2022年工业大脑：基于G的智慧工厂工业互联网建设方案

1、工业互联网打造基于5G的全连接智慧工厂需求分析01解决方案03总体蓝图02实施路径04目录01需求分析中国制造2025（2015.05）智能制造”十三五”发展规划（2016-2020年）（2016.12）关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见（2016.05）工业和信息化部关于贯彻落实的行动计划（2015-2018年）（2015.12）智能制造工程实施指南（2015.08）国家智能制造标准体系建设指南（2015.12）李克强：把发展智能制造作为主攻方向（2017年两会政府工作报告）国务院副总理马凯：发展智能制造 推进转型升级深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见（2017.11）

2、中国制造业总体水平处于2.0向3.0过渡阶段，老旧设备多，数字化水平低。2017年，我国规模以上工业企业生产设备数字化率为44.8%，数字化设备联网率为39%。2018年中国工业互联网市场规模达到5318亿元，增长率为13.71%；随着产业政策逐渐落点，预计2020年中国工业互联网市场规模可达6929亿元。重点围绕工业生产制造，在多个行业的生产制造场景中应用IPv6、边缘计算。基于新型网络技术的网络化应用解决方案供应商采取后奖补方式支持，单个供应商奖励金额不超过相关验收合同累计额的20%。2025年2035年新中国成立100年迈向制造强国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平综合实力进入世界制

3、造强国前列通过“三步走”实现制造强国战略目标数据来源：关于关于深化互联网+先进制造业、发展工业互联网的指导意见从制造大国迈向制造强国自动化产线日趋完善，智慧化道路任重道远设备控制数据30万条APS排产80万条实时检测40万条AGV生产调度150万条摄像头监控100万条机器指令500万条精密检测设备219套卷边机器人18台工业大脑东风集团已建成自动化产线，并实现了车间互联，并且已经积累了大量相关数据。集团期望从大数据中挖掘价值，以帮助服务用户、打造生态、中国联通5G网络和大数据技术创新为集团搭建新一代高性能大数据处理与分析平台提供了可能实时分析实时决策自主学习预警监测实时感知焊接机器人38台喷涂

4、机器人18台AGV小车246台订单数据2000条传输机械手65套信息化系统建设完善，数据共享互通存在短板SCADA/DCS数据采集与监测系统ERP应用系统ERP系统从供应链范围优化企业资源，优化现代企业的运行模式。ERP企业资源管理系统SCADAAPSMESPDM实现对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,APS智能排产平台MES制造执行系统PDM产品协同管理系统 PDM协同管理系统主要功能覆盖设计部门产品数据管理的各个方面，包括图文档、产品结构、CAD、项目管理、BOM管理、配置和变更管理等。解决顺序优化问题。通过为流程和离散的混合

5、模型同时解决顺序和调度的优化问题。 加强MRP计划的执行功能，把MRP计划与作业现场控制，通过执行系统联系起来。生产数据汇集，急需挖掘赋能设备运行数据60%80%AGV轨迹转速/震动常发故障预测性维护运行时间生产产能数据20%50%库存数据设备产能生产数量车间分布生产效率设备检测数据60%80%温度数据使用时间X/y轴震动主轴温度故障告警仓储库存数据60%80%产品编码产品库存配件位置出库数据安全预警还有哪些短板？01020304数据挖掘不足，未能有效赋能数据停留在各种系统中，未能实现有效整合，大数据效应缺失。生产实时数据不能有效服务市场。数据关联分析能力不足，无法服务生产决策。缺乏顶层设计，

6、系统相互割裂IT系统平台建设缺少数据互通手段，系统数据流动存在障碍现有系统面向生产服务，面向客户能力不足，针对客户定制、小批量生产服务能力不足。定制能力缺失，柔性生产转型个性化、定制化是市场需求小批量、订单化生产是当前趋势工业化大生产能力过剩、定制化柔性化生产能力不足。内、外网未打通，数据无法共享工厂仅仅实现车间联网，设备数据未集中采集、集中管理，“智能制造”缺乏实时控制数据。出路在哪里？数据共享难 数据渠道难打通 数据对接和预处理难现状分析难 数出多门，难以统一 OT、IT各自为政，互通困难 供应链私码多，溯源困难决策支撑难 模型构建难、标定难 预测效果难评判智能网络有线无线一体化，打造PO

