华为工业互联网白皮书:工业知识与ICT技术深入融合驱动产业生态重构.pdf
业知识与ICT技术深融合 驱动产业态重构 20 20 内容录 01 06 14 26 28 、业互联发展背景 . 1.1. 业化重回全球竞争制点 1.2. 业企业数字化转型是势所趋 、业互联发展现状 . 2.1. 业互联定义新代业基础设施 2.2. 业互联主要应场景 2.3. 中国业企业部署业互联情况潜巨 2.4. 业应试点案例 三、业互联新型体系架构 . 3.1. 业互联新型体系架构需具备的特征 3.2. 业互联新型体系架构的关键要素 3.3 业互联新型基础设施:业知识+数据驱动的新态 四、业互联产业态 . 4.1. 业互联新型产业体系 4.2. 业互联新型产业发展模式 五、业互联未来展望 . 5.1. 跨越“试点困境” 5.2. 改变四模式,助推业质量发展 5.3. 对业企业的建议 5.4. 对态玩家的建议 1 1.1 业化重回全球竞争制点 1.1.1“再业化”成全球新趋势 2008年融危机爆发后,全球经济遭受重创。以美国 为代表的发达国家开始重视实体经济的重振,纷纷出 台再业化战略,旨在通过再业化重返全球业第 梯队。再业化不是原有业化的重复,是将 新技术与制造业结合,以优化产业结构,实现业的 数字化升级,从提升制造业质量。 聚焦中国,2020年3,中共中央政治局常务委员会 会议明确提出加快新型基础设施(简称“新基建”) 建设,新基建包括5G基站建设、数据中、智 能、业互联、特压、城际速铁路和城市轨道 交通、新能源汽充电桩等七领域。同,信部 印发的关于推动业互联加快发展的通知,明 确提出要加快络、平台、标识、数据中四基 础设施建设,拓展融合创新应,培植壮创新发展 新动能,撑制造业实现质量发展。 业互联发展的背景 美国 德国 英国 法国 韩国 印度 中国 2012.02 2013.04 2013.10 2013.09 2014.06 2014.09 2015.05 美国先进制造业国家战略计划 德国业4.0战略 英国业2050战略 新业法国计划 韩国未来增动计划 印度制造 中国制造2025 图1 全球出台“再工业化”战略 来源:公开资料整理 2 1.1.2 业是中国经济发展的“压舱” 中国是传统的“业国”,特别是改开放以来,中国业经济规模迅速壮。世界银数据显,2018年中 国业占GDP的重达40.7%,表明业对中国经济增的重要撑作。 15.0 2002 2004 20062008 2010 2012 2014 2016 2018 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 中国 日本 英国韩国 德国 美国 法国 1978 1992 2007 2012 2018 突破 万亿 关 10万亿 20万亿 30.5万亿 40年年均增 10.7 %, 增 56.4 倍 考察中国、德国、法国、英国、 美国、本、韩国七个经济体, 从近年的业增加值的数值 看,尽管业占GDP的重出现 周期性的波动,但致在08年 融危机后,尤其是2009年这个时 间点后,呈现出上升的趋势。这 表明了各国在提振业、促进经 济发展,从国家层的政策 到落地的实践。 图2 各国工业增加值占GDP比重 图3 1978年以来中国工业增加值迅速增长 来源:IDC依据公开数据整理绘制 来源:世界银行 3 1 资料来源:2019年920,业和信息化部部苗圩在国务院新闻办公室举的新闻发布会上的发。 t20190920_5986157.html 2 微笑曲线将产业链分为若区间,即产品研发、零部件产、模块化零部件产、组装、销售、售后服务等。研发设计和售后服务等上下游环节的附加值,盈利率, 加、组装、制造等中间环节则相反,附加值低、利润率薄。 1.2 业企业数字化转型是势所趋 1.2.1 中国业企业临的三挑战 根据世界银的数据,按现价美元测算,2010年 中国制造业增加值次超过美国,成为全球制造 业第国,此多年稳居全球第。