長三角工業互聯網發展概述與典型案例分析（二）
文/楊閆（實習生）、畢得
長三角區域聚焦集成電路、生物醫藥、智能制造、新材料、新能源汽車等重點行業及特色產業，以行業龍頭企業為主體，協同培育一批具有帶動引領作用的行業性工業互聯網平臺。長三角聚焦細分領域優勢產業，打造垂直行業的開放生態工業互聯網平臺，平臺匯聚企業、生產、研發創新、金融服務等產業鏈資源，優化資源配置和運營效率，推動垂直行業產業生態聚集與優化。
雪浪云（無錫雪浪數制科技有限公司）成立于 2018 年，通過打造雪浪 OS 工業數據智能系統，幫助制造業管理數據，同時通過工業知識自動化平臺，為制造業提供數字化工業知識機理服務，為工業企業提供跨行業、跨地域和全生命周期的數據智能服務。雪浪云工業互聯網平臺提供“工業數據+工業機理”驅動的智能制造數字底座系統（雪浪OS），基于“數字底座+工具箱+工業 APP/軟件”的模式，提供智能設計與智能運維、虛擬制造、群體智能優化等工業軟件產品和系統性解決方案。目前，該平臺已覆蓋 22 個行業 9 個領域，服務全球數百家制造業企業，助力工程師與科學家管理工業數據、工業知識、規劃運營，解決工程難題；幫助企業提高安全生產水平、降本增效，推動制造業在數字空間的變革與升級。
針對高端裝備制造行業設計、制造、運維階段的特點和痛點，雪浪數制以雪浪云數字中樞系統為基礎，構建設計、制造、運維統一架構的全生命周期數字孿生平臺。雪浪云旨在縮短研發設計和測試周期、提高人員部門協同效率，改進生產流程、提高生產質量、縮短產品制造周期，優化裝備運行控制性能和監測運維服務，驅動提供更新的產品、更快的響應和更好的服務，助力高端裝備制造企業提升綜合競爭力實現產業轉型升級。
雪浪數制協助客戶通過開發發動機、新能源裝備數字樣機、數字孿生系統及其相應的軟件接口、組件庫、工具集和模板庫，為客戶打造了基于工業互聯網的服務于高端發動機和新能源裝備設計、測試、制造、運維和管理的全生命周期數字孿生研發平臺，實現高端發動機和新能源裝備云邊端協同的智能運維和測試過程無人值守，助力企業在數字孿生領域創新研發能力的大幅提升。
（1）某發動機與新能源裝備企業待解決問題
研發過程工具異構繁多，產品研發與試驗周期長，自主研發與創新能力低。部門與人員間協作困難，需求設計響應不及時。
生產過程大數據采集不全、治理不順、使用缺失。產品狀態監測分析與風險預警困難，裝備異常影響范圍廣。
存在不同系統、不同零部件、不同領域、不同目標的體量龐大的仿真模型庫，但是每個模型功能單一、模型之間相互孤立，難以耦合分析系統級問題。
仿真模型與實物之間僅有少量的標定聯系，仿真模型的可信度較低，仿真結果與實物偏離較大試驗對象運行過程與仿真完全分離，無法實時相互校驗。
研發工作中存在大量的建模、求解、分析、優化人工重復性工作，模型復用程度低。
研發流程驅動依賴大量自定義文檔、模型、數據和審批流程，流程間協同流轉效率低。
（2）應用場景
智能設計：通過故障診斷和預測性維護實現測點異常或故障的預警、關鍵部件壽命預測，實現核心設備的安全、穩定、長周期優良運行。
智能制造：通過流程模擬精準表征生產過程，為后續優化調控提供模型基礎；基于參數整定和先進過程控制策略實現關鍵被控變量的穩定調控；在參數穩定的基礎上，通過實時優化策略獲得關鍵變量的設定值，實現全流程降本增效。
智能運維：綜合原料、市場，以及產品質量、效益等信息，融合過程機理和操作知識構建供應鏈調度智能化模型，優化求解獲得產線最優生產計劃。高效協同生產、調度、操作各部門人員的工作,提高供應鏈級優化調控水平。
（3）應用效果
構建了高端發動機和新能源裝備全要素完整數字樣機和數字孿生系統，大大降低產品研發周期和測試成本。
實現設計階段復雜模型在運維階段的高度復用，并于性能故障預測和智能維護決策構建健康管理系統以提高裝備的可靠性和可用性。
研發流程自動化的實施促進了銷售、研發、生產、運維人員的高效協同。
