1 引言
當(dāng)前，全球制造業(yè)發(fā)展面臨新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)，生產(chǎn)、管理、服務(wù)、創(chuàng)新等方面涌現(xiàn)出一系列新問題，催生出轉(zhuǎn)型升級(jí)的新需求[1]。整體來看，一是生產(chǎn)效率提升達(dá)到瓶頸，原料、勞動(dòng)力等生產(chǎn)成本持續(xù)上升；二是個(gè)性化和后續(xù)服務(wù)需求愈發(fā)強(qiáng)烈，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和上市周期長(zhǎng)，難以滿足快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求；三是制造企業(yè)利潤(rùn)低、資源少，中小企業(yè)貸款難，缺乏金融資助[2]。從部分重點(diǎn)行業(yè)來看，市場(chǎng)形勢(shì)不佳成為最明顯的特征，高增速發(fā)展時(shí)代走向結(jié)束，高質(zhì)量發(fā)展成為時(shí)代主題。以鋼鐵、船舶、汽車行業(yè)為例，當(dāng)前全球市場(chǎng)需求均出現(xiàn)放緩[3-5]，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)有待調(diào)整，轉(zhuǎn)型升級(jí)相對(duì)迫切。在此形勢(shì)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)深度融合所形成的全新工業(yè)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式[6]，深度賦能工業(yè)企業(yè)，依托其深度感知、智能分析、高效處理、集成互通等能力，逐步深化企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、管理服務(wù)等方面的應(yīng)用實(shí)踐，成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵路徑，受到鋼鐵、石化、電子、汽車、高端裝備等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)行業(yè)的關(guān)注[7]。當(dāng)前全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)日漸夯實(shí)，應(yīng)用場(chǎng)景更加清晰聚焦[8]。其中，我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已處于從局部探索到路徑形成的關(guān)鍵階段[9]，因此亟需找到一種適合行業(yè)發(fā)展應(yīng)用的模式與路徑，指導(dǎo)我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)形成各具特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系。
2 重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式及路徑
2.1 重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用核心需求
在政府、企業(yè)、聯(lián)盟等各大主體的推動(dòng)下，重點(diǎn)行業(yè)信息化、自動(dòng)化建設(shè)日益完善，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但在不同行業(yè)中存在較明顯的差距。各大行業(yè)基于當(dāng)前數(shù)字化水平，在依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)獲取解決通用型問題能力的同時(shí)，也面向本行業(yè)內(nèi)特性痛點(diǎn)問題開展了應(yīng)用。其中，流程行業(yè)以產(chǎn)能、資產(chǎn)、安環(huán)等方面的系統(tǒng)性優(yōu)化為應(yīng)用特點(diǎn)，多品種、小批量離散行業(yè)主要圍繞產(chǎn)品全生命周期開展特色應(yīng)用，少品種、大批量離散行業(yè)則以產(chǎn)品質(zhì)量與市場(chǎng)需求為核心開展特色應(yīng)用。
2.2 重點(diǎn)行業(yè)及企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式與路徑
2.2.1 重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式與場(chǎng)景
針對(duì)重點(diǎn)行業(yè)不同的痛點(diǎn)問題，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)形成了不同的應(yīng)用模式及場(chǎng)景：一是四大通用型模式，分別為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、管理與決策優(yōu)化、供應(yīng)鏈優(yōu)化和生產(chǎn)性服務(wù)探索；二是六大行業(yè)典型應(yīng)用模式，體現(xiàn)了流程、離散等不同類型行業(yè)的需求，包括安環(huán)管理、產(chǎn)品價(jià)值提升、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化、需求快速響應(yīng)、產(chǎn)品質(zhì)量管理以及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化。
從場(chǎng)景來看，通用型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括排程優(yōu)化、調(diào)度管理、生產(chǎn)監(jiān)控、服務(wù)配套優(yōu)化等細(xì)分場(chǎng)景，流程行業(yè)以能耗調(diào)度、工藝調(diào)優(yōu)等場(chǎng)景為特色，多品種、小批量離散行業(yè)以仿真建模、協(xié)同設(shè)計(jì)為特色，少品種、大批量離散行業(yè)以在線質(zhì)檢、混線柔性生產(chǎn)為特色。
2.2.2 重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用路徑
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多樣，但總體呈現(xiàn)智能化、協(xié)同化兩大發(fā)展路徑，在此路徑指引下，不同細(xì)分行業(yè)開展差異性探索。
