bob综合体育ios:2022年想法与机会思考之工业互联网(中)

2024-03-28 06:55:32 | 来源:bob体育怎么下载 作者:bob综合最新版

  在山东省新旧动能转换的关键节点,山东移动与浪潮建立5G战略合作。双方以5G智慧园区为切入点,通过覆盖5G企业专网,并搭建MEC边缘计算,打造新型智慧园区。同时,拓展基于5G在高端服务器制造领域的应用,打造5G智慧工厂样板间。

  新型ICT基础设施包括5G网络、边缘计算平台、视频网联平台,并基于基础设施打造智能巡检、AGV调度系统、一体化智能运营管理系统三大场景。

  其中,5G+AGV车改变AGV原有的WIFI连接方式,依托厂区5G专网,解决AGV小车、叉车的跨区域运输的网络切换问题,目前单线的运输效率较以往提升约60%,同时利用5G低时延特性控制AGV,单个产线辆AGV小车有序稳定运行,工厂整体运输能力较以往提升约2-3倍。

  借助5G高带宽、低时延的特性,这只机械臂不仅可以完成流水线作业,还可以通过边缘计算及高清视频监控,根据不同服务器型号和用户需求,实现视频智能识别和动态适配,达到柔性生产要求,满足不同客户的定制化需求。

  在产品质检方面,浪潮工厂和山东移动正基于5G、边缘计算、视觉质检平台,对产线服务器散热器、CPU弯针、贴牌标识等内容实现自动质检,人力成本可降低80%,同时有效提升质量稳定性和质检准确度。

  其中,通过5G+巡检机器人,将机器人管理和DIAG系统部署在边缘侧,通过5G网络回传实时高清巡检画面、设备信息、环境信息、系统交互等,判断现场产品是否与DIAG系统的产品信息一致,防止遗漏,对DIAG系统熟化完成的合格产品,及时提醒解绑下架。

  项目经过一年多的探索实践,打造了“基于边缘云的星火有机硅5G+智慧工厂应用”,项目基于中国电信优势的5G云网融合和创新能力,综合运用5G、物联网、人工智能、边缘计算和大数据等技术,围绕企业的安全、质量和效率三大领域的核心诉求,形成了包括5G数字孪生工厂、5G MEC企业专网、5G近红外质量检测、5G摄像头移动监控、5G安防监测、NB在线G无人机送样在内的十大场景的应用,促进了化工企业数字化和智能化,能够有效提升化工企业的职工人身安全保障、质量管控和生产效率,降低工人劳动强度和企业用工成本。

  l 5G网络建设:2019年,九江电信在星火厂区完成5G网络建设,在厂区内建设了6个宏站和2个室分站,满足了星火园区的5G网络全覆盖,5G大流量、低延时、大接入的技术能力,为实现企业的专网建设、质量的在线检测、人员设备环境的实时监测、多路高清视频的实时传输、生产数据的实时上传等提供了优质网络保障。

  l 5G+MEC的部署:在厂区提前部署了5G+MEC,将5G核心网的部署能力下沉到星火园区,通过5G MEC的部署,将5G、4G、NB等运营商网络与企业工业内网深度融合,满足智慧工厂全场景安全连接的需要,同时实现企业数据不出厂区,保证工业生产数据安全;MEC部署专属应用算法,本地应用端到端时延降低到20ms以下,有效地保障了无人机、机器人以及视频AI分析的应用。

  l 搭建数字孪生工厂平台:通过数字孪生技术,打造集数字孪生可视化、运营管理可视化和业务管理可视化于一体的“5G+智能化工”应用平台。通过5G工业网关、智能手环、5G摄像头、5G无人机实现对工厂人、机、物的数据采集,以此为基础叠加大数据应用构建全新、全要素数字孪生工厂平台,形成装置运行的可视化管理和维护、安全生产的实时化监测和管控、生产作业的智慧化等方向的AI安防检测、在线设备监测、巡送检无人机、巡检机器人等十大场景应用。

  ➢通过MEC实现5G、4G、NB等运营商网络与企业工业内网深度融合,支持4G/5G/WiFi等多种制式,为企业全场景连接提供保障,满足智慧工厂全场景安全连接的需要;同时,通过MEC更靠近用户侧部署,一方面从物理和网络层面解决了时延问题,另一方面将内容与计算能力下沉,将业务本地分流,内容本地缓存,本地应用端到端时延降低到20ms,为更多低时延场景应用提供网络保障;通过UPF下沉将运营商网络与企业内网深度融合,实现企业工业数据及大量视频数据本地化处理,实现企业数据不出厂区,保证工业生产数据安全,为企业的信息安全提供保障。