雪浪數字制造中樞系統基于流程型制造業的特點及痛點，為某火電廠間接空冷智能控制系統提供優化服務，從數據、計算和 AI 算法方面推動新一代信息技術與流程制造業深度融合創新，通過工藝孿生、智能調控、優化決策和風險評估，推進火電廠的資源利用高效化。
（1）火電廠待破解的問題
過程感知認知能力有限、過程性能調控能力不足、資源能源優化配置困難、重大安全風險隱患突出。
（2）應用場景
設備智能：通過故障診斷和預測性維護實現測點異?；蚬收系念A警、關鍵部件壽命預測，實現核心設備的安全、穩定、長周期優良運行。
產線智能：通過流程模擬精準表征生產過程，為后續優化調控提供模型基礎；基于參數整定和先進過程控制策略實現關鍵被控變量的穩定調控；在參數穩定的基礎上，通過實時優化策略獲得關鍵變量的設定值，實現全流程降本增效。
供應鏈智能：綜合原料、市場，以及產品質量、效益等信息，融合過程機理和操作知識構建供應鏈調度智能化模型，優化求解獲得產線最優生產計劃。高效協同生產、調度、操作各部門人員的工作,提高供應鏈級優化調控水平。
管理智能：圍繞安全生產、環境管理、應急管理、封閉管理、能源管理、運輸管理、廠區辦公、公共服務等領域，通過數據融合與大數據平臺建設實現流程工業廠區智能化管理與高效運行，以建設“安全、創新、綠色、智能、協調”的智慧型廠區。利用數字孿生預測模型精準預測工況：針對實際調控需求，在模型構建方面，利用有限元數字孿生預測模型實現裝置高精度的穩定工況預測，于傳熱機理的預測模型實現大范圍工況突變的精準預測。
于預測提供反饋與最優控制參數輸出：在控制策略方面，于模型預測控制提前感知未來溫度變化趨勢，并進行滾動優化與反饋校正，輸出冷端最優控制參數。
（3）應用效果
大幅提高參數控制平穩度：水溫穩定且溫度波動從 ±10 攝氏度減小為 ±4 攝氏度，避免系統冷凍損壞，提高了系統安全裕度。
顯著節能降耗：降低冷端水溫，使機組背壓在最佳工作點運行，節省約 1% 燃煤以某單臺 600MW 空冷塔為例，一年可多節約 2.2 萬噸標準煤。
星云智匯工業互聯網平臺是上海電氣集團數字科技有限公司（電氣數科）通過建設面向高端裝備行業的工業互聯網平臺。電氣數科是上海電氣集團股份有限公司直屬子公司，是上海電氣集團數字化產業發展和轉型的關鍵載體。電氣數科面向制造企業，融合信息技術和數字技術，聚焦工業互聯網、企業管理信息化、智慧供應鏈、數字化工廠等領域，助力制造企業實現產品、生產、服務、管理的數字化和智能化，打造上海電氣工業解決方案和產品的輸出平臺，賦能制造業高質量發展。星云智匯工業互聯網平臺打造設備健康管理、遠程運維診斷、能源管理、數字化工廠、機床聯網運維等應用，在企業內部實現了生產智能化、精細化管理，在企業外部實現了產品增值服務；并基于平臺形成了高端裝備行業工業機理模型和 App，支撐高端裝備企業快速、高效地開展工業互聯網創新應用，助力高端裝備行業內企業轉型升級。通過數據積累、算法優化、模型迭代，電氣數科形成了覆蓋高端裝備領域的各類知識庫、工具庫、模型庫，將自身的經驗和知識進行提煉和保存，實現企業內部和行業內的資源共享，同時通過本案例的實施，積累平臺建設和應用經驗，培養了一批工業互聯網平臺技術人才，形成了可復制的平臺解決方案，為全方位持續開展和向外輸出工業互聯網創新應用提供堅實保障。
（1）功能服務
結合上海電氣多產業業務特性，星云智匯工業互聯網平臺建設過程中充分考慮通用性和專業性，針對各產業應用需求進行擴展和實施，并基于各產業的經驗和實踐固化為行業解決方案，打造風電智能運維、火電遠程運維、機床售后服務、儲能電池綜合管理、康復醫療機器人、環保分布式水處理系統等一批解決方案。平臺逐步從設備運維向生產管控、研發設計、服務增值全鏈條延伸，在助力集團內火電、燃機、風電、機床、電機、軌交、環保、分布式能源、康復醫療等產業的同時，對外提供以平臺帶動上海電氣智能制造整體解決方案的輸出。工業互聯網平臺利用 IaaS 資源虛擬化技術，實現網絡、計算、存儲等計算機資源的池化管理；通過工業設備數據采集、通訊協議轉換及邊緣計算處理，構建數據基礎；基于通用 PaaS 框架，實現大數據處理、工業數據分析、工業微服務等創新功能，構建可擴展的開放式云平臺；構筑滿足不同行業、場景的工業 SaaS 應用，形成工業互聯網平臺的全過程管控價值鏈體系。