7、N+5G+MEC网络利用5G的高带宽低时延特征实现设备高速互联和控制利用5G专网实现企业专网强化感知构建大数据中台，实现数据集中管控构建标识解析体系，实现供应链价值提升AI辅助决策基于工业互联网平台打造工业大脑，有效支撑决策。核心诉求问题解决之道01020304智慧工厂的顶层设计构建数据中台实现价值共享赋能工业应用辅助决策支持基于5G的内外网全连接网络02总体蓝图时间80年代90年代2000 - 20102010 - 2020发展阶段第一代移动通信技术第二代移动通信技术第三代移动通信技术第四代移动通信技术第五代移动通信技术实现多媒体应用语音通信应用新增了文本通信应用移动通信技术的颠覆网络传输速

8、率及安全性的不断提升以移动互联网应用为主网络性能和信息技术的革命性升级高低1G2G3G4G5G彩铃/音乐 图片/彩信视频eMBBmMTCuRLLC突破人与人间的连接，实现物物互 联，形成庞大的数据网络效应 2020之后2.1 总体愿景-通信技术助力制造大国走向制造强国世界主要发达国家纷纷认识到以制造业为主体的实体 经济的战略意义，期望通过产业升级解决高成本等问题，并通过发展高端产业寻求经济发展的新支柱。汽车制造行业充分依托通信技术的进步，利用智能网络技术，工业PON应用、客户个性化定制解决方案，实现汽车制造业的智能化。车间事物设备/人力/时间/材料/工艺基础自动化设备计划与决策C3PMES系统

9、ERPSCMCRM协作工厂10%100%供应商原材料响应时间因子1%计划层执行层控制层客户产品step by step 逐步构建逐步升级4G/5G/NB-IoT/工业PON网络传感器执行器控制器移动设备智能物料系统二维码标签标识智能产品C2M柔性制造智能工厂数字化车间信息物理系统服务互联网（用户，数据，生态）PDMDCSMESAPSERP2.2 总体架构-汽车制造工厂蓝图智能生产：基于现场连接的智能化生产模式柔性制造：基于需求精准对接的个性化定制生产协同：基于企业互联的网络化协同服务衍生：基于产品联网的服务化延伸用户协作企业产品生产设备在制品零部件汽车工业互联网2.3 汽车制造的四类工业互联网

10、应用2.4 物联网技术使能汽车工厂智能制造中台工业大数据人工智能人 员 全 连 接设 备 全 连 接物 料 全 连 接工 艺 全 连 接环 境 全 连 接检 测 全 连 接人机料法环测设备管理平台工业PON企业丏网NB-IoT4/5G工业传感器PLC工业网关泛传感技术工业仪表生产业务融合网络、平台形成完整的 全连接解决方案体系产业链全连 接产业链制造设计供应商客户万物互联万物感知万物智能AR/VR区块链数字孪生AR/VR边缘计算云平台人工智能大数据物联网区块链5G打破网络技 术限制2.5 打造汽车制造业工业互联网网络架构车 间 级核心交换机 大型机组群 控制仪表 PLC 现 场 级防火墙OLT

11、P C打印 机工业PON工 厂 级4G/5G /NB-IoT/eMTC防火墙语音终 端视频终 端 MPLSVPN无线传感网 关工业传感网安全数采网关数据中心DCS互联网密无 线 网4G5G防火墙ONTONTONT总部分厂工业无线网OLT公众互联网升级改造无线接入网局域网核心网大力发展4G/5G通信技术、 积极建设NB-IoT、eMTC网络工业PON和工业以太网提供快速、稳定的网络服务 工业网关集成边缘计算技术 TSN技术将是跨越IT与OT断层的 必经之路IPv6与SDN协同推进5G在工业 企业的应用部署 可将IPv6作为NB-IoT、5G等新 型网络建设的必选项，加快工业 企业外网络的IPv6