2018年中 国制造业增加值占世界的份额达28%以上,接近 美、德三国的总和,成为驱动全球业增 的重要引擎。其中,汽、电、钢铁、化纤等 制造业的多项指标均位居全球位 。 尽管中国制造业多个领域产值位居全球第,但 是整体,制造业不强,企业在推动 业务系统和流程的全升级时临系列挑战: 成本不断提: IDC2019年业企业调研数据显,成本上升是受访业企业临的第挑战。这主要由中国 的红利期逐渐消失、龄化时代来临以及环保度加,环保成本上升等因素导致。 业主创新能不强: 主要表现在主品牌缺乏,些关键装备、核技术依赖进。以机器为例,IFR(国 际机器联合会)数据显,2018年国产业机器在市场总销量中的重为27.88%,市场绝部分被主要的外 资企业占据。在关键的零部件上,国产伺服电机和减速器市占率仅为10%-15%左右,这些核零部件占整个 业机器成本78%以上,也即利润率的部分主要由国外品牌把控。这表明中国业主创新能不,这也是 中国业在由向强转变过程中临的最障碍。 产品附加值不: 中国制造业多处在微笑曲线 2的中间,即处在世界制造业价值链的中低端,在国际经济贸易利 益分配中处于劣势。信部数据显,2018年中国制造业增加值占全球制造业重30%左右,位列全球第,美 国以17%重位列全球第。但是,中国制造业利润率仅2.59%,远低于美国的12.2%。 37.2% 30% 71% 51.3% 18年电产业产额 7172.6亿 美元 18年汽销量 2808万 辆 18年粗钢产量 9.28亿 吨 17年化纤产量 4714万 吨 中国 其他 中国的业体系类全,是全世界唯拥有联合国产业分类中全部业类的国家 1。完善的业体系,也提 供了量的岗位,解决了劳动就业问题。世界银数据显,从2008开始,近年来中国业就业员占 总数的重均于26%,2018年业就业员占总就业总数的28.62%。 数据来源:IDC依据中国汽车工业协会(CAAM),韩国电子信息通 信振兴院,国际钢铁协会(WSA),日本化纤协会等数据整理 图4 中国部分制造领域表现 4 试 制 品 开 发 等 零 部 件 生 产 销 售 组 装 售 后 服 务 模 块 零 部 件 生 产 利润空间 利润空间 低 上游 下游 利润空间 附加价值 业务序 1.2.2业企业数字化转型的本质是ICT技术和OT技术的深度融合 数字化本质是融合科学范式 3,核是通过OT与ICT的深度融合,通过业数据的采集、开放、分析、共享从形成 业知识,并将业知识注现有产品对象、流程、艺等产要素、产装备、作业流程等全要素并进重构。 业企业通过数字化转型,将ICT技术全融核作业系统,如管理运营撑系统、研发系统和核产系统,实 现产品对象数字化、产品作业过程数字化以及产品运数字化。企业内部上下游、企业与客之间通过对有价值的 数据加以挖掘、对有价值的成果进共享,优化企业在ICT和OT技术的投组合更好的进成本投的规划。 来源:宏基集团施振荣 图5 中国制造业处于微笑曲线的中间 3 2014年美国国家研究理事会提出融合科学理念,以解决重问题为导向,整合多个学科领域的知识、技能和具,形成个全、综合的问题解决框架,并形成多权 益主体参与的价值链 5 1.2.3 新冠疫情催新技术、新模式在业的应,传统业加速智能化改造 2020年新冠疫情爆发,使得业产因为原材料供应、劳动不等造成停滞。在疫情倒逼下,催了远程办公、接 触经济等新业态新模式,也加速了传统业数字化、智能化改造。 先,的智能化改造需求进步加速。能实现远程控制、动化产的产线是后疫情时代业发展的标之 。业机器的部署、利智能技术改造的产线将有效代替、主操作,保证业产的效率和质 量;其次,弹性供应链的打造将是业制造在新常态下发展重点。弹性供应链的打造核在于供应链的可视 化和智能化,通过物联、智能、数据等技术,实现供应链的实时信息的跟踪以及物流路径的优化,从 实现提供应链抗险能。