（2）星云智匯工業互聯網平臺架構
星云智匯工業互聯網平臺通過 IoT 服務能力、PaaS 服務能力、開發運營能力、可視化開發能力、數據服務能力、安全保障能力等核心能力，構建良好的工業 App 開發環境，使開發者基于平臺數據和微服務功能實現應用創新，為用戶提供生產過程管理和增值服務等一系列創新性業務應用。該平臺主要分為接入層、平臺層、應用層 3 層架構體系。
① 接入層
星云智匯通過大范圍、深層次的數據采集，以及異構數據的協議轉換和邊緣處理，構建了工業互聯網平臺的數據基礎：一是通過各類通信手段接入不同設備、系統和產品，采集生產現場產生的海量數據；二是依托協議轉換技術實現多源、異構數據的歸一化和邊緣計算；三是利用邊緣計算設備實現對底層數據的匯聚處理，以及數據向云端平臺的發送。
星云智匯基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調度等技術，實現了網絡、計算、存儲等計算機資源的池化管理，根據需求進行彈性分配，基于通用 PaaS 疊加大數據處理、工業數據分析、工業微服務等創新功能，構建了可擴展的開放式云操作系統：一是提供工業數據處理能力，幫助制造企業形成工業數據分析能力，實現對數據價值的挖掘；二是把技術、知識、經驗等資源固化為可移植、可復用的工業微服務組件庫，供開發者調用；三是構建應用開發環境，借助微服務組件和工業應用開發工具，幫助用戶快速創建定制化的工業 App。
星云智匯創建了滿足不同行業、不同場景需求的工業 SaaS 和工業 App，形成了工業互聯網平臺的最終價值：一是提供生產過程管理和增值服務等一系列創新性業務應用；二是構建良好的工業 App 開發環境，使開發者基于平臺數據和微服務功能實現應用創新。
（1）綜合服務
① 生產制造執行系統，基于離散型制造車間在生產制造環節信息獲取手段落后、質量問題難追溯、缺陷難定位等痛點和需求，通過工業互聯網平臺架構，打通終端、設備、生產線和業務系統的信息流、數據流，消除“信息孤島”現象，打造企業級生產管理和質量管控追溯體系，加強產品 BOM 管理，幫助企業提高生產效率和良品率，降低單位成本；將業務功能模塊化，從而便于部署實施、產品迭代和功能擴展，滿足中小型企業的共性需求，同時滿足集團型企業的個性需求。
② 智慧供應鏈平臺，為集團型企業的供應鏈管理和數字化轉型提供服務，從供應商到客戶、從采購環節到銷售環節，打通“端”到“端”對外互動的各類集團型企業的業務場景，幫助其統一標準和開拓個性化業務；從企業業務到行業生態，融合客商關系，幫助企業開拓新市場和新業務，展現企業數據匯聚優勢，發揮供應鏈數據資產金融價值。該平臺將促進基于大數據分析決策的智慧化信息管理模式的發展，打造企業級“智慧大腦”，前瞻性地指導、優化傳統供應鏈的運營管理和業務運作模式，打造精益、綠色的供應鏈業務鏈條，改善供需分析并實現降本增效，提升企業的經營管理水平，提高社會資源的利用率。
③ 區域智慧能源運營中心，基于新能源場站資源分散、利用率低等痛點，以云計算、大數據分析、物聯網等先進技術為支撐，以星云智匯工業互聯網平臺為載體，為用戶建立一個技術先進、數據開放、標準統一、安全可靠，且具備協調控制、視頻監控、遠程集中監控、集中功率預測、智能生產管理、智能健康管理、智能統計與分析等功能的集控管理平臺，實現區域級新能源電站生產運行數據的接入、存儲、展示和智能化分析應用，包括風電場、光伏電站、智能微網、離散型微網、海水淡化、智慧港口、智能樓宇等，打造新能源產業數據的綜合管理和運營平臺。
（2）拓展產業服務
電氣數科基于在裝備制造業多年的數字化轉型經驗，立足裝備制造業的優勢和特點，以優化產品服務為切入點、以星云智匯工業互聯網平臺為載體，開發了面向物聯接入、智能制造、智能服務、大數據分析等的各類管理工具和工業應用，同時打通產業上下游，建立智慧供應鏈平臺，探索產業互聯網服務新模式。
