制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合的“新基礎(chǔ)”

徐靖 李弘揚(yáng)

制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)加速融合正在引發(fā)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)變革，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)傳感器大量部署，工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)App、工業(yè)軟件的集成應(yīng)用不斷引發(fā)對(duì)工業(yè)云平臺(tái)的迫切需求，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP 化、無(wú)線化穩(wěn)步推進(jìn)，“云”“網(wǎng)”“端”正逐步成為制造業(yè)發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合已成為制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的“卡脖子”問(wèn)題。發(fā)展“新基礎(chǔ)”，既是加強(qiáng)工業(yè)2.0補(bǔ)課、3.0普及的現(xiàn)實(shí)需要，也是支持我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0示范發(fā)展的客觀要求。

制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合“新基礎(chǔ)”包括自動(dòng)控制與感知（一硬）、核心軟硬件（一軟）、工業(yè)云與智能服務(wù)平臺(tái)（一云）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（一網(wǎng)）、工業(yè)大數(shù)據(jù)（一要素）等新型基礎(chǔ)能力。

制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合“新基礎(chǔ)”是由“硬、軟、平臺(tái)、網(wǎng)、要素”等構(gòu)成的有機(jī)整體，就像由諸多人體器官組合在一起構(gòu)成的人體系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單地堆砌而是高度耦合。

自動(dòng)控制與感知是“神經(jīng)”

當(dāng)前， 工業(yè)控制技術(shù)在不斷進(jìn)步。例如生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)感測(cè)及回應(yīng)、不正確放置感測(cè)及校正性回應(yīng)等，正逐步向新型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及管控一體化系統(tǒng)集成等方向變革。一方面，新型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)更多地結(jié)合了集散控制系統(tǒng)（DCS）、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更為靈活、方便、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。另一方面，在自動(dòng)化生產(chǎn)的高端應(yīng)用上，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)將更加突出，以面對(duì)高集成設(shè)備和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)。從發(fā)展趨勢(shì)看，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器相互補(bǔ)充，從而推動(dòng)工業(yè)控制向更高層次提升。同時(shí)，隨著工業(yè)以太網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的深入發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)一步向分布式、模塊化、可重構(gòu)方向轉(zhuǎn)變。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是“骨干”

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)巨型且復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)制造生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)促進(jìn)機(jī)器、零部件、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品，以及人之間的互聯(lián)互通，驅(qū)動(dòng)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、開發(fā)制造、組織管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、市場(chǎng)營(yíng)銷等方面開展全向度創(chuàng)新，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的融合與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的協(xié)同發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快構(gòu)建工業(yè)全領(lǐng)域、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈聯(lián)通的骨架。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)融合專用協(xié)議局域網(wǎng)、基于通用TCP/IP協(xié)議的公共互聯(lián)網(wǎng)，以及藍(lán)牙、Zigbee、WiFi等無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通協(xié)作。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具體包括三個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)，一是工業(yè)異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)路的融合技術(shù)；二是工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、存取和利用技術(shù)；三是多系統(tǒng)集成技術(shù)。

工業(yè)云平臺(tái)是“心臟”

工業(yè)云平臺(tái)是高度集成開放和共享的服務(wù)平臺(tái)，是制造資源集聚、信息技術(shù)能力按需供給、基于數(shù)據(jù)分析提供智能化服務(wù)的新型工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。工業(yè)云平臺(tái)是數(shù)據(jù)、服務(wù)資源流動(dòng)的重要管道。一方面，工業(yè)云平臺(tái)可以為用戶提供高度集成的工業(yè)設(shè)計(jì)、加工工藝分析、裝配工藝分析、模具設(shè)計(jì)、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)與性能分析、電磁場(chǎng)模擬等服務(wù)，大幅縮短了產(chǎn)品升級(jí)換代周期；另一方面，工業(yè)云平臺(tái)打通MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、DMS（經(jīng)銷商管理系統(tǒng)）、PLM（產(chǎn)品生命周期管理）等工業(yè)信息系統(tǒng)，綜合集成工業(yè)企業(yè)訂單管理、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)備料等環(huán)節(jié)，降低了設(shè)計(jì)與制造成本。

工業(yè)云平臺(tái)有三方面特征。一是資源開放性。這是一個(gè)高度外向型的平臺(tái)，能夠最大化開放制造資源，為企業(yè)提供研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、銷售、使用等一體化制造資源和服務(wù)。二是資源集聚性。這是一個(gè)高度內(nèi)融型平臺(tái)，能夠吸收外部任何企業(yè)和個(gè)人的優(yōu)質(zhì)，并整合為一套結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容齊全的整體供給體系。三是資源按需配給性。圍繞客戶需求，工業(yè)云平臺(tái)隨時(shí)、隨地、隨需柔性組織相關(guān)資源，為用戶提供定制化服務(wù)。

工業(yè)大數(shù)據(jù)是“血液”

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指利用先進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)深度挖掘工業(yè)價(jià)值鏈設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，促進(jìn)工業(yè)系統(tǒng)具備展示、感控、診斷、預(yù)測(cè)、決策等智能化功能的。工業(yè)大數(shù)據(jù)是推動(dòng)制造業(yè)價(jià)值提升、持續(xù)高端發(fā)展的養(yǎng)料。通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)的全生命周期采集、挖掘和應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)器彈性控制、運(yùn)營(yíng)管理優(yōu)化、生產(chǎn)協(xié)同組織與商業(yè)模式創(chuàng)新，推動(dòng)制造業(yè)智能化發(fā)展。

工業(yè)大數(shù)據(jù)的累積主要源起于信息管理系統(tǒng)、生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備和外部環(huán)境等三方面。其中信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括CRM、ERP、MES、PLM等；生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)主要包括由智能傳感器采集得到的生產(chǎn)線設(shè)備、機(jī)器、產(chǎn)品等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；外部環(huán)境數(shù)據(jù)是指來(lái)源于用戶、市場(chǎng)、供應(yīng)商等方面的信息數(shù)據(jù)。

核心工業(yè)軟件是“靈魂”

工業(yè)軟件指用于工業(yè)領(lǐng)域，為提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、生產(chǎn)管理水平和工業(yè)裝備性能的軟件，主要分為兩類。

一是植入到硬件產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備之中的嵌入式軟件，可以被細(xì)分為操作系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)和開發(fā)工具、應(yīng)用軟件等，嵌入式軟件被植入到硬件產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化、智能化的控制、監(jiān)測(cè)和管理。

二是貫穿于生產(chǎn)制造進(jìn)行業(yè)務(wù)管理的，各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ玫墓こ誊浖?。一類是?duì)從產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品流通等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理的產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（PLM）；另一類是用于生產(chǎn)和管理過(guò)程的智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理和控制的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助分析（CAE）、輔助工藝（CAPP）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等軟件。

面向工業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用軟件是智能制造發(fā)展的關(guān)鍵支撐。以操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、工業(yè)云和工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐軟件為代表的基礎(chǔ)軟件，是各種工業(yè)設(shè)備和軟件服務(wù)開發(fā)和運(yùn)行的基礎(chǔ)和平臺(tái)，支撐智能制造發(fā)展的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈圍繞其打造，生態(tài)體系依托其構(gòu)建，創(chuàng)新應(yīng)用基于其開發(fā)和部署。