工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)體系與關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的一種結(jié)果。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是通過(guò)開(kāi)放的、全球化的工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接和融合起來(lái)，高效共享工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的各種要素資源，從而通過(guò)自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)方式降低成本、增加效率，幫助制造業(yè)延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的一種結(jié)果。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是通過(guò)開(kāi)放的、全球化的工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接和融合起來(lái)，高效共享工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的各種要素資源，從而通過(guò)自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)方式降低成本、增加效率，幫助制造業(yè)延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

隨著制造業(yè)數(shù)字化水平的逐步提高，智能制造得到了快速發(fā)展，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在全世界范圍內(nèi)迅速興起。目前，全球制造業(yè)龍頭企業(yè)、ICT領(lǐng)先企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)主導(dǎo)企業(yè)基于各自優(yōu)勢(shì)，從不同層面與角度搭建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)雖發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但均有迅速擴(kuò)張的趨勢(shì)，正積極探索技術(shù)、管理、商業(yè)模式等方面規(guī)律，并取得了一些進(jìn)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是智能制造的核心技術(shù)之一，對(duì)智能制造的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。各國(guó)政府都將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)作為戰(zhàn)略發(fā)展的重中之重。美國(guó)在先進(jìn)制造國(guó)家戰(zhàn)略中，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為重點(diǎn)發(fā)展方向，德國(guó)工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略也將推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化制造作為核心。GE、西門子、達(dá)索、PTC 等國(guó)際巨頭也紛紛布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

與此同時(shí)，2018年7月，信息化部印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及推廣指南》和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)評(píng)價(jià)方法》。2019年1月18日，工信部已印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及推廣指南》。3月，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”成為“熱詞”并寫入《2019年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》。發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)智能制造的必然要求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其層次結(jié)構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（industrial internet）概念最初由通用公司提出，它集成了大數(shù)據(jù)技術(shù)和各類分析工具，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)設(shè)備連接起來(lái)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將能快速適應(yīng)不同任務(wù)的人工智能模型應(yīng)用于分布式系統(tǒng)，通過(guò)云計(jì)算優(yōu)化控制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化，其核心含義與德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”、中國(guó)提出的“中國(guó)制造2025”相同，即借助飛速發(fā)展的信息技術(shù)，在更高的層次將生產(chǎn)所涉及到的離散信息聯(lián)結(jié)起來(lái)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高智能制造水平。

工業(yè)革命以來(lái)，機(jī)器生產(chǎn)取代人力，大規(guī)模工廠化生產(chǎn)取代個(gè)體工場(chǎng)手工生產(chǎn)。傳統(tǒng)手工生產(chǎn)時(shí)，人通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等方式感知生產(chǎn)要素信息，在大腦中對(duì)信息進(jìn)行整合、分析，以生產(chǎn)需求為驅(qū)動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)要素進(jìn)行配置，從而滿足生產(chǎn)要求。進(jìn)入機(jī)器大生產(chǎn)時(shí)代以來(lái)，生產(chǎn)分工越來(lái)越細(xì)致，一種產(chǎn)品往往是多家工廠共同協(xié)作生產(chǎn)而來(lái)。生產(chǎn)設(shè)備的大幅度增加，導(dǎo)致生產(chǎn)涉及到大量的生產(chǎn)要素。同時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備朝著精密化、智能化的方向發(fā)展，描述單一設(shè)備的狀態(tài)需要大量的信息，因此，傳統(tǒng)的通過(guò)人的知覺(jué)感知全部生產(chǎn)要素是十分困難的。此外，生產(chǎn)要素之間通常是跨越空間和時(shí)間的，人們感知到的信息通常具有局限性和延遲性，基于感知到的信息制定的決策，通常不是全局最優(yōu)的策略。

隨著智能傳感器的廣泛應(yīng)用，人們可以實(shí)時(shí)感知離散的生產(chǎn)要素信息。而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，能將這類信息在云平臺(tái)上進(jìn)行整合、分析，來(lái)優(yōu)化制造過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也就應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能傳感器，實(shí)時(shí)感知生產(chǎn)要素信息，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行分析、優(yōu)化，然后對(duì)生產(chǎn)要素進(jìn)行最優(yōu)化配置，從而實(shí)現(xiàn)智能制造。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)可以分為4層，如圖1所示。主要包含邊緣層、平臺(tái)層、應(yīng)用層以及IaaS層。其中，邊緣層解決數(shù)據(jù)采集的問(wèn)題，其通過(guò)大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；工業(yè)PaaS層解決工業(yè)數(shù)據(jù)處理和知識(shí)積累沉淀問(wèn)題，依賴大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，提供最優(yōu)策略，形成開(kāi)發(fā)環(huán)境，與之前不同的是會(huì)有云化的軟件的應(yīng)用；應(yīng)用層解決工業(yè)實(shí)踐和創(chuàng)新的問(wèn)題，主要面向特定工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)全社會(huì)資源推動(dòng)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和最佳實(shí)踐的模型化、軟件化、再封裝（即工業(yè)APP），用戶通過(guò)對(duì)工業(yè)APP的調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)特定制造資源的優(yōu)化配置；IaaS層通過(guò)虛擬化技術(shù)將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源池化，向用戶提供可計(jì)量、彈性化的資源服務(wù)。

