工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“咖”解丨閆長鹍：深耕工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，培育數(shù)字新動能
導語：
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，是第四次工業(yè)革命的重要基石。本文以長飛公司的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設經(jīng)驗為參考，介紹基于問題導向，以產(chǎn)業(yè)急迫需要為出發(fā)點，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，如何進行智能工廠建設、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、兩化融合貫標、安全體系建設和商業(yè)模式擴展，實現(xiàn)供給與需求精準對接，高效敏捷產(chǎn)品交付、生產(chǎn)系統(tǒng)最優(yōu)控制、產(chǎn)能資源最優(yōu)應用、精準服務延伸的目標。進一步從政策和技術(shù)角度，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展未來進行預測。
一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，新一輪產(chǎn)業(yè)革命的基石
2020年第24期的《求是》雜志刊登的習近平總書記的重要文章中提到：“《第四次工業(yè)革命》一書中寫道，第四次工業(yè)革命將產(chǎn)生極其廣泛而深遠的影響”。改革開放四十余年，中國以迅猛之勢完成了前三次工業(yè)革命。站在第四次工業(yè)革命的門檻上，面對世界百年未有之大變局，誰能搶先把握新的歷史機遇和發(fā)展契機，誰就能彎道超車。因此，把握第四次工業(yè)革命是以數(shù)字化為主導的新一輪技術(shù)革命是建設制造強國和網(wǎng)絡強國的必由之路。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎設施，是第四次工業(yè)革命的重要基石。它以網(wǎng)絡為基礎，以平臺為中心，以數(shù)據(jù)為要素，以安全為保障，通過對人、機、物、系統(tǒng)的全面連接，構(gòu)建覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的新型制造和服務體系，實現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)集成化協(xié)同、行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。
二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，問題導向驅(qū)動技術(shù)應用
談到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，我們發(fā)現(xiàn)它經(jīng)常與系統(tǒng)、體系、框架、平臺等抽象的技術(shù)詞匯關(guān)聯(lián)在一起。《技術(shù)與本質(zhì)》一書中說到：“科學經(jīng)濟的發(fā)展，本質(zhì)是技術(shù)驅(qū)動的。人類解決問題的需要，才是推動人們重新結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，進而促進新一代技術(shù)出現(xiàn)的動力。”隨著后疫情時代到來、西方的瘋狂打壓、人口紅利的消失以及行業(yè)競爭加劇，制造業(yè)面臨內(nèi)外部異常嚴峻的局面。制造業(yè)要“破局”，就要結(jié)合特點、找出痛點、對準錨點，以數(shù)字化思維重構(gòu)業(yè)務模式和流程，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地、落實、落細。
長飛公司持續(xù)引入5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)探索和實踐，作為工信部首批“智能制造試點示范”企業(yè)，建設了中國光通信行業(yè)首家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點，發(fā)布了國內(nèi)首個“5G+全光工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”解決方案。2020年榮獲工信部智能制造標桿企業(yè)，是中國光通信行業(yè)唯一獲得此項榮譽的企業(yè)。下面以長飛公司在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域探索為例，介紹相關(guān)經(jīng)驗和思考。
（一）縱深應用助力智能工廠建設
