工业互联网应用技术探析

当前工业互联网重要发展方向有三个方向：网络化协同制造、智能制造与云制造。

1.网络化协同制造是利用工业互联网提供跨企业资源共享与协同操作，实现产品的异地、跨企业制造模式。

2.智能制造则是通过工业互联网将传感器、嵌入式终端系统等设施集成互联，形成工业智慧CPS系统。使机器间能智能互联。

3.云制造则是一种”互联网+”的智慧制造模式，是对工业互联网技术的全面综合性应用。基于网络，在需求提供虚拟化制造资源。

网络化协同制造技术

1. 应用需求：例如航天、航空、汽车等复杂产品，涉及跨领域、地域的网络化协同制造技术，需要根据产品制造需求，组建基于项目的IPT(整合产品团队 Integrated Product Team)，解决异地、跨企业的设计、生产与经管问题。

2 .技术内涵与相关技术：

1. 并行工程技术：导入云计算、物联网等新兴技术，共享产品制程中相关讯息，强化用户与IPT交流信息。

2. 多学科设计优化技术：以云计算、大数据等先进算法技术，设计分散式的多学科优化算法与计算模型。

3. 多学科虚拟样机建模与模拟技术：建立多学科复杂系统模拟模型，为复杂产品提供网络协同模拟试验手段。

4. MBD/MBE技术：基于模型定义(Model Based Definition, MBD)，是一种全三维制造技术，是将产品相关设计信息附着在产品三维模型中的先进技术。

3.典型应用

1. 波音公司的全球协同环境GCE：波音公司过去飞机研制方式是内部完成详细设计后发包给相关企业制造，造成技术管理问题大、反覆修改次数多等问题。因此在787的研制中，波音创建了全球协同平台(Global Collaborative Engineering, GCE)，以该平台组建了分布于世界各地的IPT，实时同步协同各类产品信息，使787能快速完成。

2. NASA的IDEA：NASA在新一代高超声速飞行器研制过程中，针对异地研发导致的复杂问题，建设了网络化并行协同设计环境(Integrated Design and Engineering Analysis Environment, IDEA)，在其支撑下，实现了跨地域、多学科的产品研制协同。

智能制造技术

1.应用需求：智能制造技术针对工厂内部生产制程从关键制造环节和工厂两个层面实现设备、系统与数据的互联互通，以及制造流程与业务的数字化管控。将云计算、物联网、大数据与人工智能加入生产环节。

2. 基于CPS的工业现场制造执行技术：涉及人、机械设备、加工对象、环境之间的互联、感知，以及生产加工各节点的实时信息传递。主要涉及以下技术：

(1)多协议、多类型的工业网络技术。

(2)感知识别技术一体化集成技术。

(3)工业关键设备互联技术。

3. 智能工厂技术：基于传感器和工业互联网感知连接工业线厂设备、流程管理系统与人员。形成自动化、智能化的生产型态。主要有以下关键技术：

(1)智能化装备与产线技术。

(2)智能化仓储与物流技术。

(3)智能化生产计划排成与过程管控技术。

(4)虚拟工厂与自主决策技术。

4. 赛博制造技术：是计算机虚拟空间建立真实物理制造过程的投射，通过生产过程中各类数字化模型、模拟模型到工厂模型等。充分利用大数据、模拟等信息化手段，对产品制造过程进行模拟、模拟、分析。其主要技术有：

(1)基于AR/VR的赛博制造虚拟环境与人机交互技术。

(2)赛博制造建模技术。

(3)赛博、物理空间的集成与交互式运行技术。

5. 智能服务技术：透过工业互联网平台接入工业现场、产品、需求、供应和人力资源等信息。提供精准、高效服务，例如基于大数据的故障预测与分析。

(1)供应链分析与优化服务。

(2)基于大数据的故障诊断与预测服务。

6.典型应用

西门子安贝格工厂：是智能制造的典范，该工厂采用西门子SIMATIC自动化解决方案，将制造设备接入工厂物联网，实现75%自动化生产，所有产品与物料的编码，全天候纪录与数据搜集。同样人力下产能提高9倍。

西门子安贝格

2. 德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳藤工厂：该厂基于射频码，实现洗发水与洗手液的自动化生产，以自动化、无限通信网络等技术，给产品贴上RFID标签等方法，实现个性化定制和柔性化生产的结合。

3. 九江石化智能工厂：九江石化建设集中集成平台、应急指挥平台和三维数字化平台等公共服务平台，实现应用集成化、感知实时化的智慧工厂。大幅提升企业安全运行能力、科学决策能力等。

云制造技术

1 .应用需求：云制造技术融合了网络化协同制造与智能制造，使企业能灵活运用内部资源，接入社会化制造资源，实现制造资源的优化配置，提升产品研制的全产业链数字化、网络户、智能化水平。

：云制造技术是工业互联网时代智慧制造的模式与手段，是”中国制造2025”的核心技术。其主要技术包括云制造总体技术、云制造系统平台技术与制造生命周期活动的智能化技术。

3. 云制造总体技术：从横向集成、纵向集成与端到端集成三个角度全面应用工业互联网技术，建构新生态与模式。其主要技术包含：

(1)系统体系架构。

(2)云制造服务商业模式。

(3)智慧管控集成互联技术。

(4)云制造标准体系和云制造评估体系。

4. 云制造系统平台技术：利用工业物联网提供机器、原物料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互联功能，对云端知识、模型、大数据进行管理分析与挖掘。其技术有：

(1)智慧资源/能力感知、物联技术。

(2)智能资源/能力虚拟化、服务化技术。

(3)智慧服务环境的建构/管理/运行/评估技术。

(4)智慧知识/模型/大数据管理、分析与挖掘技术。

(5)人机共融制能交换技术。

5. 制造全生命周期活动的智能化技术：利用工业互联网对工业数据的全面自主感知、大容量快速传输、智慧化分析等方式，提高生产效率。其技术有：

(1)智能设计技术。

(2)智能生产技术。

(3)智慧管理技术。

(4)智能试验技术。

(5)智能保障技术。

6. 典型应用

美国国防高级预研局的云制造平台：2010年启动的自适应运载器制造AVM计划，其重要项目就是打造满足大规模协同制造的开源云制造平台VehicleFORGE。提供基于互联网的虚拟化协作环境与云端基础架构，提升了产品研制机率5被的测试结果。

2. 某汽车企业基于航天云网的云制造应用：应用过程中，航天云网平台提供众包、云设计、跨企业会签、在线3D打印等服务，企业将以上新生产模式、手段应用于新型汽车白车身的完整研发设计中，使时间节约45%，研发成本样低35%。

转载自百家号作者：百笑王子