圖1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及其基礎(chǔ)、核心與關(guān)鍵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能制造中應(yīng)用的具體形式。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，不僅能將原材料、產(chǎn)品、智能加工設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、工人、供應(yīng)商和用戶緊密聯(lián)系起來(lái)，而且能利用跨部門、跨層級(jí)、跨地域的互聯(lián)信息，以更高的層次給出最優(yōu)的資源配置方案和加工過(guò)程，提升制造過(guò)程的智能化程度。

?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集，一方面，隨著加工過(guò)程和生產(chǎn)線精益化、智能化水平的提高，必須從多角度、多維度、多層級(jí)來(lái)感知生產(chǎn)要素信息，因此，需要廣泛部署智能傳感器，來(lái)對(duì)生產(chǎn)要素進(jìn)行實(shí)時(shí)感知。另一方面，人腦可以實(shí)時(shí)高效地處理相關(guān)聯(lián)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，并迅速生成生產(chǎn)要素的屬性信息，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也需要進(jìn)行高效的海量、高維、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，形成單一生產(chǎn)要素的準(zhǔn)確描述，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)跨部門、跨層級(jí)、跨地域生產(chǎn)要素之間的關(guān)聯(lián)和互通。

?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心是平臺(tái)。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，通常是人基于感知到的信息，通過(guò)數(shù)學(xué)原理、物理約束、歷史經(jīng)驗(yàn)等總結(jié)、推理，最終形成一系列的決策規(guī)則和方法，用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程。而進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以來(lái)，極大的擴(kuò)展了生產(chǎn)要素分布的層次和廣度，生產(chǎn)要素之間的聯(lián)系紛繁復(fù)雜，難以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)或者物理模型進(jìn)行描述，而對(duì)于新模式的生產(chǎn)場(chǎng)景和個(gè)性化的生產(chǎn)需求，難以顯性、直接地從歷史經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出決策規(guī)則，因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心是利用大數(shù)據(jù)、人工智能等方法，從海量高維、互聯(lián)互通的工業(yè)數(shù)據(jù)中，挖掘出隱藏的決策規(guī)則，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在通用PaaS架構(gòu)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)PaaS層的構(gòu)建，為工業(yè)用戶提供海量工業(yè)數(shù)據(jù)的管理和分析服務(wù)，并能夠積累沉淀不同行業(yè)。不同領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等資源，實(shí)現(xiàn)封裝、固化和復(fù)用，在開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境中以工業(yè)微服務(wù)的形式提供給開(kāi)發(fā)者，快速構(gòu)建定制化工業(yè)APP，打造完整、開(kāi)放的工業(yè)操作系統(tǒng)。

?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的關(guān)鍵是應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是以需求驅(qū)動(dòng)的、面向用戶的平臺(tái)。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的使用對(duì)象是人，其最終推送的決策，必須是人可以直觀接收和理解的；另一方面，對(duì)于用戶不同的要求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要基于新模式的生產(chǎn)場(chǎng)景和個(gè)性化的生產(chǎn)需求，利用數(shù)據(jù)分析方法，推送定制化的決策方案。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過(guò)自主研發(fā)或者是引入第三方開(kāi)發(fā)者的方式，以云化軟件或工業(yè)APP形式為用戶提供設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一系列創(chuàng)新性應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值的挖掘和提升。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)體系與關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能感知與生產(chǎn)相關(guān)的原材料、產(chǎn)品、智能加工設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、工人、供應(yīng)商和用戶信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，并利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為智能制造提供決策支持，最終利用工業(yè)APP推送給用戶和各智能設(shè)備。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系包括4個(gè)部分：①全面互聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng)信息感知技術(shù)；②信息傳輸技術(shù)；③數(shù)據(jù)分析平臺(tái)；④工業(yè)APP開(kāi)發(fā)技術(shù)。