制造企業(yè)，往往各部門分散、獨立地控制著不同業(yè)務，銷售、計劃、生產(chǎn)、采購、物流等部門之間界限分明。雖然經(jīng)過多年信息化建設，工業(yè)企業(yè)內(nèi)部依然會出現(xiàn)三種類型的孤島：IT(信息)孤島、 OT (自動化)孤島，IOT(信息與自動化)的孤島。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從單個機器到生產(chǎn)線、車間甚至整個工廠的智能決策和動態(tài)優(yōu)化。
1、5G+全光工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合接入
5G+全光工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合接入，利用5G和千兆光網(wǎng)的超大帶寬、超低時延、先進可靠等特征，向單個用戶/終端提供固定和移動網(wǎng)絡千兆接入能力。二者互相補充，共同滿足不同環(huán)境、不同場景的差異化網(wǎng)絡需求。5G企業(yè)虛擬專網(wǎng)進行園區(qū)無線覆蓋，服務于智能物流、智能制造、AI輔助、數(shù)字孿生等應用。通過搭建工業(yè)總線網(wǎng)絡實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)內(nèi)外部之間的人與人、人與機器、機器與機器、機器與產(chǎn)線、產(chǎn)線與產(chǎn)線以及服務與服務等之間的網(wǎng)絡互聯(lián)和信息互通，實現(xiàn)產(chǎn)品設計研發(fā)、生產(chǎn)運營管理、生產(chǎn)控制執(zhí)行、產(chǎn)品銷售服務等各個環(huán)節(jié)對應系統(tǒng)的互集成互操作。
2、AI助力裝備智能化
通過AI技術(shù)加持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，提升企業(yè)生產(chǎn)裝備智能化改造，推動智能制造單元、智能生產(chǎn)設備、智能檢測設備、智能物流建設，實現(xiàn)全要素全環(huán)節(jié)的動態(tài)感知、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)集成和智能管控。
以光纜護層檢測為例，為防止火花、拉伸、鼓包等產(chǎn)品質(zhì)量問題，傳統(tǒng)方案使用人工或人工+機器檢測的方案，該方法準確性不高、實時性差、效率低下、受人工經(jīng)驗和主觀因素的影響大，而基于機器視覺的檢測方法可以很大程度上克服上述弊端。機器視覺檢測系統(tǒng)通過適當?shù)墓庠春蛨D像傳感器(CCD攝像機) 獲取產(chǎn)品的表面圖像，利用相應的AI算法提取圖像的特征信息進行表面缺陷的定位、識別、分級等判別操作。利用5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將機器視覺與生產(chǎn)系統(tǒng)、現(xiàn)場報警系統(tǒng)進行集成聯(lián)動，實現(xiàn)質(zhì)量異常時現(xiàn)場聲光報警、系統(tǒng)自動對產(chǎn)品進行鎖定標識，便于生產(chǎn)人員第一時間到現(xiàn)場進行異常處理。同時將原有的在線抽檢升級為全檢，檢測精度達到千分之一厘米，檢測速率達到120m/min，有效的保障了出廠產(chǎn)品的質(zhì)量。
3、設備協(xié)同實現(xiàn)產(chǎn)線智能化
產(chǎn)線智能化是利用 5G 授時定位、人工智能、軟件定義網(wǎng)絡、網(wǎng)絡虛擬化、智能AGV等技術(shù)，將生產(chǎn)現(xiàn)場的設備運行軌跡、工序完成情況等數(shù)據(jù)以及攝像頭、傳感器等實時數(shù)據(jù)進行采集，綜合運用統(tǒng)計、規(guī)劃、模擬仿真等方法，將生產(chǎn)現(xiàn)場的多臺設備按需靈活組成一個協(xié)同工作體系。
長飛通過多套AGV機器人與立體貨架聯(lián)動，構(gòu)建了智能套管配送系統(tǒng)。通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）將半成品下線告知機器人調(diào)度系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)指揮多套AGV自動將半成品從產(chǎn)線運輸?shù)綔y試臺進行質(zhì)量檢測，通過MES系統(tǒng)反饋測試完成后，AGV又將半成品從測試臺運到立體貨架或直接送往下一道工序繼續(xù)執(zhí)行生產(chǎn)，實現(xiàn)了車間內(nèi)AGV協(xié)同作業(yè)、物流自動周轉(zhuǎn)。5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能AGV結(jié)合，利用5G數(shù)據(jù)回傳更高效、更柔性、更多端的泛連接特性，結(jié)合自動化“設備+系統(tǒng)”，替換人工，提高了工序之間的物流轉(zhuǎn)換效率，規(guī)避了人工尋盤錯誤風險。提升了面向訂單的柔性化生產(chǎn)能力。
（二）橫貫拉通助力產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同