12、改造升级03解决方案2010年，东风神龙公司引入全自动汽车总装车间 2014年，东风神龙汽车公司开始应用MES生产管理系统 2017年，东风商用车公司柔性制造车间投产 3.1 东风汽车公司工业互联网蜕变之路2019年，东风集团筹建建设汽车工业云 东风汽车公司的工业互联网网设备管理平台（SCADA）从工业网关或PLC上采集各类设备数据。设计研发管理智能制造物料管理生产订单智能排产（柔性制造、定制化生产）3.2 汽车制造工业互联网架构体系智能生产数控加工铸/锻/焊钣金加工3D打印激光加工电气电子工装模具专机设备柔性制造非标制造外协加工样品样件个性化订制小批量试制批量代工产业协同产品溯源小微集采库存

13、调剂云工厂工业大数据智能画像推送产品远程运维生产过程优化产业服务从用户、数据、生态三个维度，对整个汽车制造价值链（销售-研发设计-供应链-生产制造-产品-管理）进行智能化改造3.3 汽车制造的四类工业互联网应用数据驱动用户导向生态协同传感器数据设备数据工厂数据行业数据个性化定制协同化组织智能化生产服务化制造 工业大数据可实现定制化生产、生产过程的信息透明化，以及设备故障诊断和预测。同时也是行业运行的晴雨表，资源配置和投资决策的风向标。3.4 工业互联网大数据平台3.5 智能制造-数字化工厂KingIOServer 汽车零部件厂（压缩机、车桥、轮毂） 质量追溯、设备OEE、生产管理、物料盘点、防

14、呆防错等 整车厂（冲压、焊装、涂装、总装）装配建立模型化、可组态、开放的工业互联网平台 产线智能模块：生产感知、能力可视、生产路线防错、质量管控、制造指令接收与执行、生产报工；3.5 智能制造-数字化工厂汽车零部件数字生产生产进度实时追踪；车间生产物料自动盘点，动态拉动；产品谱系完整追溯；关键工位人机互动；生产过程质量防错，工艺参数自动下发；多类、复杂协议设备集成，数据采集；生产过程“透明化”，车间无纸化。3.5 智能制造-数字化工厂多工序协同排产系统自动排产，人工辅助纠偏，提升排产效率缩短排产周期；排产逻辑标准化，降低对计划员经验的依赖；排产粒度细化到设备+时段，完工节点可视化，提升进度超前

15、滞后的管控能力。实时数据自动采集机加工产线机床联网、焊接产线机器人数据集成，实时更新完工进度；与ERP、物流作业系统、PLM建立完善的集成方案，高效协同，合理安排生产；计划与实时拉动物流配送与入库，优化产销存结构。PLC智能模块智能仪表数控机床专用设备机器人产线智能模块（CPS）MES（制造执行系统）ERP（企业资源管理系统）设备层采集监控层管理层APSALSAPS与ALS界定问题计划生产订单计划范围时间粒度空间粒度APS全部生产订单或计划区间内的每列车年生产计划月（小时转化为月）工段（整柜、模块、PCB板）3月生产计划天（小时转化为天）月生产计划小时ALS每列车周生产计划天（分钟转化为天）工

16、段（整柜、模块）、工序（PCB板）日生产计划分钟APS：做什么，做多少ALS：怎么做3.6 智能制造-智能排产制造模式的变革趋势-个性化定制 C2M: (Customer To Manufactory)，C2M制造云服务平台，可以实现产品在线设计、交互、3D展示、报价、下单、支付整个互联网化闭环商务过程, 同时将工厂生产线互联网化、数字化，满足用户个性化、小批量定制化系统。探索C2M汽车个性化定制，从大批量标准化制造向个性化制造转变建立按客户订单生产模式，贯通全流程及供应商链协同，满足用户个性化定制需求3.6 智能制造-柔性生产利用射频、条形码、图像识别等检测手段对物料进行有效识别和动态跟踪，