① 面向中小型企業，星云智匯通過星云套件的開發，為中小型企業提供快速“上云上平臺”的服務，針對行業內中小型企業的痛點和需求，面向智能制造的生產過程、質量管控、設備管理、能耗管理等場景提供低成本、易部署、易維護的輕量化工業應用，提升中小型企業數字化、網絡化水平，從而提高生產效率和產品質量。
② 面向大型企業，星云智匯構建企業級工業互聯網平臺，針對工業數據打通難、數據標準化難、價值挖掘難等痛點，建立工業數據治理平臺，幫助大型企業構建工業數據標準體系，為企業提供工業數據治理和分析工具，通過定制化數據湖建設方案、可視化數據建模工具、插件化擴展預處理策略、流程化運行任務監控，進行分布式處理以提高效率，為不同企業提供場景化服務、決策化支持、創新化業務模式引領。
③ 面向產業上下游，星云智匯打造智慧供應鏈平臺，助力集團型企業采購、銷售的數字化轉型和產業供應鏈協作，推進企業業務一體化發展，提升供應鏈管理水平，為集團型企業和產業鏈可持續發展提供保障。在工業互聯網的基礎上，星云智匯發展產業鏈式經濟，探索裝備制造產業互聯網，將產品、業務、資產、金融全價值鏈打通，以產業互聯經濟模式對鏈上企業進行賦能，實現產業鏈整體轉型升級。
④ 面向城市和區域，電氣數科構建工業互聯網賦能中心，打造一體化服務平臺和可持續發展生態，通過工業互聯網平臺的核心能力、數字化轉型經驗、生態伙伴資源的對外輸出，賦能“研、產、供、銷、服”生產全生命周期，助力區域內企業在制造能力、經營效率、獲客渠道、產品質量、供應流通等多方面取得顯著進步，同時向當地政府提供宏觀數據，作為引導政策實施的有力支撐。
（3）應用效果
① 生產制造執行系統，通過應用實現生產車間機床加工效率、設備綜合效率（OEE）、質量的動態監控、機床工藝程序的遠程下載和維護，以及生產工單派工、報工等功能，樹立車間精細化生產新標桿，使設備管理效率提升 30%、產品質量合格率提升 5%、維修期縮短 30%、維修成本降低 30%、操作人員操作規范率提升至 95% 以上。通過規范設備數據和信息、優化業務管理流程、建立合理的指標體系，該系統實現設備資產全生命周期規范化、標準化管理，提升設備管理效率，保障設備運行的可靠性、安全性，實現設備故障率年降低 20%、設備消缺時間年縮短 18%、設備日常維修成本降低 8%、年物資采購資金減少 10%。
② 智慧供應鏈平臺，通過打造電氣數科數字化供應鏈生態，實現采銷一體、客商融合，連接 2.29 萬家供應商、10000 余家客戶，發掘 1500 多家一體化客商，線上交易額超 400 億元，14.49 萬條訂單互動協同，協同金額超 71 億元，完成 7.73 億元供應鏈金融業務，實現商流、物流、資金、票據四流合一；通過在線協同和自助化、自動化操作，構建供應商庫，提升采購效率，降低間接成本；通過采購過程數字化，支持全球尋源，可追溯、可審計，進一步促進采供銷業務從事務型采購向戰略型采購的轉型、從被動響應向主動服務的轉型、從執行部門向運營部門的轉型，賦能企業智慧運營。
③ 區域智慧能源運營中心，通過統一監控、調度和管理，實現多類型設備的集中監控和故障實時告警，從紙質化業務流程全面演化為數字化管理模式，運營、運維、工單、票據全面電子化，管理水平顯著提升；結合場站特征進行多維度健康評估，包括區域級宏觀評估、場站級整體評估、部件級精細評估，使場站工作人員減少為 1 人/每光伏場站、3 人/每風電場站，平均場站日常故障事件響應速度提高 20%，運營成本大幅降低；通過大數據分析技術的應用，對機組運行效率、發電性能指標、發電量完成率、損失電量、發電量偏差等關鍵績效指標進行統計、分析和可視化處理，提升區域能源運營管理水平，助力當地能源結構和發電體系的調整和決策優化。
