制造业与互联网融合的“新基础”

徐靖 李弘扬

制造业与互联网加速融合正在引发工业基础设施持续变革，生产制造环节传感器大量部署，工业大数据、工业App、工业软件的集成应用不断引发对工业云平台的迫切需求，工业网络宽带化、IP 化、无线化稳步推进，“云”“网”“端”正逐步成为制造业发展的新型基础设施。

制造业与互联网融合已成为制约我国制造业发展的“卡脖子”问题。发展“新基础”，既是加强工业2.0补课、3.0普及的现实需要，也是支持我国实现工业4.0示范发展的客观要求。

制造业与互联网融合“新基础”包括自动控制与感知（一硬）、核心软硬件（一软）、工业云与智能服务平台（一云）、工业互联网（一网）、工业大数据（一要素）等新型基础能力。

制造业与互联网融合“新基础”是由“硬、软、平台、网、要素”等构成的有机整体，就像由诸多人体器官组合在一起构成的人体系统，各个系统不是简单地堆砌而是高度耦合。

自动控制与感知是“神经”

当前， 工业控制技术在不断进步。例如生产线上的实时感测及回应、不正确放置感测及校正性回应等，正逐步向新型现场总线控制系统、工业控制计算机应用以及管控一体化系统集成等方向变革。一方面，新型现场总线控制系统更多地结合了集散控制系统（DCS）、工业以太网、先进控制等新技术，实现更为灵活、方便、可靠的数据传输。另一方面，在自动化生产的高端应用上，工业控制计算机应用优势将更加突出，以面对高集成设备和复杂数据处理的挑战。从发展趋势看，工业控制计算机将与现场总线控制系统、可编程逻辑控制器相互补充，从而推动工业控制向更高层次提升。同时，随着工业以太网、云计算等技术的深入发展，工业控制系统进一步向分布式、模块化、可重构方向转变。

工业互联网是“骨干”

工业互联网是一个巨型且复杂的网络制造生态系统，通过促进机器、零部件、控制系统、信息系统、产品，以及人之间的互联互通，驱动企业在技术研发、开发制造、组织管理、生产经营、市场营销等方面开展全向度创新，促进产业链上下游的融合与产业生态的协同发展。工业互联网加快构建工业全领域、全产业链、全价值链联通的骨架。工业互联网通过融合专用协议局域网、基于通用TCP/IP协议的公共互联网，以及蓝牙、Zigbee、WiFi等无线传输网络，实现不同异构网络间的互通协作。

工业互联网具体包括三个方面的关键技术，一是工业异构异质网路的融合技术；二是工业大数据的采集、存取和利用技术；三是多系统集成技术。

工业云平台是“心脏”

工业云平台是高度集成开放和共享的服务平台，是制造资源集聚、信息技术能力按需供给、基于数据分析提供智能化服务的新型工业基础设施。工业云平台是数据、服务资源流动的重要管道。一方面，工业云平台可以为用户提供高度集成的工业设计、加工工艺分析、装配工艺分析、模具设计、机械零部件设计与性能分析、电磁场模拟等服务，大幅缩短了产品升级换代周期；另一方面，工业云平台打通MES（制造执行系统）、ERP（企业资源计划）、DMS（经销商管理系统）、PLM（产品生命周期管理）等工业信息系统，综合集成工业企业订单管理、生产计划、生产备料等环节，降低了设计与制造成本。

工业云平台有三方面特征。一是资源开放性。这是一个高度外向型的平台，能够最大化开放制造资源，为企业提供研发、设计、生产、制造、销售、使用等一体化制造资源和服务。二是资源集聚性。这是一个高度内融型平台，能够吸收外部任何企业和个人的优质，并整合为一套结构完整、内容齐全的整体供给体系。三是资源按需配给性。围绕客户需求，工业云平台随时、随地、随需柔性组织相关资源，为用户提供定制化服务。

工业大数据是“血液”

工业大数据是指利用先进大数据技术深度挖掘工业价值链设计、工艺、生产、管理、服务等各环节所产生的数据，促进工业系统具备展示、感控、诊断、预测、决策等智能化功能的。工业大数据是推动制造业价值提升、持续高端发展的养料。通过工业大数据的全生命周期采集、挖掘和应用，促进机器弹性控制、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新，推动制造业智能化发展。

工业大数据的累积主要源起于信息管理系统、生产机器设备和外部环境等三方面。其中信息管理系统数据主要包括CRM、ERP、MES、PLM等；生产机器设备数据主要包括由智能传感器采集得到的生产线设备、机器、产品等产生的数据；外部环境数据是指来源于用户、市场、供应商等方面的信息数据。

核心工业软件是“灵魂”

工业软件指用于工业领域，为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件，主要分为两类。

一是植入到硬件产品或生产设备之中的嵌入式软件，可以被细分为操作系统、嵌入式数据库和开发工具、应用软件等，嵌入式软件被植入到硬件产品或生产设备的嵌入式系统中，实现工业设备的自动化、智能化的控制、监测和管理。

二是贯穿于生产制造进行业务管理的，各种工业领域专用的工程软件。一类是对从产品研发、产品设计、产品生产、产品流通等各个环节对产品全生命周期进行管理的产品生命周期管理系统（PLM）；另一类是用于生产和管理过程的智能化、网络化管理和控制的计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助分析（CAE）、辅助工艺（CAPP）、产品数据管理（PDM）等软件。

面向工业领域的基础和应用软件是智能制造发展的关键支撑。以操作系统、中间件、数据库、工业云和工业大数据平台支撑软件为代表的基础软件，是各种工业设备和软件服务开发和运行的基础和平台，支撑智能制造发展的信息技术产业链围绕其打造，生态体系依托其构建，创新应用基于其开发和部署。