让事实说话，优秀工业互联 案例分析

主编说

工业互联 作为第四次工业革命的先导和基础，正在成为全球制造业革命性变革的重要力量和国际竞争的制高点。

航天业作为高科技和高端制造业紧密结合的国家战略性产业，有责任也有能力在中国工业互联 的发展和全球竞争中发挥其不可或缺的骨干和引领作用。

基于此，《卫星与 络》特制作“工业互联 专刊”（2021年4期），以期为中国工业互联 的理论建设和实践推进有所助力。

（特别鸣谢李伯虎院士，倪光南院士，工信部王建伟司长及资深专家宁振波、赵敏、朱铎先、阎丽娟、郎燕等人士对本次专刊的专业指导）

让事实说话，优秀工业互联 案例分析

我国的工业互联 供应商应当把实践一系列成功应用案例作为首要工作，分类别、分行业、分地区实施。值得欣慰的是，我们已经发现了一些做得不错的企业和解决方案。

一、工业互联 应用，重点是做好两个层面的工作

如何判断一个工业互联 应用案例是否成功？从技术角度来看，我们认为最需要关注的领域并不是云和通信设备，而是这两个层面的工作：

一个层面是工业互联 架构的底层，能够接近100%地完成企业生产要素的连接和数据采集工作，能够支持企业设备的所有工业互联 总线和协议。

另一个层面是工业互联 架构的顶层，能够打通所有企业所使用的工业软件（如ERP、CRM、财务软件等等），实现数据的共享，能够对企业所有工业软件的数据进行采集、建模、分析并自动提出优化方案，为企业带来直接的经济效益。

之所以只强调工业互联 架构顶层和底层的工作，而没有强调工业互联 架构中层的云服务/设备/软件和通信设备（如各种交换机和路由器）等，是因为这些云服务和通信设备的通用解决方案非常多，因此它们并不是工业互联 建设最核心的问题。

我们接触的优秀工业互联 案例企业中，不管是为别的企业提供解决方案的平台型服务商，还是为了自身的数字化转型而实施工业互联 改造的生产制造型企业，基本都做好了这两个层面的工作。

二、工业互联 解决方案的三个类型

这些企业实现的工业互联 解决方案，按照覆盖的范围大致可分为三类：

第一类，只覆盖一个企业内部的所有生产要素，只提供少量外部供应链和合作方的对接应用；

第二类，不但覆盖了一个企业内部的所有生产要素，还覆盖了大量的上下游合作企业以及客户，这样的工业互联 能够形成以一个企业为核心的生态系统；

第三类，能够覆盖一个产业的大量中小企业群，将整个产业链统一起来，对大量中小企业的生产进行优化配置。

这三类工业互联 适合不同类型的企业，在我国都有成功的案例。

（一）华为基于5G的工业互联 解决方案

5G是工业互联 中不可或缺的先进技术，而工业互联 是5G的URLLC（高可靠性低延时通信）和大上行带宽最好的应用场景。

在MWC2021展会上，华为公司展示了利用5G技术构建工业互联 的成功案例。

案例1：华为的5G设备PCB（印刷电路板）生产线

（图）华为将5G制造专 技术首先应用在了自家的5G设备生产线上

5G技术的URLLC和大上行带宽在这条生产线上起了关键作用。为了加强可靠性，华为5G工业互联 方案采用了多发选收、1+1容错的配置。为了实现高密度大上行带宽，华为使用了高密度的5G基站配置方案，基站频点高密度复用，并且上行配比更大。

5G技术大于99.99%的高可靠性使得全部制造设备无线化成为可能；在自动光学检测AOI设备上，需要将焊接完元器件的电路板的高清照片上传至云服务器，由专业AI软件来检测焊接质量，在这里，5G技术的15Gbps高密超大上行带宽就成为最重要的功能；而5G技术20~50毫秒的低时延，使得多个机械臂能够协同装配电路板和设备。