1、信息感知技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)跨部門、跨層次、跨地域、跨領(lǐng)域的工業(yè)系統(tǒng)信息全面感知，因此，數(shù)據(jù)采集要以自感知技術(shù)為主，同時(shí)，需要研究多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將多來(lái)源、多形式的數(shù)據(jù)整合，來(lái)準(zhǔn)確描述生產(chǎn)要素狀態(tài)。然而，邊緣層數(shù)據(jù)采集困難重重。

首先，工廠里有許多性能參差不齊的老舊設(shè)備沒(méi)有配置傳感器，如何將老舊設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，采集到聾啞設(shè)備的數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵；其次，隨著加工過(guò)程和生產(chǎn)線精益化、智能化水平的提高，必須從多角度、多維度、多層級(jí)來(lái)感知生產(chǎn)要素信息，因此，需要廣泛部署智能傳感器，來(lái)對(duì)生產(chǎn)要素進(jìn)行實(shí)時(shí)感知。而傳感器、儀表或PLC控制器往往來(lái)自不同廠商，所支持的通訊協(xié)議也不同，如何將不同傳感器信息進(jìn)行整合同樣非常重要。此外，車間面積廣設(shè)備量多，傳統(tǒng)人員巡檢模式效率低、速度慢，如何對(duì)設(shè)備及人員進(jìn)行遠(yuǎn)程管理也是邊緣層需要解決的問(wèn)題。因此，可以理解邊緣層的3個(gè)要點(diǎn)：

（1）設(shè)備接入——對(duì)海量設(shè)備進(jìn)行連接和管理；

（2）協(xié)議解析——利用協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和互操作；

（3）邊緣數(shù)據(jù)處理——通過(guò)運(yùn)用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)緩存等預(yù)處理以及邊緣實(shí)時(shí)分析，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)載和云端計(jì)算壓力。

為了解決上述問(wèn)題，以研華WISE-PaaS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)為例，如圖2所示，介紹工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案。

圖2 研華WISE-PaaS 2.0架構(gòu)

在邊緣層，研華WISE-PaaS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)提供WebAccess、WISE-PaaS/EdgeSense、WISE-PaaS/VideoSense解決方案。以工廠應(yīng)用較多的WebAccess來(lái)講，其中包括SCADA、EdgeLink等，其幫助用戶解決工廠訊息孤島、改善制造流程，省時(shí)、省力、省成本的同時(shí)，向下可連接多種品牌的控制設(shè)備與儀器，向上整合至數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與MES，無(wú)縫整合MES和SCADA系統(tǒng)，可讓雙方都能靈活運(yùn)用各種資源，優(yōu)化工廠制造流程并落實(shí)實(shí)時(shí)、可視又無(wú)紙化的生產(chǎn)管理，提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2）信息傳輸技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要完成工業(yè)數(shù)據(jù)集成、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與傳輸。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層主要負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息，分為有線傳輸和無(wú)線傳輸兩大類，其中無(wú)線傳輸是物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用。無(wú)線傳輸技術(shù)按傳輸距離可劃分為兩類：一類是以Zigbee、WiFi、藍(lán)牙等為代表的短距離傳輸技術(shù)，即局域網(wǎng)通信技術(shù)；另一類則是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)），即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。

傳感器和設(shè)備信息需要通過(guò)各種不同的協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入的。協(xié)議轉(zhuǎn)換分為兩個(gè)方面：一方面運(yùn)用協(xié)議解析、中間件等技術(shù)兼容ModBus、OPC、CAN、Profibus等各類工業(yè)通信協(xié)議和軟件通訊接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)字格式轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式從邊緣層將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫耍瑢?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接入。

在轉(zhuǎn)換協(xié)議中，主要有協(xié)議即用于短距離設(shè)備連接的本地協(xié)議 Modbus 以及支持物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程全局通信的可擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議MQTT。

3）數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要實(shí)時(shí)高效處理不斷產(chǎn)生的工業(yè)數(shù)據(jù)，從中挖掘出對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有價(jià)值的決策方案。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能方法等，基于專家經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合物理、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)，從工業(yè)大數(shù)據(jù)中獲得有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