基于分工合作基礎上形成的產(chǎn)業(yè)鏈是現(xiàn)代經(jīng)濟的本質(zhì)特征。由于制造業(yè)鏈條長、環(huán)節(jié)多、場景復雜，海量工業(yè)數(shù)據(jù)分散在不同系統(tǒng)中且數(shù)據(jù)表述不一致，異構(gòu)網(wǎng)絡相互隔離等情況導致產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同困難，尤其在協(xié)同制造、服務延伸等創(chuàng)新應用領域難以獲取、發(fā)現(xiàn)、理解和利用相關(guān)數(shù)據(jù)。只有通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打破企業(yè)的邊界，將產(chǎn)業(yè)鏈上的各個信息孤島連接在一起，形成完整的業(yè)務鏈，才能加強企業(yè)間的合作關(guān)系，建立企業(yè)間一種雙贏的業(yè)務聯(lián)盟，共同實現(xiàn)利潤的最大化。
1、基于標識解析的產(chǎn)品全生命周期追溯
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐。通過賦予每一件物理對象或虛擬資源唯一的“身份證”，實現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨企業(yè)的信息共享與互通。長飛公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點，已有1800余家企業(yè)接入到解析平臺，通過“一碼到底”方案貫通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，有效減少了產(chǎn)業(yè)間產(chǎn)品流轉(zhuǎn)時頻繁換碼工作，解決因信息孤島而導致產(chǎn)業(yè)鏈條不可控、不可管、不可信的。
以光纜產(chǎn)品的全生命周期追溯為例，上游物料廠家將產(chǎn)品信息上傳到標識解析平臺，光纜生產(chǎn)系統(tǒng)掃描物料編碼時，通過標識平臺解析物料信息，生產(chǎn)完成后再將光纜信息注冊到標識節(jié)點平臺中。用戶掃描光纜盤上標識碼，就可以查詢光纜信息、生產(chǎn)信息、上游物料信息，從而實現(xiàn)光纜產(chǎn)品全生命周期的追溯。通過標識解析的應用，使得生產(chǎn)效率得到了提升，例如使用手持設備掃描油墨標識，著色間普通操作員報工耗時從原來的1min縮短到20s，效率提高了3倍。
2、電信業(yè)云監(jiān)造、云廠驗、云檢測
電信業(yè)客戶為了解各供應商的生產(chǎn)能力以及現(xiàn)場管理水平，保障訂單能保質(zhì)保量按期交付，會對各供應商提報的生產(chǎn)能力組織現(xiàn)場核查活動。這種線下核查方式的時間成本和費用都比較高，且無法監(jiān)控生產(chǎn)制造過程情況。自2019年新冠疫情后，線下核查方式執(zhí)行更加困難。
長飛與中國移動供應鏈共同建立了標準接口規(guī)范，通過授權(quán)可遠程訪問或集成實現(xiàn)云監(jiān)造、云廠驗、云檢測的創(chuàng)新應用。從基礎物料主數(shù)據(jù)的協(xié)同、訂單協(xié)同、交付協(xié)同、報賬協(xié)同四大方面實現(xiàn)了與移動客戶的數(shù)據(jù)和功能對接。通過全流程協(xié)同，實現(xiàn)遠程實時信息核查、實時查看并提取產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、全流程監(jiān)控產(chǎn)品生產(chǎn)關(guān)鍵設備參數(shù)、查詢并提取設備歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實時查詢生產(chǎn)產(chǎn)品全流程數(shù)據(jù)信息、能夠根據(jù)產(chǎn)品信息實時追溯產(chǎn)品生產(chǎn)、存儲、檢測、運輸?shù)汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)信息。推動長飛數(shù)字化轉(zhuǎn)型，簡化交易流程、優(yōu)化倉儲資源、產(chǎn)品質(zhì)量可追溯、訂單實時可跟蹤。
3、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助推產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展
在實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標的背景下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是推動制造業(yè)高質(zhì)量、高標準發(fā)展的必要引擎，也是節(jié)能降碳的主戰(zhàn)場，是支撐我國經(jīng)濟社會全面綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。長飛在綠色發(fā)展領域通過不斷探索，找到多種應用場景，以下以“綠色纜盤”為例。