案例2：5G汽车智能制造

（图）华为5G工业互联 技术应用在国外某家汽车制造商的生产线上

华为的5G工业互联 方案已被国外某汽车制造商采用。主要用在三大场景上：

一是汽车软件包5G自动下载。随着现代汽车的电子部件正进化得越来越复杂，尤其是在自动驾驶时代的曙光即将到来之时，车载电脑的预装软件包正变得越来越大，从几个GB到十几个GB不等，未来甚至更大。在传统的汽车生产线上，向车载电脑里下载、安装软件包有专门的工位来完成，通过有线 络或者存储卡来复制，每辆汽车都要单独进行，耗时很长，称为汽车生产流水线上的一个堵点。通过华为5G工业互联 方案进行改造后，这个软件安装工位就可以取消，汽车在生产线上各个工位移动的过程中，通过5G无线 络就可以自动下载软件包，生产线的整体效率大大提高。

二是汽车生产线上的机械臂更换各种不同的工具头模块，传统做法是通过工具头上的插针进行有线通信，但插针容易损耗，影响通信。通过5G工业互联 改造后，每个工具头上都有一个5G通信模块，能够实时地与机械臂交换各种参数，消除了插针损耗，减少了机械臂停机检测时间，提高了生产效率。

三是柔性生产线管理。使用5G无线工业互联 替代传统的有线工业互联 后，对于需要灵活配置、移动设备和材料的工位来说，免去了线缆拆除和安装的麻烦。远程PLC通过5G无线配置和控制工位的设备和材料生产不同的产品。在流水线的故障工位处理，灵活配置，绕过故障工位方面，也有很大的优势。

（图）华为的5G工业物联 关产品

华为的解决方案，在底层能够提供完备的数据采集方案，兼容大量的工业总线和协议；在上层能够打通所有工业软件，进行数据共享。

（二）华龙讯达的数字孪生解决方案

当工业互联 对生产要素的数据采集详细到一定程度，就能够对生产要素进行虚拟建模，形成“数字孪生”。数字孪生是工业互联 的重要解决手段之一，也是国内外一批供应商的主攻方向。

深圳华龙讯达信息技术股份有限公司（以下简称“华龙讯达”）规模虽然不大，但已经在工业互联 领域深耕了将近20年时间，积累了非常丰富的客户服务经验和工业互联 核心技术，在近些年国内工业互联 领域诸多评比中，屡次获得重要奖项。

１、数字孪生的基本理念

“数字孪生”的概念是在2003年，由美国的密歇根大学的MichaelGrieves提出，在讲述PLM产品全生命周期管理的课程上引用的概念。

“数字孪生”将一个实体的工厂虚拟化成一个虚拟的工厂，实体的车间要虚拟化成一个虚拟的车间，一个实体的设备虚拟化成一个虚拟的设备，使生产环节发生的每个故障、设备的停机、质量的状态，包括物料的消耗，都实时呈现给企业的管理者。在经过模型优化之后，重新改变企业的管理流程，优化管理模式。因此，“数字孪生”概念实际上就是工业互联 在采集到了足够丰富的企业生产全要素的数据之后，建立起来的企业虚拟模型，是工业互联 概念的升华。

（图）华龙讯达的“数字孪生”解决方案拥有直观的3D可视化人机界面

２、华龙讯达数字孪生方案的方向

华龙讯达的产品解决了工业互联 实施中的两大难点：在底层数据采集与边缘计算方面，能够为特定行业的企业提供100%的设备数据采掘覆盖；在上层的工业数据采集、传输、存储、管理、监控、建模、分析、优化等方面，实现了来自不同厂家的工业软件（比如ERP、CRM、财物软件等等）的数据集成和互通。

前一个难点是由公司自主研发的“木星机器宝”数据采集与边缘计算设备实现的。“木星机器宝”支持目前市场上常见的100余种工业总线与协议，能够对接欧、美、日和国内80%以上的PLC控制系统。“木星机器宝”就像通信行业里的 关，能够将所有所支持的工业总线与协议的数据翻译成华龙讯达云服务与数据库“木星数据采集平台”的通用格式。

