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工业互联网体系架构和建设方案（智慧工厂）

工业互联网

智慧工厂

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工业互联网体系架构和建设方案（智慧工厂）— 【传统方式】数据获取、计算分析和决策优化分离，围绕历史数据分析的结果难以实时、精准作用到设备运行过程 — 【工业互联网】设备、人和数据互联，三个过程实时、并行开展，数据分析同步反映设备状态，实时控制设备动作、精确优化运行效率

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—— 互联网 + 制造业的一种范式

工业互联网

按标准的、统一的和简单的结构化方式编制和布置各种建筑物( 或建筑群) 内各种系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、监控系统、电源系统和照明系统等。因此，综合布线系统是一种标准通用的信息传输系统。综合布线是智慧工厂建设基础设施 ,是将所有语音、数据等系统进行统一的规划设计的结构化布线方式，用来支持语音、视频、数据、图文、多媒体等综合应用。

报告内容

工业互联网的发展背景

工业互联网体系架构与内涵

平台的核心关键技术

工业互联网的应用范式

结语

建设基于物联网的能源管控平台，利用传感器网络、短距离无线通信等在内的物联网技术实时在线监测和控制能耗设施，并能根据实时的能耗信息，实现优化控制和集约化生产。

1. 工业互联网的发展背景

工业互联网提出的背景

● GE 要为大量的工业、航空、医疗装备提供运维服务

● 借助互联网、大数据的，可以显著提高服务质量，实现增值

— 【传统方式】数据获取、计算分析和决策优化分

离，围绕历史数据分析的结果难以实时、精准作用到

设备运行过程

— 【工业互联网】设备、人和数据互联，三个过程

实时、并行开展，数据分析同步反映设备状态，实时

控制设备动作、精确优化运行效率

由此带来的“ 1% 的威力”— 1% 提效创造 1 万亿美元市场：

■ 中国，未来 15 年燃气发电机组能耗降低 1% ，节约 80 亿美元燃料；

油气勘探开发的资本利用率提高 1% ，则能省下 70 亿美元；

铁路网络的运输行业运营效率提高 1% ，又能省下 20 亿美元燃料成本。

■ 全球，燃气发电厂生产效率提高 1% ，将节约价值 660 亿美元燃油；

石油天然气勘探开发的资本利用率提高 1% ，每年将减少近 900 亿美元

支出；

铁路、航空、医疗、电力、石油天然气行业提效 1% ， 15 年内带来 2760 亿美元增

长

智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究

生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。不同行业的生命周期构成不尽相同。

1. 工业互联网的发展背景

工业

互联网

1. 智能

机器人

2. 先进

分析

3. 工作中

的人

第一个工业互联网提案

——

美国

GE“

工业互联网

”

— 2012 年末，美国 GE 公司提出的关于产业设备与 IT 融合的概念

— 定义：基于开放、全球化的网络，将设备、人和数据分析（工业互联网三要素）连接起来，用过对大数据

的利用与分析，升级航空、医疗装备等工业领域的智能化，降低能耗，提升效率。

工业革命

通过先进的传感器，

控制和软件将全球

设备，机群和网络

连接起来

信息革命

将基于物理世界的

分析预测算法，自

动化和专业领域知

识结合起来

决策者、执行者

将任何时间段工作和移

动的人员连接起来支撑

更加智能的设计，运作，

维护和更高的服务质量

和安全

设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC ）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS ）等；车间层级实现面向工厂/ 车间的生产管理，包括制造执行系统（MES）等；企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP ）、产品生命周期管理（PLM ）、供应链管理系统（SCM ）和客户关系管理系统（CRM ）等；协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层。

1. 工业互联网的发展背景

传统制造系统存在的问题

① 感知深度不足

■ 传统仪表自动化系统仅感知过程变量

■ 信息维度低、难以反映物理过程深层次动态特性

② 互联广度不足

■ 跨领域信息孤岛难以互联互通

■ 无法准确描述领域间复杂关联关系，决策全局性差

③ 分析的综合预见性不足

■ 对工业运行数据的挖掘深度不足

■ 导致决策不准确、盲目

系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成。互联互通是指通过有线、无线等通信技术, 实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。

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