工业互联网助力装备制造业转型升级

刘飞

工业领域升级发展离不开新技术推动。随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术不断与工业技术创新成果跨界融合，引发了全球新一轮科技革命和产业变革，一系列新的生产方式、组织方式和商业模式不断涌现，工业互联网应运而生，并推动全球工业体系的智能化变革。新基建的提出使我们对工业互联网及其对装备制造意义的认识更加深刻。

一、工业互联网核心思想及政策背景

（一）工业互联网核心思想

在数字化、网络化和智能化时代，工业互联网已成为企业竞争新手段、产业布局重要方向以及大国竞争的焦点，也是制造业尤其是装备制造业智能化转型最重要的基础设施和发展路径。工业互联网核心思想是实现人、数据、物和机器全面互联的新型网络基础设施，通过互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成智能化发展的新兴业态和应用模式，是工业智能化发展的关键基础设施和新型工业操作系统，它的诞生基于对机器与机器之间、机器与人之间、企业与企业之间、国家与国家之间互联互通愈发重要的理念认识。工业互联网催生的新模式新业态带来了装备产业高端化发展优势，为实体经济和数字经济高质量发展提供了突破口和新动能。

（二）工业互联网发展和政策现状

至2019年底，我国工业互联网发展市场规模已突破6000亿元，联盟成员数量超过1400家。国内相关政策的出台为工业互联网发展指明了方向和重点。工信部《工业互联网发展行动计划（2018—2020）》明确了工业互联网的发展内容和战略目标;《工业互联网平台建设及推广指南》和《工业互联网平台评价方法》标志着工业互联网平台建设的正式落地;《工业互联网网络建设及推广指南》和工业互联网产业联盟《工业互联网标识解析二级节点建设导则（试行版）》则促进工业互联网发展实施落地。从工业互联网应用前景来看，对通信技术要求显著提高，5G融合趋势是必然，是实现制造业向智能化、服务化、高端化转型的必要条件。工信部《关于印发“5G+工业互联网”512工程推进方案的通知》表明了工业互联网建设的技术要求和高水准。

二、装备制造的智能化转型升级

（一）企业转型动因及实践

装备制造面临着生产成本上升、产品需求多样化、竞争加剧等多重压力，急需进行数字化、网络化和智能化等方面的创新探索，构建装备行业工业互联网平台，为企业提供泛在连接、弹性供给、高效配置的载体。在整个产品生命周期的价值链中，使产品上云、流程上云，将工业互联网平台应用于设计、生产、试验、服务等环节，促进装备制造行业升级，实现传统制造型企业向制造服务型企业的转型，从而构建行业新型工业生态环境系统。近年来，中国能建葛洲坝集团大力践行新发展理念，特别是在加速新基建布局形势下，集团在工业制造领域提出了新的战略格局和创新转型目标。葛洲坝能源重工有限公司做为承担集团装备制造的主力之一，是以分布式能源产品和技术为基础、能源互联网为核心，为行业提供国内一流、世界领先的智慧能源综合解决方案及核心设备的综合供应商，拥有全球化的营销和服务网络，国际市场开发业务已覆盖142个国家。根据集团规划，能源重工顺应趋势调整战略，在工业互联网应用和促进装备制造转型升级业务上进行了积极的探索实践，不断为行业提供国内一流、世界领先的高端装备。

（二） 智能化转型主要途径

数字化是实现工业互联网的首要步骤，也是实现制造企业智能化转型的最佳途径。数字化是通过实现企业内部和外部互联，加速生产方式变革，让制造系统更智能，使其更能自动适应市场变化和制造条件的变更。数字化是利用新一代信息技术，构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环，打通不同层级与不同行业间的数据壁垒，提高行业整体的运行效率，构建全新的数字经济体系。综合来看，数字化转型即是以大数据、云计算、人工智能、区块链等新一代信息通信技术为驱动力，以数据为关键要素，通过实现企业的生产智能化、营销精准化、运营数据化、管理智慧化，催生一批新业态、新模式、新动能，实现以创新驱动的产业高质量化和跨领域的协同化发展。

（三）智能化转型的作用

通过数字化转型，企业能够打通涵盖产品设计、生产规划、生产工程、生产实施和服务在内的整个产品生命周期的数据流，实现设备资产的有效管理和业务运营的优化，从而缩短产品开发时间，加快新产品的上市速度，通过更灵活的生产手段实现更快速的市场响应，以更好的质量管理体系赢得客户信任，从而以更高的成本效率赢得竞争。

