【专家PPT】深化“互联网+先进制造业”加快工业互联网创新发展

深化互联网+先进制造业加快工业互联网创新发展2017年11月233443工业互联网融合集成互联网发展与新工业革命的历史性交汇催生工业互联网工业互联网融合集成消费回联网学术科研生活服务生产服务互联网商用移动互联网工业互联网1950196919901995200020072012单机数控工控系统ERP、MES电子商务工业互联网辅助4工业互联网，源于工业发展的内生需求和互联网发展的技术驱动而归根结底，是生产力发展的必然结果大数据5我们如何认识互联网在社会生活的作用，就如何看待工业互联网对工业和实体经济的影响；工业互联网最本质的，是构建了面向工业和实体经济所有部门的生产性信息基础设施；工业互联网并非一个全新和独立的互联网，而是在现有互联网上扩展、演化、和升级而逐步形成—时延更低、可靠性更强、安全性更高、支持工业和实体经济各部门的核心业务的数字化网络化智能化6种范围—工业：制造业为主—产业：制造、能源、交通、物流从智能制造角度，工业互联网的3种—小概念：工业网络—中概念：智能制造和工业变革的基础—大概念：智能制造7生产销售…DNS系统智能化生产个性化定制服务化延伸生产销售…DNS系统智能化生产个性化定制服务化延伸工业互联网是满足工业智能化发展需求，具有低时延、高可靠、广覆盖特点的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与先进制造业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。设计工厂企业网络化网络化协同工业互联网标识解析8信息系统（IT）生产系统（OT）信息系统(IT）生产系统（OT）产品工业互联网云平台协作企业用户外部网关工业互联网平台工业联网厂内网络体系PMM工业联网厂内网络体… IoT网关/边缘智能设备信息系统（IT）生产系统（OT）信息系统(IT）生产系统（OT）产品工业互联网云平台协作企业用户外部网关工业互联网平台工业联网厂内网络体系PMM工业联网厂内网络体… IoT网关/边缘智能设备SCADA 境工业互联网网络体系工业互联网云平台员 传统设备工业互联网与装备智能化、工业自动化、数字化3D打印新材料智能装备新工艺智能机器人新流程增强现实…3D打印新材料智能装备新工艺智能机器人新流程增强现实…基于数据的仿真建模基于数据的生产控制基于数据的运营决策基于数据的智能服务…工业互联网提供了全流程、全产业链、全生命周期的系统性智能而自动化、数字化是其基础……3344三大要素数据：三大要素数据：本质是数据智能在工业中的全周期应用，包括“采集交换-集成处理-建模分析-决策与控制”，形成优化闭环，驱动工业智能化。网络：本质是实现数据智能的网络基础，包括网络互联、标识解析、应用支撑三大体系。安全：本质是工业/产业互联网各个领域和环节的安全保障，包括设备安全、控制安全、网络安全、应用安全等。三大智能化闭环：智能生产控制、智能运营决策优化、消费需求与生产制造精确对接四大应用模式：智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸用户（消费者/企业用户）总体架构应用安全物理系统总体架构应用安全物理系统数据DNS系统标识解析体系智能终端33应用支撑体系22标识解析体系1网络互联体系化工业互联网应用服务体系（1）工业互联网的网络：三个体系、两个网络DNS系统标识解析体系智能终端33应用支撑体系22标识解析体系1网络互联体系化工业互联网应用服务体系互联网互联网工厂外网络智能工厂智能工厂 管理控制系统工厂私有云平台工厂内网络智能机器互联网工业互联网互联网应用服务体系/DNS体系/(神经系统)译互联体系/(互联体系/(TCP/IP)两个网络：工厂内网络、工厂外网络工厂内、工厂级现场总线/工业以太网/-无线网络、)车间级 OT网络/工厂内、工厂级现场总线/工业以太网/-无线网络、)车间级 OT网络/现场级公众互联网/专线公众互联网/专线三级两层网络架构：离，生产信息截止在车间级，工厂IT系统无法充分获取工厂OT系统数据和信息•OT系统采用预先组态的方式，且主要采用固定网络连接，灵活性不足络层级复杂，技术不开放工等工等企业管理基础资源析体系工厂内网组网术应用工厂外网 云平台网络互联网骨干网网关网关络/防固定/移动宽带接入网络传感器 传感器 现场控制制伺服器……信息采工业互联网的实施—网络互联类、制造商、生产时间等细粒度身份。