（1）在智能化層面，流程行業(yè)利用“智能+工業(yè)大數(shù)據(jù)+模型” 從設(shè)備側(cè)著手，實(shí)現(xiàn)更有效的設(shè)備健康、能耗、排放管理；多品種、小批量離散行業(yè)利用仿真模擬，從設(shè)計(jì)和工藝側(cè)切入，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證；少品種、大批量離散行業(yè)利用“智能預(yù)測(cè)+檢測(cè)”解析從產(chǎn)品質(zhì)量切入，打造更完善的質(zhì)檢、追溯、服務(wù)等全方位體系。
（2）在協(xié)同化層面，流程行業(yè)利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行綜合集成，探索產(chǎn)、供、銷一體化；多品種、小批量離散行業(yè)通過平臺(tái)協(xié)同各大主體，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、計(jì)劃、生產(chǎn)等資源高效率配置；少品種、大批量離散行業(yè)發(fā)揮平臺(tái)能力，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游深度對(duì)接和市場(chǎng)需求變化響應(yīng)。
2.2.3 重點(diǎn)行業(yè)中小企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式和路徑
目前，我國(guó)量大面廣的中小企業(yè)受制于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力，正處于信息化補(bǔ)課階段，其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要路徑有兩條：一是借用改造大企業(yè)成熟應(yīng)用，追求資產(chǎn)、能耗等單點(diǎn)個(gè)別場(chǎng)景的能力優(yōu)化；二是依托平臺(tái)融入大企業(yè)發(fā)展生態(tài)，探索融通發(fā)展機(jī)制（見圖1）。
圖1 重點(diǎn)行業(yè)中小企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用模式和路徑
不同行業(yè)中小企業(yè)面臨的壓力各不相同，選擇的應(yīng)用實(shí)踐方式也存在差異。例如，原材料行業(yè)的中小企業(yè)應(yīng)用路徑主要通過低成本改造適應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、依托大企業(yè)電商平臺(tái)獲取訂單或提供加工等服務(wù)，高端裝備行業(yè)則包括通過信息化建設(shè)承擔(dān)大廠任務(wù)、通過服務(wù)平臺(tái)解決融資問題等，汽車行業(yè)主要有提供差異化、特色化服務(wù)等應(yīng)用。
3 典型行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
3.1.1 鋼鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及需求痛點(diǎn)
鋼鐵行業(yè)已經(jīng)具備相對(duì)較好的信息化、自動(dòng)化基礎(chǔ)，現(xiàn)階段正繼續(xù)拓展數(shù)字化改造范圍和數(shù)據(jù)的高效利用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用探索條件良好[10]。鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈以中游冶煉企業(yè)為核心，上游為鐵礦石等原料和設(shè)備，下游為建筑、汽車等不同行業(yè)用鋼客戶，整體來看存在三大痛點(diǎn)問題：一是生產(chǎn)能耗、排放高，安全事故頻發(fā)，面臨較大環(huán)保、安全政策壓力；二是高價(jià)值設(shè)備多，生產(chǎn)分段連續(xù)，部分工藝難以優(yōu)化，整體效率需要提高；三是產(chǎn)能結(jié)構(gòu)失衡，產(chǎn)品市場(chǎng)需求與生產(chǎn)計(jì)劃協(xié)同優(yōu)化不足。
3.1.2 鋼鐵行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式和場(chǎng)景
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力鋼鐵行業(yè)解決痛點(diǎn)需求，主要形成安環(huán)管理、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化三大應(yīng)用模式，細(xì)分為十大類應(yīng)用場(chǎng)景。
形成安全管理、能耗優(yōu)化、排放控制等3類主要場(chǎng)景，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提升本質(zhì)安全，探索綠色可持續(xù)發(fā)展道路。例如，在排放控制場(chǎng)景，酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司利用大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)能耗和排放的智能化管理，單座高爐每年降低成本2400 萬元，減少碳排放 2萬噸，冶煉效率提升10%。
（2）生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化
形成資產(chǎn)管理、工藝調(diào)優(yōu)、調(diào)度控制、遠(yuǎn)程協(xié)同等4類主要場(chǎng)景，促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等過程的提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)整體智能化管理。例如，在工藝分析場(chǎng)景，中國(guó)中鋼集團(tuán)有限公司利用機(jī)器進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，對(duì)煉鋼過程中可能造成的熱軋缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)。
（3）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化
形成用戶對(duì)接、生產(chǎn)響應(yīng)、產(chǎn)供銷一體化等3類主要場(chǎng)景，提升供需對(duì)接水平，強(qiáng)化供應(yīng)鏈管理和經(jīng)營(yíng)銷售能力。例如，在供應(yīng)鏈優(yōu)化場(chǎng)景，攀鋼集團(tuán)有限公司的積微循環(huán)平臺(tái)提供鋼鐵、釩鈦、冷鏈等大宗商品的現(xiàn)貨交易及支付結(jié)算、金融服務(wù)等配套增值服務(wù)。