这样的产品需要多年的积累才能开发出来。同时“木星机器宝”拥有开放式的软硬件架构，添加新的总线和协议比较容易。对于客户的一些没有自动化控制装置的比较老旧的设备，华龙讯达公司能够定制开发传感器和数据采集装置，对这些设备进行自动化升级改造。而对新客户生产车间的数据采集和定制开发，华龙讯达通常只需要派几个工程师，花费个把月的时间就能够完成。

（图）华龙讯达公司的“木星机器宝”工业物链 关

后一个难点是由公司的“木星数据集中管理平台”实现的。这个平台能够将企业碎片化、离散和孤立的数据信息进行汇集、清洗、转化、沉淀为企业数据资产。平台通过开放的API接口，以标准化模型库为基准，进行数据交换与存储，构建企业数据共享、附庸、多方参与、协同演进的新生态。这项工作需要深入理解客户的需求，为客户深度定制，打通客户过去采购的所有工业软件。例如某大型国有企业基于木星数字孪生产品和工具集，在3个月时间内就建设了全新的5G数字孪生车间，无缝集成30多个系统，实现人、机、物的数据实时感知与连接。

3、实际应用案例：降低零备件库存，烟草企业年节省数千万元

通过建设“数字孪生”解决方案，不少企业生产和运营的大量细节都得到了优化，创造了直接的经济效益。以企业设备零备件管理为例：某企业在传统的管理方式下，对设备零备件的损耗没有科学的跟踪与分析，仅凭管理人员的经验采购备件，每年的零备件库存曾经高达1.2亿件。在实施了“数字孪生”方案之后，该企业能够对每个损耗的零备件都进行数据汇总和分析，进而得到了优化的科学的零备件采购方案，使得该企业的零备件库存降到4800万件。且一个零备件的单箱消耗从70多元下降到40多元，仅这一项，一年就能给企业节省2000~3000万元。

4、“工具”在手，跨行业不难

工业互联 平台在推广应用中普遍面临跨行业难的问题，主要难点在于：一是有些行业拥有很高的行业壁垒，比如烟草行业就是国家严格管理的行业，跨行业的工业互联 供应商进入有很大难度，必须拿出深耕行业的态度，才能落地生根。二是有些行业形成了比较固定的生态和供应链体系，如果没有足够的动力或者收益，是不能够破旧立新的，因此工业互联 供应商要对具体推广和营销成本有足够的资金和思想准备。

但华龙讯达通过“木星工业互联 平台”“木星数字孪生平台”“木星智能人际交互平台”等产品，构建了跨行业的通用解决方案，目前的客户横跨装备制造、汽车制造、石油化工、生物医药、烟草工业、智慧交通、风力发电等行业。

（图）华龙讯达“数字孪生”解决方案实施的行业

据总经理龙小昂介绍，华龙讯达之所以跨行业比较顺利，是因为掌握了通用的“工具”（前述各种软硬件平台），为客户所在的行业进行定制才较为容易。“如果你向企业推销产品，他们会拒绝你；但如果你给企业提供能力，他们会拥抱你。”龙小昂说。他还强调，跨行业是指工具的跨行业，而不是业务的跨行业。

因此在我国的工业互联 推广过程中，华龙讯达呼吁加强对做工具（主要是工业软件）的企业的支持。先进的工业软件是工业乃至 会发展水平的重要标志，是未来智能工业重要基础支撑，是不能受制于人的关键核心技术。切实加强我国工业技术软件化能力，自主研发关键领域工业软件，加快我国工业APP发展，对于建设工业强国具有重要战略意义。

（三）树根互联的供应链生态的数字化、互联 化

一些工业互联 方案公司除了能够对客户企业内部进行工业互联 改造，还将这张 延伸到企业的上下游供应链和客户中，接入了大量的第三方企业，形成整个供应链生态的数字化、互联 化。对整个供应链都建立了数据采集、建模、分析和优化体系。