数字化技术给制造企业带来的不仅仅是跨界竞争和业态复杂化，更多的是对企业核心能力提出了新的挑战。一方面，为了满足客户日益多变的个性化需求，制造企业在决策模式、服务模式上必须做出变革来适应市场的变化; 另一方面，高端装备本身对机、电、软一体化的要求不断提高，为了更快地交付高质量的产品，企业在产品设计开发、流程建设、生产模式创新、人员协同组织等方面均面临全新的挑战。

三、高端裝备制造的工业互联网应用方式

工业制造遵循了从自动化、信息化到数字化智造的递进发展逻辑。智能制造的载体是工业互联网，其应用方式包括智能制造基地、个性化定制、网络化协同和服务化延伸等。葛洲坝能源重工基于以上应用方式具备较大的发展空间和潜力。

（一）智能制造基地

制造向智能化转变大幅提升了生产效率和质量，同时利用数字技术改变产品测试系统，降低试错成本。能源重工在武汉葛洲坝高端装备产业园拥有智能化和数字化的生产基地，为客户提供专业的发电机组产品和电源解决方案。

一是数字化设计。能源重工针对机组产品整体及关键装配部件采用数字化设计，对集成系统和机组底座、配电柜、铜排组等部件，技术人员使用不同的智能软件进行预设计、模拟装配和仿真试验。通过建模计算校验底座强度并确定最经济材料参数;构造配电柜和铜排组的最佳结构和安全性校验，提前消除问题和避免浪费。数字化应用显著提高了产品设计的安全可靠性、质量和设计效率。

二是数字化调度生产设备。能源重工武汉高端装备产业园的生产厂房拥有较多吊装设备、智能平台车等重大设备，均安装有传感器和通信装置，生产人员通过遥控方式进行精准控制，高效完成装配和移动作业。

三是智能化全系列产品测试系统。能源重工武汉高端装备产业园在该系统中将所有不同规格假负载及电气操作系统通过归一化预留接口与各个测试台位不同类型机组产品全部联系在一起，根据公司机组全系列产品规格、不同电压等级，设计了所有需要采样的数据/信号传感器、控制信号和电力一次装置的预接系统，通过采样系统设计取代了原系统所有的互感器柜，通过测试房集控台的转换系统自动识别被试产品台位、规格和高电压低电压，自动匹配测试负载。该模式显著提高了产品测试能力和效率，大大降低了人工操作量，也减少了由于产品不同所带来的多种繁琐接入操作。

（二）个性化定制

企业产品的生产销售由规模化定制向个性化定制转变，实现以用户为中心的按需生产，有效满足市场的多样化需求，同时解决企业库存和产能问题。

一是能源重工对复杂多样的发电机组产品建立了标准化系列方案，并在此基础上完善了订单个性化定制的标准化数据结构，提高了内部信息规范沟通效率和网络化订单执行指令的生成准确性和快速性。

二是通過公司的OA网络平台，研发技术人员可通过投标评审流程及时介入，重点对客户个性化要求进行识别、技术分析和风险评估，并给出专业意见，将项目问题解决在前期，将风险和成本降至最低。

三是针对数据中心、半导体等行业对安保电源系统的特殊要求，能源重工的研发/设计人员在行业标准化定制研究基础上，对所有项目个性化定制进行具体落实。由于绿色能源应用和UPS集成了最先进储能装置，对安保系统服务要求提高，远程管理成为个性化需要，针对所有机组、储能装置和绿色能源设备合理地设计传感器系统和通信接口，通过服务云实现对整个安保系统的运维管理和优化，实现远程监控、远程诊断、远程维护、远程升级。通过传感器采集运行状态、参数和环境信息，让设备在使用阶段可视化。通过数据驱动和知识模型的计算，实现故障预测、寿命评估的量化指示，实现智能调度和控制，使资产增质提效。将服务作为产品，既可以实现业务系统效率提升和资源有效配置，优化业务，同时还可以在服务云上结合应用场景，衍生出一系列的针对生产、业主和第三方的增值服务。

四是针对特殊应用场景，能源重工研发的产品还包括抗过载型发电机组、飞轮UPS机组等。这些产品都集成了飞轮储能技术应用，但由于使用场景要求不同，产品配置参数、协调控制、保护设计、性能试验及设备运维管理要求等都有所不同，在订单执行指令上进行细分处理。