  ➢利用大数据模型算法,对化工装置在生产过程中产生的多维度海量数据进行综合分析,精准研判出化工装置的运行状态和运行趋势,并将化工装置的运行状态和趋势简化为一张图,如下图所示,通过图中状态点的移动范围即可实时反映出化工装置的健康情况,同时分析结果实时在数字孪生平台中进行可视化呈现,维护作业人员根据视图可快速、准备地定位出存在问题的装置,同时通过健康趋势的研判也提高了装置/设备的预测性维护率,保证化工装置安全稳定地运行。

  ➢通过5G工业网关、NB智能手环、高清摄像头等载体对工厂人、机、物等多要素进行数据采集和汇聚,形成企业生产数据中心,并通过数字孪生技术将生产过程中的各类实时数据与分析数据精准地映射到厂区的三维仿真地图,实现了工厂生产、管理、运营的可视化,极大地提升了企业生产效率,管理成本降低了20%以上。

  ➢采用近红外光谱技术,通过将近红外探针置于化工生产过程中的反应釜、管道、罐体中形成近红外光谱图像,利用5G大带宽、低时延的特性,在边缘侧进行图谱分析,在线判断生产过程中成品的质量,大大地缩短产品检测时间,有效地保证了产品质量的稳定性。

  ➢针对化工企业安全生产,通过自研视频AI算法,并与5G MEC技术相结合,在边缘侧对摄像头采集的视频画面进行实时化分析,对于厂区内出现违规作业行为(如未戴安全帽、未穿防护服、发生烟火等)即时进行多渠道的告警(平台、短信和现场声光),实现化工园区安防监测的实时化和闭环化管理,有效地降低违规行为80%以上。

  ➢利用5G技术,实现无人机、机器人的自动化控制,并以此为载体,利用5G无人机实现样品的自动化送检,改变了以往“人骑车”的送检模式,将送检间隔从4小时缩短到1小时。同时,通过结合5G机器人对厂区内的化工管廊、塔釜等装置进行空地一体化的巡检,减少人工巡检的“死角”,提高巡检覆盖率。

  通过一期项目的落地实施使星火有机硅预防性维修率提升80%、生产管理成本降低20%、样品送检效率提升75%。在工艺安全预判效率提升、生产管理成本降低、产品送检效率、违规行为减少等方面取得实效,有效地提升企业的作业安全、质量管控和生产效率,降低工人劳动强度和企业用工成本。

  工业互联网产业链主要由网络层、边缘层、IaaS层、平台层(工业PaaS)、应用层(工业SaaS)以及下游应用企业组成,分别处于产业链的上、中、下游,也构成了工业互联网的网络、平台、安全三大体系。上游主要提供传感环境、网络等基础保障,包括传感器、控制器、工业级芯片、智能机床、工业机器人、网络等,代表企业有思科、中兴、华为等;中游主要为工业互联网提供开发环境、运营环境、软件应用和安全保障等,具体涉及工业互联网平台、工业软件、云计算、数据中台、边缘计算服务等,代表企业有航天云网、用友网络、华为等;下游主要为在工业设备企业中应用的典型工业互联网场景,如高耗能设备,通用动力设备、新能源设备、高价值设备等全面系统性优化场景。工业智能设备、工业自动化与边缘计算、网络和标识、平台、工业软件及APP产品、工业互联网安全和相关服务的企业

  通用装备是指工厂内用于切割、成型、加工、搬运等,用于生产过程的行业通用装备。主要有:数控机床、工业机器人、增材设备、搬运设备等。

  根据行业目录,可归为通用设备的还有:锅炉及原动机(锅炉、内燃机、汽轮机、水轮机),金属加工机械(机床、铸造机械、切割及焊接机械、机床附件),起重运输设备,泵、阀门、压缩机及类似机械(泵及真空设备、气体压缩机、阀门及旋塞、液压及气压动力机械),轴承、齿轮、传动和驱动部件(轴承,齿轮、传动和驱动部件),烘炉、熔炉和电炉,风机、衡器、包装设备(风机及风扇,气体、液体分离及纯净设备,制冷及空调,风动及电动工具,喷枪及类似器具,包装专用设备,衡器),通用零部件(金属密封件,紧固件及弹簧)等。

