管理以及业务模式转型的各类工业场景范围。从这个角度来说，大型先导企业的工业互联网解决方案架构对行业和中小企业工业互联网的实施尤为重要。不同垂直行业和企业业务产出和场景决定了工业互联网解决方案架构的配置和内容。工业互联网解决方案是演进的领域。目前认识到的工业互联网解决方案分6大类：资产配置、过程优化、决策优化、商

14、务转型、生命周期管理和数字安全。如图13所示。工业互联网数据架构：工业互联网的信息架构为企业或行业实现战略转型或提高生产效率鉴定必要的数据与信息种类和分析方法。工业互联网信息架构主要用于指导生产现场、工厂内部和工厂外部如何计划和部署工业信息的生成、收集、筛选、安保、查询探访、分析、应用、连接交换、变现、归档和演进的整个生命周期，使得工业信息成为实现业务产出最大化、规模化的燃料。工业互联网的信息架构包含广泛数据领域，如工业物联网数据、工业生产操作数据、供应商数据、用户数据和企业数据等。其中企业数据包含财报数据如营收和成本、投入和产出。这些数据把生产现场、生产过程和业务产出有效地关联起来，为财务投

15、资部门提供财务分析的重要内容与手段。工业互联网实施功能架构：工业互联网实施功能架构是业务产出驱动的、为实现工业互联网功能的技术实施架构。它为工业互联网技术基础设施在开发中不断适应技术发展和业务变化需求而提供纲领性指导。工业互联网实施功能架构具体包括鉴定不同核心技术及其应用的场景、复用标准、实施方针、单件实施和配套实施方案、支撑性技术、政策和标准等内容。从实施功能上来看，工业互联网技术架构必须保障技术基础设施，使工业企业生产现场、工厂内部和外部得以有效连接，以实现设计、生产、管理和服务等不同环节的数据采集、集成、分析和应用，形成各类智能化应用服务，并能够借助工业微服务、图形化开发环境等方式进行工业经验知识积累、沉淀和复用，从而实现在服务水平、商业模式和生态构建等方面的跨越式提升。应用层一平台层一边缘层一业内 企彭卜工业软件智能 产品市场 用户协同ZilkSaaS工业网关IPC工业网关f智能化改造装备处理器Il执行蓼 机器设备成套智能装备T