與其他領(lǐng)域大數(shù)據(jù)相比，工業(yè)大數(shù)據(jù)有“3B”挑戰(zhàn)。

（1）Broken：工業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)的要求并不僅在于量的大小，更在于數(shù)據(jù)的全面性。在利用數(shù)據(jù)建模的手段解決某一個(gè)問(wèn)題時(shí)，需要獲取與被分析對(duì)象相關(guān)的全面參數(shù)，而一些關(guān)鍵參數(shù)的缺失會(huì)使分析過(guò)程碎片化。舉例而言，當(dāng)分析地鐵發(fā)動(dòng)機(jī)性能時(shí)需要溫度、空氣密度、功率等多個(gè)參數(shù)，而當(dāng)其中任意一個(gè)參數(shù)缺失時(shí)都無(wú)法建立完整的性能評(píng)估和預(yù)測(cè)模型。因此對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集前要對(duì)分析的對(duì)象和目的有清楚的規(guī)劃，這樣才能夠確保所獲取數(shù)據(jù)的全面性，以免斥巨資積累了大量數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)并不能解決所關(guān)心的問(wèn)題。

（2）Bad Quality：在工業(yè)大數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題一直是許多企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。這主要受制于工業(yè)環(huán)境中數(shù)據(jù)獲取手段的限制，包括傳感器、數(shù)采硬件模塊、通信協(xié)議、和組態(tài)軟件等多個(gè)技術(shù)限制。對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的管理技術(shù)是一個(gè)企業(yè)必須要下的硬功夫。

（3）Background：數(shù)據(jù)受到設(shè)備參數(shù)設(shè)定、工況、環(huán)境等背景信息的影響,除了對(duì)數(shù)據(jù)所反映出來(lái)的表面統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析以外，還應(yīng)該關(guān)注數(shù)據(jù)中所隱藏的背景相關(guān)性。對(duì)這些隱藏在表面以下的相關(guān)性進(jìn)行分析和挖掘時(shí)，需要一些具有參考性的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，也就是數(shù)據(jù)科學(xué)中所稱的“貼標(biāo)簽”過(guò)程。這一類數(shù)據(jù)包括工況設(shè)定、維護(hù)記錄、任務(wù)信息等，雖然數(shù)據(jù)的量不大，但在數(shù)據(jù)分析中卻起到至關(guān)重要的作用。

因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，不僅需要利用常用的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，還需要研究數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合，并且要將各學(xué)科、各領(lǐng)域、不同背景知識(shí)抽象、固化，形成規(guī)則，與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)結(jié)合，以提供更準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

4）工業(yè)APP開(kāi)發(fā)技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要將分析出的結(jié)果實(shí)時(shí)推送給用戶，同時(shí)也需要接口將決策傳輸?shù)街悄茉O(shè)備。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要根據(jù)用戶需求和實(shí)際生產(chǎn)需要，定制化APP推送消息，因此，需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)面向新模式場(chǎng)景、個(gè)性化需求的APP。

工業(yè) APP 的構(gòu)建是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)協(xié)作模式轉(zhuǎn)換的核心，通過(guò)對(duì)工業(yè)知識(shí)的提煉與抽象，將數(shù)據(jù)模型、提煉與抽象的知識(shí)結(jié)果通過(guò)形式化封裝與固化形成 APP。封裝了工業(yè)知識(shí)的工業(yè) APP，對(duì)人和機(jī)器快速高效賦能，突破了知識(shí)應(yīng)用對(duì)人腦和人體所在時(shí)空的限制，最終直接驅(qū)動(dòng)工業(yè)設(shè)備及工業(yè)業(yè)務(wù)。

工業(yè)APP開(kāi)發(fā)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)性優(yōu)點(diǎn)，打破傳統(tǒng)式運(yùn)營(yíng)模式的時(shí)空局限性，在智能制造系統(tǒng)中很好的將手機(jī)互聯(lián)的易用性、便攜性與易傳播性利用起來(lái)，不僅大大地拉近生產(chǎn)商、供應(yīng)商、經(jīng)銷商與顧客的距離，也提高了制造行業(yè)銷售市場(chǎng)敏感度與信任感。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)有三大應(yīng)用場(chǎng)景。

1、加工過(guò)程優(yōu)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)感知加工過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、加工工藝參數(shù)，同時(shí)將其與原材料信息、人員配置、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)等信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)優(yōu)化和提供設(shè)備維護(hù)決策支持。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘產(chǎn)品質(zhì)量與加工工藝參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)建立產(chǎn)品質(zhì)量與工藝參數(shù)之間的映射，獲取能提高產(chǎn)品質(zhì)量的工藝參數(shù)。例如，美的集團(tuán)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（M.IoT）對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使產(chǎn)品品質(zhì)一次合格率從94.1%提升到96.3%。

同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以基于設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史狀態(tài)，分析監(jiān)測(cè)參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)之間的關(guān)系，進(jìn)而推理出設(shè)備狀態(tài)的演化規(guī)律，為智能設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)、遠(yuǎn)程壽命預(yù)測(cè)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供決策支持?；谄諍WProudThink平臺(tái)搭建的制冷設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)（圖3），可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試參數(shù)，并監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)切斷設(shè)備，并發(fā)出預(yù)警以便及時(shí)得到維護(hù)。