  目前来看,大部分通用设备需要再数字化,预计的增量将主要在数控机床、工业机器人、增材设备、搬运设备。

  根据行业目录,可归为专用设备的还有:矿山、冶金、建筑专用设备(采矿、采石设备,石油钻采专用设备,建筑工程用机械,建筑材料生产专用机械,冶金专用设备);化工、木材、非金属加工专用设备(炼油、化工生产专用设备,橡胶加工专用设备,塑料加工专用设备,木材加工机械,模具制造,其他非金属加工专用设备);食品、饮料、烟草及饲料生产专用设备(食品、饮料、烟草工业专用设备,农副产品加工专用设备,饲料生产专用设备);印刷、制药、日化生产专用设备(制浆和造纸专用设备,日用化工专用设备,制药专用设备,照明器具生产专用设备,玻璃、陶瓷和搪瓷制品生产专用设备、其他日用品);纺织、服装和皮革工业专用设备(纺织专用设备,皮革、毛皮及其制品加工专用设备,缝纫机械,其他服装加工专用设备);电子和电工机械专用设备(电工机械专用设备,电子工业专用设备);其他机械(武器弹药制造,航空、航天及其他专用设备制造);农林牧渔专用机械(拖拉机、机械化农业及园艺机械,营林及木材采伐机械、畜牧机械,渔业机械,农林牧渔机械配件)。

  智能仪器仪表用于工业生产中的检测、分析、实验、测量的数字化仪器仪表,主要有分析仪器、检测装置、测量仪器、实验器材,导航设备、汽车仪表、地质勘探。

  仪器仪表是多种科学技术的综合产物,品种繁多,使用广泛,而且不断更新,有多种分类方法。按使用目的和用途来分,主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。

  属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器,分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象海洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强,批量较大,或为仪器仪表工业所必需的基础。

  传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

  传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

  传感器的性能涉及两个方面,第一是单个传感器的精确度,第二是能否做到多种数据的融合,通过多种数据能够算出一些东西来,产生新的性能,新的数据。在下一代传感器方面,有几个关键的方向:第一,就是组合传感器的形式。第二,它需要有一定的性能,同时有较低的功耗,当然尺寸跟成本都还是有一定要求。第三,封装技术将不同功能的器件封装在一起。

  工业控制是指DCS、SCADA等拥有数据采集、分析、控制等功能的工控产品,不含变频器等工业执行器

  监控和数据采集系统(SCADA),SCADA系统是高分布式系统,经常用于控制地理上分散的资产,其中集中的数据采集和控制至关重要,可分散在几千平方公里。

  分布式控制系统(DCS),DCS集成为一个控制架构,包含监督多个集成子系统的监督级别的控制它们负责控制本地化流程的细节。DCS广泛地在基于过程的行业。

  边缘计算(MEC)是用于工业领域、在边缘侧融合网络、计算、存储、应用能力产品、现阶段多以功能模块的形态存在。

  边缘计算,是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间,或处于物理实体的顶端。

  工业互联网从整体网络体系目标框架分为三个层次,分别为网络互联体系、地址与标识解析体系和应用支撑体系。

  光网络(Optical Network)通常是指采用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者局域网。光网络技术不仅仅表示将数据简单的通过光纤进行传输,而是指在光纤这个基础的传输媒质上,利用先进的光电控制技术实现多节点网络互联和灵活调度,以使得网络具有天然的高带宽、低时延、低损耗、易运维、抗干扰的传输特点的网络技术。

  工业光网是采用光网络技术互联工业企业全生产要素的组网形式,采用光纤作为传输媒质,属于工业互联网中有线网络。

  工业光网不只是将工业以太网或工业总线简单承载在光纤中进行传输,而是采用已在公用电信网络中广泛应用的光网络技术,如PON、OTN技术等,为用户提供兼具保障性和扩展性的光网组网方案。企业可以通过建设一张全光网实现工业网络的生产控制、厂区监控、办公业务的统一接入等,完成人、机、物的全面互联。此外,还可以按照发展需要将工业光网与工厂内现有网络相结合,实现工业光网与工业以太网、5G、WIFI等网络技术的融合组网。

  工业OTN 设备可以部署于工业园区网络中的园区骨干网,用于连接园区云基础设施、园区公共服务网络和企业生产网络,此外还可通过部署OTN 网络实现不同园区的互联互通以及园区到公有云/公共客户网络的连接。