最后,络化协同能也是业发展的重点。通过业互联平台等新技术, 实现企业内部之间、产业链上下游、跨产业链的企业之间的产业链协同,实现供需的有效对接、资源的智能化调 配,从降低企业的产和运营成本。 疫情是业的危机,数字化转型则是业企业的机遇。ICT技术和OT技术的深度融合,并在业不同场景的应 落地,将加快业企业的数字化、智能化进程。 图6 IT和OT 融合示意图 来源:IDC 2020 基于档传递 系统对接 OT/ICT集成 基于档 信息孤岛 信息化 数字技术融 开发/产/运维 全流程 基于团队 基于模型 数字化 制造业OT 技术供给ICT 6 业互联发展概况 2.1 业互联定义新代业基础设施 按照业互联产业联盟(AII)的定义,业互联是新代信息通信技术与业系统全位深度融合所形成的 产业和应态,是业智能化发展的关键综合信息基础实施。其本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、 产品以及之间的络互联为基础,通过对业数据的全深度感知、实时传输交换、快速计算处理和级建模分 析,实现智能控制、运营优化和产组织式变。业互联通过、机、物的全互联,实现全要素、全产业 链、全价值链的连接,正在全球范围内加速颠覆传统制造模式、产组织式和产业形态,推动传统产业加快转型 升级、新兴产业加速发展壮。 2.2 业互联主要应场景 2.2.1 业企业三核业务流 业互联对业企业的价值创造主要体现在产制造流、产品命周期流和价值创造流三业务流的有机共、 相互促进。其中,产制造流是汇聚枢纽,价值创造流流打通上下游数据,产品命周期流构建设计与制造协同平 台。业互联通过三个“流”的集成和优化,打造、机、物全互联的络基础设施,聚合业机理模型和 艺经验的沉淀,保护对传统设备和系统的投资,实现从数据到知识再到业智能的蜕变和价值挖掘,从打造业 企业智能化发展的新兴业态和应模式,促进业的质量发展。 产制造流 产品命周期流 价值创造流 装备/智能化 MES 研发设计 供应商 仓储物流 序 销售 客 服务 ERP 物联 数据/智能 云计算/边缘计算 图7 工业互联网三大业务流 来源:IDC 2020 2.2.2 业互联垂直业落地典型场景 业互联有着泛的应,乎可以涵盖所有的业领域。根据IDC的研究,业互联围绕业企业的产制 造流、产品命周期流和价值创造流三业务流,主要应场景主要包括资产智能化、产智能化、产品全命 周期管理及络化协同四类。这四类应场景涵盖了业领域的原材料、产品、设备、运营、售后等制造相 关的全要素、全价值链和全系统。 7 从“价值创造流”维度来看, 现代业企业尤其制造业通常是以实现客需求为价值创造导向,客需求是价值 源头,实现过程涉及复杂的、跨域的、动态的、和全球化的供应链结构,涵盖从原材料到零部件、从模组到个性 化选项、从在制品到制成品、从硬件到软件、从使到回收的所有环节。通过新代业互联技术,业 企业可以实现全供应链信息整合与分享、并对物流状态进实时收集、对流通环节(如运输、仓储等)进在线 监控和预警、进实现全供应链甚供应的可视化管理,提业企业内部与可信合作伙伴间效产调度与 资源配置,提升定制化产品和服务的机动性和灵活度。 从“产品命周期流”维度来看, 业企业的要标是为持续提供具有价值的创新产品和服务。这价值 创造和实现过程可以分成3个主要阶段:研发设计、产制造和交付服务。业互联的架构和部署必须要持、 促进和优化企业产品命周期流的畅通运、各阶段的缝对接和综合价值的效实现。在研发设计阶段,研发 和设计员可以通过业互联平台综合利多源信息(如体验实时反馈、期望和痛点问题洞察、 供应商新材料新组件新功能、间新装备新艺等)、及时更新的机理模型、基于云化的协同开发软件等,进 加速差异化产品创新过程、缩短产品研发迭代周期、缩短产品上市时间,夺得市场先机;在交付服务阶段,业 互联和相关业APP的部署将能进步赋能现场维护和线客服员,及时准确地反馈现场产品状态、维护需 求、客体验、使中出现的问题、以及改良建议等。