（三）网络化协同

企业生产组织方式由地理集聚向网络集聚转变，生产方式从集中变得更加分散，工厂不再是企业生产制造的唯一中心，通过产业链协同、供应链协同，有效降低企业资源获取成本，打破空间疆域，提升产业整体竞争力。

一是企业内部协同。能源重工通过OA网络平台，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，推动整个制造服务体系智能化。将营销系统、商务系统、技术应用、研发设计、采购系统、生产制造系统等全部连接起来，所有业务流程在OA上完成。项目采购招标业务则纳入中国能建集中采购平台，通过集采平台完成招标管理的全部流程。

二是产业链协同。在工业互联网背景下，能源重工将自身定位为智慧能源综合解决方案及核心装备供应商，并积极实践转型。公司针对产业链信息不对称以及管理系统多等经营痛点，制定了基于工业互联网的解决方案。通过构建数据渠道，实现了与供应商和客户企业的数据互联互通。建立了供应商数据库及评价系统、客户关系管理系统、以及全球客户设备监控云系统。基于这些平台实现了对供应商的管理和以用户需求拉动组织生产的模式。

（四）服务化延伸

企业商业模式从产品向服务拓展，通过模块化智能产品，实现多样化服务，拓展企业利润空间。能源重工在服务领域完成的电站装备云服务系统，通过网络与公司所有分布在全球各地的内燃发电机组实现互联，将机组运行信息实时发布到网络中，可通过常规网络浏览器和手机APP实时对机组的运行状态和参数进行查看和监视，甚至做一些操作控制。同时在公司总部设立大屏幕的监视站，为客户提供更直观的体验。通过构建大数据平台，运用边缘计算等技术全面进行数据采集处理，实现了全球各地客户运行设备的数据可视化，并可结合数据分析工具，实现对现场设备运行评估、故障分析、异常排查、调度优化、预测需求等辅助决策。

四、工业互联网对装备制造业转型的赋能作用

在装备制造业转型过程中，工业互联网帮助企业实现从经验决策到“数据+算法”的智能化决策的转变。工业互联网将企业原内网和企业间外网均涵盖在内，成为制造企业智造转型的关键支撑和基础设施。企业依托数字的可连接、可汇聚、可推演特性，对企业在决策、研制、生产、服务及工作等领域进行创新，最终以更低的成本、更高的效率，为客户提供更好的服务体验。这意味着构建全面智能化需依托工业互联网平台广泛连接的能力、强大的数据分析与处理能力、人工智能、全面的平台化服务能力、快速开发及构建良好用户体验的应用能力。工业物联网平台通过与资源、资产、设备、流程、工具、系统、产品、工厂、供应商、客户等建立物的实时连接，可以实时地了解业务的执行情况，并通过机器学习等人工智能技术的应用，对业务数据进行理解和学习，进而对业务异常进行预警，对业务结果进行预测，甚至执行规则学习和场景化自主决策。

五、前景展望

装备制造企业要实现外部价值链延伸，打造智能化的产品和服务，提高生产率、降低成本、制造高价值产品，创造更多的效益，培养数据驱动的业务创新能力; 充分利用面向开放生态的平台运营，聚焦供应链集成、智能化制造、远程运维服务，实现装备制造的转型。

基于工业互联网的应用，需要在以下方面加强工作部署：一是深化制造机理数据挖掘和模型构建，将业务流程、产品模型、产品设计和仿真计算有机结合，形成完善的装备制造知识管理体系;二是通过工厂设备升级，将生产制造和试验检测设备、流程与信息高度融合，构建基于大数据分析的以APP形式进行生产/试验追踪;三是继续完善在线互联实时运维云服务系统，并向自主健康和智能化自愈方向研发;四是根据已有的内外部业务链协同经验，根据企业实际选择适合的工业互联网平台专业合作商，深化扩展和开发网络平台，使智能化转型不断规范化提高。

六、结束语

装备制造业的体系特点决定了工业互联网难以形成像消费互联网那样的通用推广模式，在全球经济一体化环境下的制造企业生产经营面临的市场环境更加复杂，智能化转型更需要结合具体应用场景量体裁衣，而不是简单直接的通用。制造智能化不仅是简单地利用算法和模型来解决问题，工业互联网也并非简单的设备联网或机器换人，而是需要将制造业知识、软件与硬件三者相互融合，需要企业对于自身业务情况、存在的问题和想要解决的问题进行系统性的梳理、定义和分析，从而制定出可行的智能化转型规划和路线。

（作者为葛洲坝能源重工有限公司总经理）