17、对企业的仓储物流和生产现场物料管理进行分析优化。在此基础上，通过上下游企业间的信息共享和集成实现与供应链企业的协同，对自身的存货管理和产品销售进行优化。面向大批量生产模式：根据生产进度，现场物料消耗情况优化物料管理，实现供应商的精准供货，减少库存。面向多品种小批量生产模式：根据订单与销售状态进行库存管理，结合现场物料配送与消耗，优化供货商的供货策略。3.8 产业协同-供应链整合整合区域内制造服务资源，建立了基于物理和空间的云工厂，通过全要素资源的共享，实现产业链协同，达到资源最优化配置。工业互联网大数据制造3.8 产业协同 云工厂通过交易平台来共享供应商资源对低效率的采购与库存管理业务流程进行

18、再造采购与库存专职人员传统方式已经无法满足企业工业设备数量逐年增加设备管理供应链建立产品与生产加工过程的关联，实现产品追溯功能；实现产品质量追溯，为产品质量管理系统提供支持； 追溯功能从原料到成品，从加工机台到操作人员，实现全过程追溯。3.8产业协同-汽车工业标志应用汽车行业中的标识应用系统标识贯穿汽车企业生产、制造、销售全过程，作为供应链运转的基础，统一物资标识推动采购模式转型，需要通过标准化流程提炼，固化业务方案，依托信息系统对供应商能力、绩效进行量化客观评价，并实现供方生命周期、成本分析、供货比例、供方绩效等业务的信息化管理，提升可视化程度、使供需双方协同更加高效，促进价值链相关方共赢。

19、汽车行业中的标识解析系统通过每一个对象身份标识，借助工业互联网标识解析系统，实现跨地域、跨行业、跨企业（异构、异主、异地）的信息查询和共享，促进形成基于标识的信息互联世界。解析系统选择与联通承建工业互联网标识解析二级节点进行对接。选择企业公开或针对性公开数据，利用标识解析体系加快汽车零部件、非生产物资、整车等数据在企业上下游之间，企业和消费者之间的流动。3.8产业协同-工业标识应用智能监测报警残余寿命预测维护策略优化设备健康评价设备风险评估诊断案例云库检修模型优化智能精密诊断大数据平台3/4/5G NB-IoT 采集站（边缘计算）人工点检/设备台账在线监测数据PLC/DCS/MES汽车发动机智

20、能健康管理云平台设备层数据和业务层传输层313.9 产业服务：发动机在线检测子系统数据流分析预测集成数据存储设备管理数据逻辑设计器仪表生成器数据与设备管理平台协议处理器MQTT接口设备监控设备连接数据采集&转移工业互联网设备管理应用智能沃智造3.10 工业互联网基础设施-工业设备管理平台计算引擎：通过和国内外最领先的云计算合作，结合工业领域应用开发与数据处理的个性需求，打造云计算通用产品，是目前国内领先的工业云计算产品。数据存储分析平台：专为工业大数据打造的智能化数据存储分析平台。依据工业数据特点，以及丰富的数据开发经验，实现了数据开发的标准化、智能化、自动化，使数据处理不再成为数据应用的制约

21、。工业控制SCADA系统上云解决方案分布式扩展解决方案工业数据应用解决方案转变传统企业SCADA的本地化部署为云上部署，并提供更高的可靠性保证以及按需的应用伸缩能力，从而极大的提升企业运行监控效率及降低企业系统建设投入。台面向工业行业客户，贴身定义了各类云产品和组件，帮助客户在较低成本的投入下，对原有企业应用做分布式重构。为工业企业客户提供基于机器物联合和人工智能的解决方案，在故障诊断、预测性维护、智慧物流、智能排产和协同优化等方面提供一站式数据工作台和数据计算引擎，助力企业工业4.0进程。云计算解决方案3.10工业互联网基础设施-工业云工业互联网五大安全重点：设备安全、网络安全、控制安全、应