光纜、電纜的盤具多為木制或者竹制，作為國民經(jīng)濟中第二大支柱產(chǎn)業(yè)的電線電纜行業(yè)來說，每年需要大量的木材資源。為了推進產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展，長飛公司與安徽移動公司合作進行綠色纜盤試用示范項目。綠色纜盤是新型可回收循環(huán)使用的塑料盤具，預計回收使用壽命20次左右，到達壽命后纜盤材料可以降解、回收，再作為生產(chǎn)“內(nèi)部周轉(zhuǎn)盤”或家用塑料制品的原料。通過新材料和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析技術(shù)的結(jié)合，利用標識碼或者傳感器對綠色纜盤進行全生命的跟蹤管理和數(shù)字化管理，保障綠色纜盤重復利用。
（三）兩化融合貫標促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范化發(fā)展
兩化融合是新發(fā)展階段制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展的必由之路，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是我國兩化融合邁入新階段的落腳點和著力點。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要想規(guī)范化、標準化、體系化建設，必須參照兩化融合的基本框架和管理要求，建立、實施、保持和持續(xù)改進知識驅(qū)動型兩化融合管理體系，開展AAA級或者更高級別兩化融合度貫標。通過對企業(yè)自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平進行評估，促進應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打通IT和OT設備，建成支持主營業(yè)務領域內(nèi)資源全局優(yōu)化配置，以及主營業(yè)務集成融合、動態(tài)協(xié)同和一體化運行的能力，通過全連接引領企業(yè)提升兩化融合能力，拉動企業(yè)提高融合度等級，實現(xiàn)組織整體業(yè)務成本降低、效率提升、質(zhì)量提高等預期價值效益目標。
（四）安全體系建立保護屏障
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打破了IT和OT的邊界，工廠內(nèi)部與外部實現(xiàn)了互聯(lián)互通，傳統(tǒng)的單向數(shù)據(jù)流動變成了雙向甚至多向，從而導致入侵風險和不確定性不斷增加。要做好工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全，需要從設備安全、網(wǎng)絡安全、平臺安全和數(shù)據(jù)安全四方面著手。設備安全保障需要確保只有合規(guī)的設備才能接入網(wǎng)絡，并且按照既定的訪問規(guī)則和權(quán)限發(fā)送或者讀取數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡安全是要把工廠內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、標識解析系統(tǒng)等聯(lián)動考慮，根據(jù)業(yè)務重要性將網(wǎng)絡劃分為不同的安全區(qū)域，各區(qū)域間用網(wǎng)絡邊界控制設備管理。平臺作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，要從標準、技術(shù)、管理、防護和生態(tài)等方面統(tǒng)籌規(guī)劃，部署多層次立體化安全防護體系。數(shù)據(jù)安全需要貫穿數(shù)據(jù)的全生命周期，通過數(shù)據(jù)加密、訪問控制、計入認證、數(shù)據(jù)脫敏、業(yè)務隔離和數(shù)據(jù)備份等多種措施進行防護。
（五）商業(yè)模式拓展助力千行百業(yè)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參與者有制造業(yè)企業(yè)、信息通信企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及軟件服務提供商等。其中信息化水平高的制造業(yè)龍頭企業(yè)是主力軍，例如三一重工旗下的樹根互聯(lián)、TCL集團孵化的格創(chuàng)東智、美的集團下屬的美云智數(shù)等。為了將自身豐富的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設經(jīng)驗推廣至更多行業(yè)，長飛公司成立了長飛智慧網(wǎng)絡技術(shù)有限公司。長飛智網(wǎng)公司2019年為某光電子企業(yè)提供了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎的全光網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心機房、視頻監(jiān)控、智能安防、工業(yè)網(wǎng)絡安全等服務，為光電子行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造堅實的基礎設施。2020年為撫州高新區(qū)重點企業(yè)提供智能制造與數(shù)字化轉(zhuǎn)型咨詢服務，推出全光網(wǎng)+智慧工廠解決方案，該方案在某銅箔公司落地，打造全國首個銅箔行業(yè)“全光網(wǎng)”智慧工廠。2021年聯(lián)合信通院為撫州高新區(qū)（國家級重點高新區(qū)）建設區(qū)域綜合型標識解析二級節(jié)點提供技術(shù)咨詢服務，可用于紡織、冶金、食品等多個行業(yè)。