3.1.3 鋼鐵行業(yè)應(yīng)用水平及路徑
整體來看，當(dāng)前鋼鐵行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景集中在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，形成以制造系統(tǒng)為核心的點(diǎn)狀覆蓋型實(shí)踐，但在數(shù)字化基礎(chǔ)貫通、跨環(huán)節(jié)應(yīng)用整合方面存在不足，包括兩條路徑：一是深化設(shè)備智能改造與系統(tǒng)建設(shè)，加強(qiáng)軟硬件基礎(chǔ)的建設(shè)，繼續(xù)提高自動(dòng)化、智能化水平，在保障安全的前提下逐漸完成機(jī)器換人；二是多環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，從數(shù)據(jù)出發(fā)打通生產(chǎn)管理各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全流程的集中管控，同時(shí)打通上下游，適應(yīng)市場(chǎng)變化趨勢(shì)（見圖2）。
3.2.1 船舶行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及痛點(diǎn)需求
當(dāng)前船舶行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用重點(diǎn)關(guān)注軟件集成和智能化覆蓋，提高模型轉(zhuǎn)換能力，打通生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，探索更高層次的智能化[11]。船舶行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋廣、規(guī)模大、成分復(fù)雜，借助較好的信息化基礎(chǔ)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈成為發(fā)展重點(diǎn)，整體來看存在三大痛點(diǎn)問題：一是供應(yīng)鏈長(zhǎng)且復(fù)雜，采購(gòu)成本高，物資周轉(zhuǎn)率低，生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)接難；二是產(chǎn)品需求差異大，設(shè)計(jì)過程繁瑣，工藝流程和結(jié)構(gòu)復(fù)雜；三是各生產(chǎn)環(huán)節(jié)分散且復(fù)雜，影響因素多，管控難度大。
3.2.2 船舶行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式和場(chǎng)景
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力汽車行業(yè)解決痛點(diǎn)需求，主要形成供應(yīng)鏈管理優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化三大應(yīng)用模式，細(xì)分為9類應(yīng)用場(chǎng)景。
形成采購(gòu)管理、計(jì)劃對(duì)接、檢驗(yàn)優(yōu)化和服務(wù)配套優(yōu)化4類主要場(chǎng)景，強(qiáng)化供應(yīng)鏈管理能力，降低成本，提升效率。例如，在采購(gòu)管理場(chǎng)景中，中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司推出船舶行業(yè)首個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)“船海智云”，完成對(duì)物資價(jià)格的智慧預(yù)測(cè)，精度達(dá)95%。
形成協(xié)同設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化兩類主要場(chǎng)景，提升設(shè)計(jì)效率和工藝水平，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。例如，在協(xié)同設(shè)計(jì)場(chǎng)景中，大宇造船海洋工程有限公司通過實(shí)時(shí)共享設(shè)計(jì)和生產(chǎn)信息，以3D模型為基礎(chǔ)，節(jié)省大量的人工干預(yù)和反復(fù)設(shè)計(jì)修改工作。
（3）生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化
形成排程優(yōu)化、調(diào)度管理、智能控制3類主要應(yīng)用場(chǎng)景，緩解船舶制造過程分散、復(fù)雜、難以管控等問題。例如，在調(diào)度管理場(chǎng)景，中船黃埔文沖船舶有限公司的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)物資出入庫(kù)自動(dòng)化搬運(yùn)及信息自動(dòng)更新，有效庫(kù)容面積提升4倍，庫(kù)存資金占比減少28%。
3.2.3 船舶行業(yè)應(yīng)用水平及路徑
船舶行業(yè)基于自身產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜的特點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)協(xié)同上形成一定的典型應(yīng)用，目前在生產(chǎn)調(diào)度上仍有大量環(huán)節(jié)有待改善，包括兩條路徑：一是生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化改造，基于設(shè)備量大復(fù)雜、生產(chǎn)調(diào)度困難等行業(yè)特點(diǎn)，推動(dòng)設(shè)備管理向預(yù)測(cè)性維護(hù)轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能調(diào)度和控制能力；二是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力提升，從生產(chǎn)出發(fā)，繼續(xù)深化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力，強(qiáng)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)對(duì)需求的響應(yīng)能力，整體上優(yōu)化采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、排程等全流程（見圖3）。