标识可实现标识：86.1000/ac.qd-hh.1024生产制造物流运输分发销售使用全球改良改良路径代表：ONS、OID代表：EcodeY解析技术是否基于全球改良改良路径代表：ONS、OID代表：EcodeY解析技术是否基于DNS（重用DNS协议及基础设施）N代表：Handle变革路径1.随着条码、二维码、RFID等的技术应用及发展，目前已存在多种标识解析体系2.在国内开展比较多的主要包括Handle、OID、Ecode等，三大标识解析体系各有特色标识解标识解析体系改良路径：基于DNS并进行适当改进;变革路径：采用全新的标识解析体系我国三大标识解析体系发展情况基于基于DNS解析系统HandleHandleHandleHandleOIHandle解析体系互联网rootOEcodeOID编码国家推动组织国内推动组织技术原理使用现状HandleDONA基于handle图书、食品药品溯源、装备智能供应链等领域OIDITU、ISO/IEC基于DNS物联网产品追溯、异构系统集成互通等领域Ecode国家编码管理机构基于LDAP和DNS食品安全、资产管理、产品追溯等领域标识解析体系的部署ü根据需求对拟跟踪对象进行标识ü建设公共标识解析系统、行业级标识解析系统，并与企业标识信息系统、标识读写设备对接ü跨企业、跨行业标识映射和信CRMSCADA伺服I/O仪表传感器I/O传感器互联网应用支撑体系：实现物与物之间的互通和互操作CRMSCADA伺服I/O仪表传感器I/O传感器互联网产品产品没备到云平台的数据果成服服务3数据分析服务平台12智能机器企业IT通过互联网通过互联网，实现智能机器、产品、终端等的数据向云端的集成统之间数据结构、语法模型的适配采集交换集成处理建模分析决策控制采集交换集成处理建模分析决策控制个性化定制协同化组织智能化生产服务化制造 持续改进的闭环工业大数据应用贯穿至工业全领域、全产业链和全价值链大数据在制造业中的应用场景设备智能维护通过通过设备联网与智能控制、分析和优化，实现智能诊断和远程预维设设备车车间/工厂企企业/产业5757422生产过程优化供应链协同优化质量管理优化研发设计优化通过对生产过程优化供应链协同优化质量管理优化研发设计优化通过对生产过程数据的分析和优化，实现工艺优化、智能排产、能耗管理等通过对在制品和产品数据的监测和分析，提升产品合格率和过程效率通过产品设计数据分析，实现自动化设计和数字化仿真优化通过对供应链数据分析和优化，实现产品全生命周期管理和上中下游有效协同工业互联网数据体系参考架构协同化组织个性化定制服务化制造数据采集与交换（实现工业互联网各环节数据的交换与互 工业大数据五大特征工业大数据发展趋势传感数据工厂数据IT数据应用服务器控制反馈运维数据工厂数据机器数据APPAPPAPPAPPAPP外部数据WAPP 工业大数据实施传感数据工厂数据IT数据应用服务器控制反馈运维数据工厂数据机器数据APPAPPAPPAPPAPP外部数据WAPP 1）工业数据逻辑上集中，但物理部署上往往是层次化的2）层次化部署主要考虑网络传输、分析延迟、处理能力等因素进行权衡，灵活部署3）一般实时性要求高的、面向产线控制的分析功能，部署在工厂级4）实时性要求不高、面向全局管理决策的分析功能，部署在企业级工业互联网平台是核心，数据是核心的核心工业互联网平台是工业大数据的载体应用（APP）、商业模式变革数据、模型自动化的知识和经验、智能开发环境、开发者、生态计算能力机器与设备-感知连接与数据采集工业互联网的实施—应用支撑工厂内部云混合云工厂外部云厂外与公共互联网相对隔离，厂内“两层三级”防御、分层分域隔离措施同厂外与公共互联网相对隔离，厂内“两层三级”防御、分层分域隔离措施同IT系统一致工厂级-应用普遍车间级-需针对工业私有协议设计，目前主要包括西门PLC/DCS-执行设备没有隔安全企业在推动部署监测设备，仍在研究，没重点关注集中于控win2000极少升级补丁，不安装病毒防护程序，担心影实时性实时性、可靠性要求越来越高，安全防护措施越来越少工业互联网安全防护变化核心技术专有协议保护通用协议保护智能化生产专有到通用网络技术）塔（系统软件、设备智能化以太网/IP化智能化生产专有到通用网络技术）塔（系统软件、设备智能化以太网/IP化 无线化工业大数据静态安全动态安全协同化组织体系化安全协同防护IT体系化安全协同防护IT和OT融合个性化定制独立防护关键数据保护数据为中心关键数据保护服务化转型工业云服务化转型分类分级保护+审计和流动追溯4工业云平台(公有云）ü风险评估ü安全目标ü安全策略51.