羚羊工業互聯網是 2021 年 9 月安徽省推出的首個政企聯合打造、市場化運作的工業互聯網綜合服務平臺。該平臺注冊用戶 50.8 萬，累計服務企業 218 萬次，在促進產學研協同、推動中小企業降本增效和數字化轉型等方面發揮了重要作用，讓越來越多的中小企業擁有了數字化轉型的“加速度”。截至目前，已有超過 1.1 萬家服務商活躍在羚羊工業互聯網平臺之上，僅在合肥市就為 102 家企業“智改數轉”提供了診斷服務，并正在組織開展營收 5 億元至 10 億元企業咨詢診斷工作。
羚羊工業互聯網平臺針對企業創新發展需求，依托 AI 算法匹配和技術經理人，聚合高質量科技成果、高水平科研人員，提供多方位全流程服務，讓企業創新少走彎路。羚羊工業互聯網平臺發展了一批技術經理人，作為銜接高校、科研院所和企業的橋梁，為技術供需雙方提供專業對接服務。目前，羚羊工業互聯網平臺已攜手美亞光電、古井、榮事達、銅陵有色等 30 多家龍頭企業，構建以數據+算法為核心的一體化工業智能平臺“工業大腦”。預計到 2023 年末，“工業大腦”將服務 100 家龍頭企業，并逐步拓展至長三角地區乃至全國。
安徽一維新能源科技有限公司正在研發一款新能源汽車充電樁產品，由于企業缺乏終端消費品的工業設計經驗，不清楚如何設計才能符合當今年輕消費者審美和使用需求。公司在羚羊工業互聯網平臺發布了外觀和結構設計需求。安徽工業大學機械設計學院肖旺群博士團隊通過羚羊工業互聯網平臺實現了一維新能源科技有限公司的需求對接，完成了技術細節確認，進行研發設計。截至目前，羚羊工業互聯網平臺已入駐高校及科研院所 148 家，匯聚專家及個人服務商 1.87 萬名，學生創客 8.8 萬人，匯總科技成果發布 7.1 萬條，技術需求 1.2 萬條。
羚羊工業互聯網平臺支撐企業構建“工業大腦”。合肥美亞光電技術股份有有限公司（以下簡稱美亞光電）是國內生產光電色選設備的龍頭企業。羚羊工業互聯網平臺結合公司業務情況為其量身定制了數據中臺，并從數據中臺延伸出超 3 萬項數據，匯聚研發、生產、質量、服務、財務等運營全環節，信息動態貫穿始終，支撐起了企業內部全要素數字化和企業外部的全產業鏈數字化。通過數據打通，公司原先 800 張業務報表被精減成 8 張報表體系，且銷售預測準確率提升 30%、設備綜合率提升 15%、排產作業效率提升 50%。在此基礎上，羚羊工業互聯網平臺攜手美亞光電打造了“美亞智聯”與“美亞智云”兩個云平臺，通過色選機、口腔 CBCT 等智能設備互聯及數據打通，鏈接產業上下游一萬多家食品加工企業及醫療單位。
為企業數字化轉型“把脈問診”。合肥中亞環?？萍加邢薰荆ㄒ韵潞喎Q中亞環保）是國內專門從事環境保護大氣污染治理技術及裝備研究的單位。羚羊工業互聯網平臺結合中亞環保生產工藝的需求進行工廠內部輸入輸出和車間的日常物流銜接規劃，設備、人力等資源需求的測算，以及工廠整體工藝詳細布局、規劃、倉儲和輔助設施規劃等，為中亞環保定制詳盡的解決方案，提升了員工的工作效率。現在中亞環保的運營效率得到顯著提升：場地利用率提高 32%、人均生產效率提高 21%、物流距離節約 35%、在制品庫存減少了 22%。
參考資料：
[1]《長三角城市數字經濟發展水平評估評價白皮書（2022）》，賽迪數字經濟研究中心。
[2] 兩業融合系列之長三角地區一體化工業互聯網建設研究，中關村產業研究院。
[3] 左越等，長三角制造業集群發展路徑研究——以工業互聯網平臺為切入口，中國信息化，2020(07)。
[4] 雪浪云，https://www.xuelangyun.com/。
[5] 星云智匯工業互聯網，https://sec-portal.apps.paas.se-unicloud.com。
[6] 藍卓，https://www.supos.com。
[7] 安徽工業互聯網發展研究報告（2023）。
[8] 重塑“安徽制造”，安徽經濟報，2023 年10月21日。
[9] 助力制造業加速轉型——安徽高標準打造羚羊工業互聯網平臺，科技日報，2023年6月7日。
[10] 印刷行業史無前例的“超級秀” ——2018全印展“智能印刷示范園”，http://aip.smartinfo.cn/。