圖3 普奧Proudthink大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

2、資源管理優(yōu)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)不僅可以感知設(shè)備級(jí)、車間級(jí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)能將跨部門、跨層級(jí)的生產(chǎn)要素之間的信息關(guān)聯(lián)互通，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的描述也不局限于加工過(guò)程，而是從更深的層次、更細(xì)的粒度、更全面的角度對(duì)生產(chǎn)制造的全過(guò)程進(jìn)行描述，能從更全面的角度對(duì)資源配置進(jìn)行優(yōu)化。此外，用戶的需求也能更直接地反饋到生產(chǎn)端，為更快適應(yīng)的柔性制造提供配置方案。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能更全面準(zhǔn)確的描述生產(chǎn)要素在加工過(guò)程中的狀態(tài)，尤其是資源利用情況，如能耗、空間占用、運(yùn)輸成本等等。受益于生產(chǎn)要素信息的全面互聯(lián)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能統(tǒng)籌考慮多方面要素，給出更接近于全局最優(yōu)的資源配置方案。例如，福特汽車公司基于施耐德電氣的EcoStruxure平臺(tái)，收集福特公司在美國(guó)國(guó)內(nèi)設(shè)施的電力數(shù)據(jù)并由云管理系統(tǒng)進(jìn)行分析、管理，降低能耗30%，并節(jié)省了2%的能源開(kāi)支。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能感知生產(chǎn)要素在制造系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)的影響，面對(duì)新模式生產(chǎn)場(chǎng)景和個(gè)性化生產(chǎn)需求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能給出快速響應(yīng)的柔性制造配置方案，從而滿足定制化的產(chǎn)品要求。例如，海爾集團(tuán)基于COSMOPlat平臺(tái)（圖4），匯集了洗衣機(jī)用戶的個(gè)性需求，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)個(gè)性化定制。

圖4 海爾COSMOPlat 平臺(tái)

3、市場(chǎng)決策優(yōu)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將供應(yīng)商、制造商、銷售商及消費(fèi)者聯(lián)系起來(lái)，市場(chǎng)行為本質(zhì)上是由需求驅(qū)動(dòng)，商業(yè)行為與制造過(guò)程有著密不可分的復(fù)雜耦合關(guān)系，對(duì)于歷史消費(fèi)數(shù)據(jù)的分析，可以用于預(yù)測(cè)市場(chǎng)需求，同時(shí)，通過(guò)對(duì)短期市場(chǎng)行為的分析，可以預(yù)知可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，做好風(fēng)險(xiǎn)管控。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)感知到的產(chǎn)品全生命周期信息，能從中分析出從原材料—制造—銷售—使用中各個(gè)要素之間的復(fù)雜耦合關(guān)系，通過(guò)對(duì)歷史信息的分析，能對(duì)未來(lái)需要的產(chǎn)品種類及產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測(cè)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于全局信息感知，對(duì)于全局信息的實(shí)時(shí)掌握，能用來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而快速對(duì)生產(chǎn)制造進(jìn)行調(diào)整，對(duì)資源配置進(jìn)行優(yōu)化，從而合理地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建方式

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一個(gè)能全面感知工業(yè)系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)生產(chǎn)要素信息，對(duì)信息進(jìn)行融合、傳輸、存儲(chǔ)，基于海量工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得最優(yōu)決策并推送給用戶和智能設(shè)備的計(jì)算平臺(tái)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通常采用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建，與常用的云計(jì)算平臺(tái)類似，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)造使用的主要技術(shù)包括虛擬化技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、編程模式、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理、分布式資源管理、信息安全、平臺(tái)管理等。

具備自感知能力的生產(chǎn)要素和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的硬件基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要擺脫傳統(tǒng)的離散式、人工錄入數(shù)據(jù)的形式，而需要讓設(shè)備具備智能，全面地自我感知自身狀態(tài)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)要素的互聯(lián)互通，由“點(diǎn)”到“面”地全面認(rèn)識(shí)工業(yè)系統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通常搭建IaaS或PaaS方式提供軟件基礎(chǔ)。利用各類開(kāi)源PaaS、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，搭建平臺(tái)框架。用戶基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，針對(duì)各種新模式的生產(chǎn)場(chǎng)景和個(gè)性化需求，開(kāi)發(fā)定制化的工業(yè)分析軟件。

審核編輯 ：李倩