三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，即將進入爆發(fā)期
（一）政策紅利，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)良性循環(huán)
2022年4月10日，《中共中央國務院關(guān)于加快建設全國統(tǒng)一大市場的意見》發(fā)布，明確提出要加快建立全國統(tǒng)一的市場制度規(guī)則，打破地方保護和市場分割，打通制約經(jīng)濟循環(huán)的關(guān)鍵堵點，加快建設高效規(guī)范、公平競爭、充分開放的全國統(tǒng)一大市場。從本質(zhì)上來說，該政策是為了打通要素流動，提升生產(chǎn)效率和交易效率。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰就是打通供應側(cè)和需求側(cè)信息流的關(guān)鍵利器，在供給側(cè)，通過應用數(shù)字技術(shù)提升生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)信息流動；在需求側(cè)，依據(jù)訴求定制下單等加速原材料、半成品等交易信息流動，從而提升交易效率。另一方面，全國統(tǒng)一大市場又可以推動市場制度、設施、監(jiān)管和要素的統(tǒng)一，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的諸多困境，更加有益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)發(fā)展。在國家的政策激勵下，必將會有更多的中小企業(yè)將加入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)中來，必將打破企業(yè)間、行業(yè)間的界限，使得整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模爆炸性增長，最終形成數(shù)字經(jīng)濟生態(tài)圈，賦能行業(yè)融通發(fā)展。
（二）技術(shù)就緒，迎來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用百花齊放
自2017年以來，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎設施及相關(guān)技術(shù)蓬勃快速發(fā)展。5G網(wǎng)絡不斷擴大范圍，覆蓋了電子設備制造業(yè)、鋼鐵行業(yè)、電力行業(yè)、建材行業(yè)、紡織行業(yè)等十大重點行業(yè)；在工業(yè)設計、生產(chǎn)制造、生產(chǎn)檢測、物流配送、安全管理、運維服務等方面，形成了20大典型的應用場景；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系的5大頂級節(jié)點，近200個二級標識解析節(jié)點上線，標識解析量近百億，標識日解析量突破5000萬；各行各業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺不斷涌現(xiàn)，國家級“雙跨”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已有28家企業(yè)。這些數(shù)據(jù)都在告訴我們，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐已基本準備就緒，下一步必然會迎來應用的爆發(fā)。從工業(yè)的行業(yè)特性上來看，工業(yè)門類繁多，場景復雜，不同行業(yè)間的壁壘很大，幾乎不可能有應用能夠覆蓋所有場景，因此工業(yè)應用的必然更加個性化、定制化，進入一個百花齊放的全新賽場。
作者簡介：
閆長鹍，長飛光纖光纜股份有限公司高級副總裁。推動長飛公司芯棒制造設備和拉絲塔的國產(chǎn)化，形成了光棒和光纖生產(chǎn)設備自主開發(fā)能力，實現(xiàn)了生產(chǎn)的降本增效。作為公司智能制造負責人，實現(xiàn)了光纖制造過程從配方控制到自適應控制的智能化升級，建設了國內(nèi)首個預制棒和光纖智能制造工廠，自主開發(fā)了多項核心智能裝備，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的全自動物流，形成了具有長飛特色的預制棒及光纖智能制造新模式。
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