圖3 船舶行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平和路徑
3.3.1 汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及需求痛點(diǎn)
當(dāng)前全球貿(mào)易緊張、經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩、排放標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)等因素對(duì)汽車市場(chǎng)產(chǎn)生較大影響，同時(shí)新能源、無人駕駛等領(lǐng)域也成為各傳統(tǒng)車企及新興勢(shì)力競(jìng)爭(zhēng)的重要戰(zhàn)場(chǎng)[12]。汽車行業(yè)制造環(huán)節(jié)自動(dòng)化程度較高，以市場(chǎng)為導(dǎo)向的成熟生產(chǎn)模式，整體來看存在三大痛點(diǎn)問題：一是產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，市場(chǎng)需求變化快，難以快速響應(yīng)；二是研發(fā)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，質(zhì)量管控嚴(yán)，產(chǎn)品零部件數(shù)量多且來源復(fù)雜；三是新市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)，同時(shí)產(chǎn)業(yè)鏈向服務(wù)化深入，帶來新的挑戰(zhàn)。
3.3.2 汽車行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式和場(chǎng)景
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力汽車行業(yè)解決痛點(diǎn)需求，主要形成市場(chǎng)需求響應(yīng)、產(chǎn)品全生命周期管理、新領(lǐng)域探索三大應(yīng)用模式，細(xì)分為9類應(yīng)用場(chǎng)景。
形成需求預(yù)測(cè)、個(gè)性化定制、混線柔性生產(chǎn)3類主要場(chǎng)景，強(qiáng)化供需對(duì)接能力，提升營(yíng)銷水平。例如，在個(gè)性化定制場(chǎng)景，上汽大通汽車有限公司打造大規(guī)模個(gè)性化智能訂制模式，用戶可以對(duì)變速箱、驅(qū)動(dòng)形式、座椅布局等配置項(xiàng)目進(jìn)行個(gè)性搭配。
形成協(xié)同設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品追溯3類主要場(chǎng)景，布局產(chǎn)品質(zhì)量全方位管理，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。例如，在質(zhì)量檢測(cè)場(chǎng)景中，奧迪使用創(chuàng)新機(jī)器學(xué)習(xí)程序精確檢測(cè)金屬板中最細(xì)的裂縫并標(biāo)記，徹底改變測(cè)試過程。
形成了新零售探索、后服務(wù)優(yōu)化、無人駕駛3類主要場(chǎng)景，強(qiáng)化汽車行業(yè)新布局，拓寬行業(yè)輻射范圍。例如，在無人駕駛場(chǎng)景中，特斯拉、Waymo等各大公司基于AI技術(shù)開展無人駕駛汽車探索和研制，搶占汽車行業(yè)新市場(chǎng)。
3.3.3 汽車行業(yè)應(yīng)用水平及路徑
汽車行業(yè)引領(lǐng)全球制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平高、范圍廣，在部分環(huán)節(jié)形成行業(yè)特色創(chuàng)新應(yīng)用，包括兩條路徑：一是全流程一體化優(yōu)化，進(jìn)一步打通設(shè)備、車間、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)等層級(jí)，實(shí)現(xiàn)各大環(huán)節(jié)的整體協(xié)同和優(yōu)化；二是產(chǎn)業(yè)鏈拓展和升級(jí)，依托新型網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)分析能力，探索汽車行業(yè)新領(lǐng)域，包括廣泛的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)和專業(yè)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車等（見圖4）。
我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正處于單場(chǎng)景應(yīng)用向多環(huán)節(jié)協(xié)同轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，未來仍有很大的提升空間。研究顯示，我國(guó)在重點(diǎn)行業(yè)探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的過程中，主要面臨認(rèn)識(shí)理解不足、基礎(chǔ)能力薄弱、產(chǎn)業(yè)支撐缺失、探索風(fēng)險(xiǎn)較大、環(huán)境支撐匱乏、行業(yè)發(fā)展不均等問題。為此，提出3條推進(jìn)建議：一是從加強(qiáng)通用技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新突破、加快專用解決方案培育和推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等方面加強(qiáng)核心產(chǎn)品與解決方案的培育；二是從加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)踐頂層指導(dǎo)、引導(dǎo)企業(yè)自發(fā)推進(jìn)應(yīng)用實(shí)踐和加強(qiáng)應(yīng)用標(biāo)桿推廣等方面推進(jìn)行業(yè)應(yīng)用的落地推廣；三是從完善公共服務(wù)體系建設(shè)、加大宣貫培訓(xùn)力度和創(chuàng)新人才選拔途徑等方面構(gòu)建良好的發(fā)展環(huán)境。
400-868-1122
根云-工業(yè)趨勢(shì)分析
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