  工业PON 设备可以部署于企业车间级和工厂级,用于承载企业的生产、监控和办公业务。此外还可以通过在车间级部署工业PON设备实现工业协议的转换,为不同类型的现场级设备、传感器与企业信息管理和云服务平台之间提供基于标准化统一协议的业务承载能力。

  标识解析是指通过给对象赋予标识和解析系统,实现供应链和企业系统对接的核心基础设施、服务、应用。

  工业互联网标识解析体系是工业互联网重要的网络基础设施,是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽,其作用类似互联网的域名系统。工业互联网标识解析体系通过赋予每一个实体物品(产品、零部件、机器设备等)和虚拟资产(模型、算法、工艺等)唯一的“身份证”,实现全网资源的灵活区分和信息管理,是实现工业企业数据流通、信息交互的关键枢纽。

  工业互联网标识解析体系的核心包括标识编码、标识解析系统和标识数据服务。其中:1、标识编码:机器、物品的“身份证”。2、标识解析系统:利用标识,对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询,是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理和智能化服务的前提和基础。3、标识数据服务:能够借助标识编码资源和标识解析系统开展工业标识数据管理和跨企业、跨行业、跨地区、跨国家的数据共享共用。

  全球有多个根节点,每一个根节点都是独立、平等的。每个根节点都是由MPA(Multi-Primary Administrator)多组管理者来负责。目前全球一共有9+1个MPA负责整个DOA/Handle根区的共同管理,面向全球范围不同国家、不同地区提供根区数据管理和根解析服务。

  中国MPA联合体是DONA的四个创始人之一。2014年由国家工业信息安全发展研究中心牵头,联合北京中数创新科技有限公司以及北京西恩多纳信息技术有限公司,成立了MPA的联合体,在中国推动DOA技术的发展。中国管理的权限包括86和108开头的前缀,负责中国全球根节点的管理建设、技术研发、运营、二级节点建设和应用推广。

  研发设计软件是指用于提升企业在产品研发工作领域的能力和效率的软件产品:1.计算机辅助设计,即CAD软件,汽车行业最常见的就属UG和CATIA,其他的还有SOLIDWORKS,Pro/E等;2.计算机辅助工程,即CAE软件。CAE软件就比较熟悉了,经常接触的就有hyperworks,nastran,abaqus,,ANSA,ANSYS...3.计算机辅助制造,即CAM软件。一般指CAPP(计算机辅助工艺过程设计),NC编程等,但实际含义可能还更广泛一些。4.产品全生命周期管理,缩写PLM(Product Life-Cycle Management,PLM)。PLM指从人们对产品的需求开始,到产品淘汰报废的全部生命历程。PLM主要包含三部分,即CAX软件(产品创新的工具类软件)、cPDM软件(产品创新的管理类软件,包括PDM和在网上共享产品模型信息的协同软件等)和相关的咨询服务。这个常听到的就是西门子的PLM软件。5.电子设计自动化(EDA)。EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。Protel、Altium Designer、Protel、Altium Designer、PSPICE、multisim12(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。这些工具都有较强的功能,一般可用于几个方面,例如很多软件都可以进行电路设计与仿真,同时还可以进行PCB自动布局布线,可输出多种网表文件与第三方软件接口。

  应用的生产控制软件有:制造企业生产过程执行管理系统(MES);生产规划与排程系统(APS);WMS是仓库管理系统(Warehouse Management System)的缩写,仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能,对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统,有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程,实现或完善企业的仓储信息管理;生产设备和工位智能化联网管理系统(DNC)、生产数据及设备状态信息采集分析管理系统(MDC)、制造过程数据文档管理系统(PDM)、工装及刀夹量具智能数据库管理系统(Tracker)、NC数控程序文档流程管理系统(NC Crib)等等。

  业务管理软件是指用于提升企业的管理质量水平和运营效率的软件产品:企业资源计划管理系统(ERP);顾客关系管理软件(CRM);SCM(Supply Chain Management)供应链管理,SCM(Supply Chain Management)就是对企业供应链的管理,是对供应、需求、原材料采购、市场、生产、库存、定单、分销发货等的管理,包括了从生产到发货、从供应商的供应商到顾客的每一个环节;EAM是Enterprise Asset Management 的缩写,EAM系统是指企业资产管理系统。EAM系统是在资产比重较大的企业,在资产建设、维护中减少维护成本,提高资产运营效率,通过现代信息技术减少停机时间,增加产量的一套企业资源计划系统