树根互联技术有限公司（简称“树根互联”）在2016年12月发布了自主可控的平台型工业操作系统——根云（ROOTCLOUD）平台，以ABIoT（A指AI，B指Blockchain，IoT指物联 ）等新一代信息技术为基础，面向机器的制造商、设备使用者、政府监管部门等 会组织，在机器在线管理（服务、智造、研发、能源）、产业链平台、工业AI、设备融资等方面提供深度服务，为各类工业企业转型服务，持续开拓新技术时代的制造新范式。根云平台最近几年获得了许多中国工业互联 行业的奖项，也是美国Gartner评选的全球工业互联 “魔力象限”中唯一入选的中国平台。

（图）美国Gartner评选的工业互联 2020“魔力象限”，红圈中就是“根云”平台

如同国内其它成功的工业互联 方案公司一样，树根互联公司比较完美地解决了底层用户设备的数据采集问题，设备覆盖率接近100%，在顶层也比较完整地解决了用户工业软件的数据互通问题。因此能够比较完整地对用户企业的数据进行建模、分析和优化，指导企业进行科学决策，带来了直接的经济效益。

下图是树根互联公司依托根云平台，为某汽车制造企业定制的智能生产解决方案。可以看到其项目收益是十分可观的。

（图）树根互联为某汽车制造企业定制的智能生产解决方案

树根互联的根云平台不但解决了企业内部的数字化改造问题，而且开始进一步向企业的上下游延伸，为工业企业提供包括研发、生产、服务、营销、产业金融、模式创新在内的全价值链数字化转型升级。以三一集团的数字化转型为例，对上游供应商，根云平台为其建立了GSP全球供应商门户，并正在规划供应链集采系统；对下游客户，根云平台建立了零配件商城，二手设备处置与求职招聘门户，以及易耗品MRO商城。上下游一体的工业互联 能够真正地将整个供应链体系都进行资源优化配置。

（图）“根云”平台能够对供应链体系进行资源优化配置

另外，树根互联还为多个产业集群打造了运营平台，包括广州全球定制家居产业链平台、揭阳家用塑料制品集群平台、湛江小家电产业链平台等，推动区域产业链的整体转型升级，带动集群内中小企业的数字化转型。

以广州全球定制家居产业链平台为例。广州是享誉国际的“全球定制之都”，但是定制家居行业一直是“大行业、小企业”的状态，产业链上大量中小企业产能不足，生产模式传统，无法及时、柔性地响应消费端的需求。因此，定制家居行业尚未形成巨头格局。树根互联的全球定制家居产业链平台自2019年启动，目前已有广州、佛山等地超过20家企业接入，综合效益显著，市场口碑良好。

1、该平台无缝兼容多种主流异构设计软件，实现数据互通，设计师设计图纸到工厂无需拆单，全屋定制可节省12天拆单时长，大大提升交付效率；

2、打通超过100种设备控制协议、市面上通用的木工机械设备均能连接并做设备的工况采集，获取工厂真实产能，进而提供精准的订单引流，提质增效；

3、依据订单需求统一开料，板材利用批量混合优化，让板材综合利用率超过80%，相比传统制造大大提升。

依托这个平台，家居生产不但实现了定制化，而且生产过程变得透明化、智能化。接到订单需求后，设计师根据消费需求在平台的3D云设计系统内设计出图、效果转化和门店体验；确定订单后，设计师根据订单交期、产品工艺和工厂的服务半径，通过平台甄选对接集群内有产能的生产制造企业进行生产，最后通过智慧物流交付。

（四）赛轮集团：自行开发工业互联 平台，实现上下游覆盖

当工业互联 供应商无法提供适合本行业、本企业的解决方案，原本不具备相关研发能力的企业，是不是能够靠自己的力量开发平台，不但解决本企业的信息化问题，还能解决上下游产业链的信息化问题，甚至可以覆盖到最终用户？在调研当中，我们发现了一些成功案例。出于行业的特点，这些工业互联 应用目前只在这些企业内部采用，尚未形成标准化的产品和解决方案向其它企业推广。但类似案例还是能为人们带来许多启发，特别是那些强烈希望向数字化转型，却又找不到货架式产品的企业。