防护对象视角：ü设备ü控制ü应用ü网络4工业云平台(公有云）ü风险评估ü安全目标ü安全策略51.防护对象视角：ü设备ü控制ü应用ü网络ü数据2工业云平台(私有云)3工业机器人智能传感器智能仪表11在框架1.0基础上，借鉴美国IIC安全框架以及P2DR2、PC4R、网络安全滑动标尺等网络安全模型，建立涵盖对象、措施、策略等三个视角的三维工业互联网安全框架，指导企业实现全生命周期的动态持续安全防护。3.防护措施视角：被动防护、主动监测、响应恢复322工业互联网安全的实施ü工业控制系统与工业信息系统之间，部署防火墙ü工厂外部对工厂内部云平台的访问应经过防火墙，并提供DDoS防御等功能，ERP、PLM等与外部进行交互的服务和接口应部署在DMZ区域，同时部署网络入侵防护系统ü所有接入工厂内部云平台、工厂信息系统、工业控制系统的设备，都必须实现接入控制ü工厂外部接入工厂内部云平台的智能产品、移动办公终端、信息系统等，应经过运行有远端防护软件的安全接入网关ü部署在公共互联网上的工业云平台的各种访问应经过防火墙，并提供DDoS防御等功能ü采用基于大数据的安全防护技术国内外基本进展与趋势44制造业为核心，但不限于制造业济的所有部门德国工业4.0平台联盟性组织成为推动工业互联网发展的重要力量德国工业4.0平台•发布参考架构、重大问题研究报告•研制标准或标准需求•搭建测试床•遴选优秀案例•对接国际标准及开源组织美国工业互联网联盟（中国）工业互联网产业联盟美国工业互联网联盟推动互操作安全开放标准欧洲：SAP、博世、施耐德、西门子、ABB…日本：三菱、东芝、日立、索尼、推动互操作安全开放标准欧洲：SAP、博世、施耐德、西门子、ABB…日本：三菱、东芝、日立、索尼、富士通、富士…韩国：三星…印度：Infosys、Tata……中国：华为、海尔、中国电信、威派格、中国信通院…制造商IIC以参考架构IIRA为指导，通过应用案例建立流程和样板库，通过测试床Testbed提供验证，孵化新的产品、解决方案及服务，牵驱动各个国际标准组织实施标准化，加速工业互联网快速落地和产业化新技术新技术数据美国：GE、波音、IBM、英特尔、思科、微软、AT数据、PTC、HP、戴尔、EMC…系统部署系统部署IIC测试床提供验证，孵化新的产品、解决方案及服务ü已通过25个测试床，4个测试床正在申请中，参与测试床的IIC会员达到41家，测试床覆盖领域广泛，总体上可分成试验和示范两大类ü中国2个测试床：城市智慧供水（威派格、新思维、信通院联合推动）和生产质量管理（华为、海尔、中国电信、信通院联合推动）新技术试验依托核心技术，孵化新的产业产品和解决方案示范开展解决方案互通测试，加速市场推广技术研发与决策战略制定与实施产业化与应用推广德国构建工业4.0平台（生态系统技术研发与决策战略制定与实施产业化与应用推广工业4.0平台架构工业4.0标准委员会经济能源部长加布里尔教育研究部长万卡制定策略制定策略，技术协战略指导委员会设置议程，战略指导委员会设置议程，政策指制造、自动化、信组组市场推进、测试组联合体、标准化bitkom!6大组织bitkom!联合推动德国工业4.0测试床和先导应用案例德国工业4.0平台德国工业4.0平台•工业4.0项目应用推广了在线质量控制优化、设备故障预测、设计•73%的项目已完成实验验证环节进入试点和推广期，其中31%的•超过12个行业开始智能制造的探索，自动化和装备企业的智能化德国应用案例统计与对比工业互联网工业互联网2015.12，工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合印发《国家智能制造标准体系建设指南智能制造系统架构智能制造标准体系结构图…制造交通水平视角能源制造业…制造交通水平视角能源制造业AII联盟定义的工业互联网体系架构 