  工业互联网平台及APP是指支持制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台及承载的APP。

  云服务是基于互联网的相关服务的增加、使用和交互模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。云服务指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。云计算(Cloud Computing)是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、效用计算(Utility Computing)、网络存储(Network Storage Technologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)内容分发网络(Content Delivery Network)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

  工业APP是基于工业互联网平台,承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,是工业技术软件化的重要成果。工业APP的本质是工业知识的沉淀、复用与重构,其根本价值是解决工业应用问题。

  工业互联网安全是工业生产运行过程中的信息安全、功能安全和物理安全的通称,涉及工业互联网领域各个环节,其核心任务为通过监测预警、应急响应、检测评估、攻防测试等手段确保工业互联网健康有序发展。

  在收集数据的过程中,成本是一个很大的问题。「数字化改造都是需要钱的,安装传感器、加装数采的盒子、数据通讯……都需要钱,大量投入数字化的东西拿出来的数据有没有用?不知道,所以现在中国的制造业企业这么困难的情况下做这样大量的投资很多时候是难的。」

  另外,在工业领域,人们不需要设备正常的数据,而是需要异常的数据,后者在历史数据中只占非常少的比例,一台设备在它的使用周期里只坏过几次,在不同设备不同技术不同场景下,差异化让工业智能受到很大挑战。

  “一硬(工业控制)+一软(工业软件)+一网(工业网络)+一安全(工业信息安全)”等四大技术是工业互联网的基础技术。

  当前,国内领先工业互联网平台基本上都是建立在国外基础产业体系之上,工业互联网平台所依赖的“一硬+一软+一网+一安全”等产业链主要掌控在别人手里。数据显示:我国95%以上的高端PLC、工业网络协议市场被GE、西门子、罗克韦尔、施耐德等国外厂商垄断,和利时、浙大中控、南京科远、福大自动化等本土品牌主要集中在国内中低端工业控制系统市场。

  我国90%以上的CAD、CAE、MES、PLM高端工业软件市场被SAP、西门子、达索、PTC等国外厂商垄断,用友、金蝶、浪潮等一批本土优秀企业的工业软件多集中于经营管理类,与工业场景、行业经验结合不足。受此制约工业互联网数据库安全、数据传输安全、数据权益安全等信息安全及相应的产业安全更为滞后。工业互联网基础技术空心化严重。

  工业互联网平台建设有四大关键技术,分别为边缘智能、工业大数据分析、工业机理建模和工业应用开发。我国这四大关键技术瓶颈突出。

  第一,边缘智能方面,国外厂商设备数据不开放、接口不统一,因此设备的数据兼容性差、采集门槛高、采集难度大,我国80%的平台连接的设备协议种类不足20种。

  第二,工业大数据分析方面,标准化、低成本的解决方案缺乏,数据分析方案成本高,开发周期长,复制推广难,我国83%的平台提供的分析工具不足20个,东方国信、昆仑数据等企业正加快研制钢铁、石化、汽车等行业的大数据分析平台和工具。

  第三,工业机理建模方面,我国缺乏通用方法、基础工具、开放接口等标准,工业机理转换成可供开发者调用的微服务模块仍有很长的路要走,行业机理沉淀能力极其薄弱,我国68%的平台提供的工业机理模型不足20个。

  第四,工业APP开发方面,我国工业APP标准制定滞后,工业APP微服务组件颗粒度难以界定,工业APP开发进程缓慢,据不完全统计,我国工业APP数量不超过20000个,尤其是杀手级工业APP严重不足,远远难以满足企业上云需求。

  “开源平台+开源社区”是工业互联网关键核心技术创新生态的核心,是工业互联网平台的杀手锏技术。我国工业互联网发展中,这两个方面的建设基本上是空白。

  其一,开源平台(通用PaaS)严重依赖国外。航天云网、海尔COSMO、树根互联、东方国信等国内领先跨行业、跨领域工业互联网平台的通用PaaS平台基本采用CloudFoundry、OpenShift、Kubernetes等国外开源软件。

  其二,开源社区建设更是空白。西门子、GE、PTC等国外领先平台企业积极参与和主导各种开源社区建设,我国针对工业互联网平台的开源社区建设尚属空白,严重制约了工业互联网平台建设和工业APP培育。

  年收入在30-100亿的企业,这类企业适合局部优化,而不是全部工业互联网化;年收入100-300亿的智能制造企业,更适合智能化应用和接入工业互联网改造。

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