从最初的单一工厂，到如今的智能化轮胎产业集群，作为国内轮胎行业首家国家工信部智能制造和工业互联 试点示范企业，赛轮集团股份有限公司（以下简称“赛轮集团”）经过近20年的迭代研发，推出了全球首个橡胶工业互联 平台“橡链云”。

1、解决底层与上层的两个难题

（1）在底层设备数据采集方面，橡链云平台在纵向上实现了所有工序的“人机料法环测”的全面连接，构建了行业内最完整、最丰富的机理模型库。目前在海量互联方面已经实现99%以上设备的互联互通，采集点高达百万级，在全面质量控制、自动排程、人工智能视觉识别等方面也有大量实践案例。

从轮胎生产装备层面来说，设备种类多、数据采集点多、通讯难、控制系统差异大、通讯协议不通用，即使同一工序同类设备都存在“多代同堂”的情况。赛轮集团最早的工厂建于2002年，设备类型复杂，包含了常用的欧姆龙、三菱、西门子、ABB、贝加莱等所有不同时期的PLC系统，细分型 20多种；涉及到的仪表、传感等通用及个性化的物联 通信协议多达30多种。

在面对众多不同工业控制总线和协议互联互通时，赛轮集团首先对设备和控制系统的数据和功能接口进行标准化，建立统一的规范要求，在设备采购和升级维护过程中要求供应商提供的设备要满足上述接口要求；在此基础上主要从两个方向解决异构总线和协议的互联互通：

①一方面是针对不同厂家、不同类型的工业总线和协议，采用统一的标准化接口封装，形成了拥有自主知识产权和专利的管控连接件。当不同设备、控制系统需要连接时，只需要在现场人机交互上位机软件（HMI）上配置几个参数，就能实现不同设备类型数据和控制指令的互联互通；通过管控连接件向下屏蔽了不同总线和协议的差异，向上给软件开发和实施提供统一的调用接口；经过不断的积累，实现了行业内所有主流工业控制总线和协议的封装；遇到新的工业控制总线和协议，也可以方便快捷的封装到管控连接件中。

②另一方面，对于采用如OPC、OPCUA等标准通讯接口的设备和控制系统，通过自主研发封装了支持OPC等协议的设备通讯组件包，实现了不同总线和协议的整合接口统一，近几年也在物联 智能 关方面进行研发，实现了向OPCUA、MQTT等协议的应用普及。

（2）在上层工业软件数据的互联互通上面，橡链云平台已经沉淀了成熟软件产品和橡胶行业解决方案近百套，并集成了ERP、CRM、PLM等主流企业管理软件。

赛轮在实施SAP公司的ERP时，就实现了与MES系统的全面数据集成；在实施PLM系统时，梳理出与ERP、MES、CRM等系统的接口流程超150个，这为系统升级橡链云工业互联 平台提供了坚实的基础。

在升级到橡链云工业互联 平台时，重点建立了产业链丰富的机理模型、供需数据湖和数据中台，实现数据汇集、共享和分析应用。在此基础上对ERP、CRM、PLM等软件向橡链云迁移，采用了三种策略：

①对于满足橡链云上云要求的系统，按计划直接迁移到橡链云平台，部署到橡链云平台虚拟化资源之上，采用统一的管理平台进行管理。

②改造后上云，需要对系统架构、运行环境、接口等进行改造，使其满足迁移到云平台的技术要求，然后再迁移并统一管理。

③保持现状但是数据和接口上云，继续保持现有业务系统当前的运行环境，包括基础设施，直至系统更新换代。通过API管理平台和大数据平台将传统应用的服务能力和数据在橡链云发布共享。

通过以上三种策略实现多种平台和APP上云互联互通，达到平台、业务、数据整合，并且通过集成橡链云统