类似类似工业应用服务工业APP工业仿真与建模软件知识自动化打通OT（生产及控制系统）和IT（信息系统工业应用服务工业APP工业仿真与建模软件知识自动化打通OT（生产及控制系统）和IT（信息系统实现数据智能深度学习、机器视觉……实现边缘智能智能控制系统及相应的软硬件TSN、NB-IoTa、5G、工厂内和工厂外的SDN……智能化控制系统和传感器传感器/机器/控制系统等芯片机器/控制系统/云平台等操作系统新型工业软件与服务工业互联网平台人工智能/机器学习边缘计算智能控制系统新型工业网络智能传感器/执行器芯片/操作系统新新网络新平台新软件新技术新产品工业互联网的技术探索—网络IPv6+LTE在石油开采现场应用（克拉玛依油田+中国移动）WIA-PA在变电站和输电线路上的应用（国电+沈自所）工业PON在装备制造行业应用（潍柴+中国电信）我国我国企业基于行业经验努力构建平台服务能力集团资源整合装备制造经验家电生产经验平台竞争日趋激烈，2015年以来呈井喷式发展，全球平台数已超过150个跨国巨头强化资源整合打造“国际品牌+高端产品+先进平台”综合优势PredixSIEMENSMindSphere强化并购合作10余起并购整合为平台产品50多种APP100多家企业推出新型工业数据网关收购10起总计400亿美元2万开发者160种APP研发支持设备大连接的新型芯片强化应用开发强化技术创新3132221工业智能:人工智能技术在工业互联网中的融合应用31322213.云端智能•云端大数据与人工智能相结合，实现智能工艺优化、智能计划排产、智能决策支撑等2.边缘智能•边缘计算与人工智能相结合，进行本地实时预分析实现智能生产优化与控制等1.设备和产品智能•新型传感和网络技术与人工智能结合，提升设备自动化水平基于人工智能的盾构机掘进控制系统风力发电机预测性维护系统阿里“工业大脑“在光伏、橡胶等行业的应用智能产品远程服务用户个性化需求工业互联网厂外网模式四三、我国工业互联网实践初具特色，形成四大应用模式智能产品远程服务用户个性化需求工业互联网厂外网模式四协作企业协作企业设计协作、制造协作模式二工业互联网厂内网模式二运营管理系统运营管理系统生产控制系统生产控制系统生产制造系统生产制造系统模式一：智能化生产利用工业互联网部署，实现对生产过程全方位管控与优化模式二：服务化延伸基于工业互联网实时监控产品状况，开展远程运维等服务模式三：网络化协同借助工业互联网平台整合资源并行组织，缩短产品研制周期模式四：个性化定制通过工业互联网推动用户与企业的深度交互，实现产品定制/ 生产现场企业工厂内部…1路径1：面向企业内部的生产率提升—智能工厂/ 生产现场企业工厂内部…1通过工业互联网实现企业内部全方位数据互联和全系统信息互通22 ……模式1：智能化生产：车间级生产优化（智能化）电子信息、家电、医药、航空航天、汽车、石化、钢铁等行业•利用工业互联网的深度感知和实时传输，实现对生产现场设备人、机、物、产线、环境等数据的全方位采集和实时监控模式2：智能化生产：工厂/企业级生产和运营优化（智能化）电子信息、家电、医药、航空航天、汽车、石化、钢铁等行业•利用工业互联网实现设备、控制和管理系统等的全面信息集成，并通过数据处理和分析实现生产和运营优化/ 生产现场产品/服务用户模式3：个性化定制：以产品为核心延伸至以用户需求为核心家电、纺织、服装、家具等•通过工业互联网实现用户与企业产品定制服务平台的有效对接，提供基于需求精准对接的个性化定制服务4模式4：服务化延伸：生产型企业转向生产服务型企业家电、工程机械、电力设备、供水设备等企业/ 生产现场产品/服务用户模式3：个性化定制：以产品为核心延伸至以用户需求为核心家电、纺织、服装、家具等•通过工业互联网实现用户与企业产品定制服务平台的有效对接，提供基于需求精准对接的个性化定制服务4模式4：服务化延伸：生产型企业转向生产服务型企业家电、工程机械、电力设备、供水设备等企业工厂内部协作方协作方55…•基于工业互联网实时监控产品的运行状况，并开展远程监测、远程诊断、预测性维护等制造型服务…模式5：网络化协同：从企业内部资源占有转向企业内外资源整合…家电、纺织、航空航天、汽车、船舶等•基于工业互联网连接企业内外部设计、生产、物流等资源，企业从对有限资源的调配能力转变为对开放资源的整合能力/生产现场 产品用户68…企业工厂内部…路径3：面向开放生态的平台运营-工业互联网平台/生产现场 产品用户68…企业工厂内部…协作方协作方7模式6：运营优化平台构建构建主体以制造企业为主，如装备、工程机械、家电等•通过物联网操作系统、工业网关等技术将产品转化为互联资产，基于云平台提供资产运营优化服务模式7：资源协调平台构建构建主体以制造企业为主，如家电、航空航天、装备等•通过全行业全产业相关资源整合，基于云平台提供灵活的资源运营与调度服务 模式8 SCADA构建主体以ICT企业为主，对接工业企业系统SCADA•通过开放ICT软硬件资源，基于云平台提供基础设施、计算能力、开发环境等服务高校院所9%安全公司6%协会工业企业31%高校院所9%安全公司6%协会工业企业31%信息通信企业43%投融资机构外企7%工业互联网产