22、用安全和数据安全。3.10工业互联网基础设施-安全体系3.10工业互联网基础设施-智能工业网络中国联通工业内网根据低时延、大带宽、高可靠，三种典型场景来设计远程控制视觉识别数字孪生保障未来网络差异性服务保障、确定性、低时延典型应用数字孪生3.10工业互联网基础设施-智能工业网络ERP-LevelCoporate management MES-LevelControl cockpit Control-LevelPLC/ NC Vertical integrationFieldl-LevelSensor Actuator智能工厂异构网络组成PLCCan/ProfiBUS工业自动化领域IEC6115

23、8设备管理网络通信领域EN50 295IEEE802.3PON网络应用工业PON应用领域主要是针对管理与生产网络，工业PON只要接入到这些设备的“上位机”或本机通信端口即可，即可实现指令的下发、生产线的自动调整、数据双向流动。无苛刻的时间要求，主要完成定期的生产线数据采集现场控制总线的控制层、设备层均属于工业自动化领域；标准众多，现有以太网技术尚未规模应用，有待成熟； 外企外企国企私企私企擅长工业软件擅长IT设备擅长整体解决方案擅长IT设备擅长财务软件工业操作系统+应用软件工业互联网平台+应用软件工业云+工业互联网平台智能网络+工业云+工业互联网平台+定制化应用被集成被集成自主集成被集成外包集

24、成SAP思科联通华为金蝶 从企业性质、擅长领域、数据能力和集成能力进行对比分析。3.11 方案对比和分析工业互联网平台+应用软件一张专网一个大脑多级应用网络多元化平台体系化应用专深化智能网络5g mec无线网络+工业PON网络工业互联网平台工业云汽车大数据平台+工业物联网设备管理平台工业互联网应用汽车工业标志溯源系统智能生产管理系统+汽车零部件远程服务系统3.12 解决方案特色和亮点04实施路径业务模块功能模块建设内容基础设施基础设施建设数据中心扩容改造20机柜，UPS扩容云计算资源池建设云管平台+100台服务器网络与感知设备5G、物联网、传感器、控制器、传输设备智能制造平台建设数据处理分析平

25、台建设数据存储及计算模块构建大数据智慧基础平台，包括数据融合平台PaaS层、数据融合层DaaS、数据治理层KaaS、智慧应用中心MaaS数据共享交换模块模型开发工具可视化分析设计数据安全管理模块MES系统升级改造系统数据接入现有平台数据迁移，传感器采集和处理后的数据接入设备管理控制系统监控设备运行情况，远程控制标识解析体系建设标识解析二级节点基础平台建设工业互联网标识解析二级节点，包括标识注册子系统、标识分配子系统、标识解析子系统、标识查询子系统、标识数据管理子系统、标识应用服务子系统、业务综合管理子系统、标识监测子系统标识载体与识别二维码标签、NFC标签、eSIM卡、扫码枪、读卡终端定制化管理体系建设定制化订单管理系统根据定制化订单生成零部件需求柔性制造系统信息控制系统、物料储运系统、数字控制加工设备增值业务管理系统增值业务销售及管理系统4.1 项目建设内容过去自主建设现在服务租赁资源投入车厂：资金、招投标组织、产权管理、自行组织运维管理车厂：资金、招投标组织、按需购买服务联通：项目实施、交付联通：项目实施、交付、维护、产权管理阶段特点由车厂出资建设，产权归属车厂。一次性投资大、建设期项目管理复杂，自行负责后期的运营维护。一次性投资少、按需购买，降低建设门槛；联通投资建设平台、应用系统及集成前端采集硬件。专业化人做专业事，联通负责后期运营管理，运营管理有保障。4.2 商务模