这些来现场的资料对于企业实施数据分析、洞悉 产品实时性能并对设计预期性能、改进未来产品设计和创新有裨益。产运营部可以利这些来客现 场的实时信息来规划和安排备件产,既可以充分利产 能可以缩短服务时间,极满客需求和客 对产品的体验预期。 从“产制造流”维度来看, 业企业三业务流最终汇聚到产制造环节,在产制造阶段,通过OT和ICT的深 度融合和业互联平台整合及综合利业软件(如ERP、PLM、SCM、CAX、3D仿真、MES等)和多源信息 (如产节拍、产品良率、间设备健康状态、供货状态、实时SPC数据、定制需求变动等)对产计划、产 线排序、资源调度、JIT原料和零部件送达计划、仓储物流等,做出及时调整和优化,对设备进预测性维护,实 现计划外零宕机,从提产运营整体效率和产能、降本提质。 应场景 场景 典型的垂直场景 资产智能化 设备健康管理 预测性维护 程机械 能耗管理 远程运维 航空航天、船舶、轨道交通、程机械、能源 产智能化 产管控 化 艺优化 钢铁、轨道交通 质量管理 煤炭 主操作 产品全命周期管理 产品溯源 产品设计反馈 航空航天、船舶、汽 体验反馈 家电 供应链管理 络化协同 产业链协同 航空航天、船舶、汽、家电 企业资源动态配置和优化 8 图8 工业互联网应用场景分类 来源:IDC 2020 资产智能化 是业互联典型应场景之。业互联通过对资产智能化管理,帮助企业提设备服务的可视化 和可靠性,减少维修成本和计划性宕机。资产智能化管理主要包括四类: 是设备健康管理 。通过设备健康度模 型对设备健康度进判断和预测,从合理备件,计划产,减少计划外设备停机时间,也即“可靠性分析”; 是预测性维护。 通过在关键领域嵌传感器和络设备来获取关于资产的位置、质量和状态的关键实时数据,结合 设备历史数据,构建数字孪系统,及时监控设备运状态,提前预知设备的异常状态,从最化设备停机的可 能; 三是能耗管理。 主要通过提供综合能源(电、油、)的能监控,基于现场能耗数据和分析,对设备、 产线能效进优化配置,提能源使效率,实现节能减排; 四是远程运维。 在设备地理位置分散的企业,巡 检、运维的成本,旦出现设备故障很难第时间发现。 远程运维通过物联技术对偏远地区的设备进实施 数据监测,发现问题并及时处理,尤其在航空航天、船舶、轨道交通、程机械、能源等业,能幅降低设备宕 机带来的损失。 产智能化 是业互联最为常的应场景之,也是前落地较多的场景。其实施的难度和价值偏中等 平。主要包括产管控、艺优化、质量管理和主操作。 产管控 是通过在业产现场部署传感器、控制器 等智能设备,全掌握机器、设备的运情况,并利数据模型分析产现场,提供的完整运情况,实 现对产现场得实时管控; 艺优化 是利传感器、仿真建模等,实现业真实产状态的可视化,有效帮助操 作员更合理的操作,降低运营成本。其在钢铁和轨道交通业有较多应案例; 质量管理 是利传感器来监控 最终产品的质量,同时动化反馈最终产品的合规相关活动。通过实时数据采集和仿真,根据历史数据的对分 析,对潜在的质量问题进分析; 主操作 是通过物联技术、络化设备直接处理收集来的数据,并主采取 诊断措施,需动操作。如智能设备可以识别其电池过热的情况,动改为低强度运,以便在等待更换 部件的同时控制温度上升。 产品全命周期管理 是指从产品的需求开始,到产品淘汰报废的全命历程管理,包括产品设计、制造、操作和 服务等环节。具体到应场景包括以下四种: 产品溯源 是以条码技术为段,对产品的物料、半成品、成品实 动识别、产过程监控,实施全透明的管理,事后可对产品进溯源,实现供应链相关环节的实时可性和可 追溯性; 产品设计反馈 是利业互联平台,产品传回数据帮助企业了解消费者需求,快速响应市场,并将相 关信息反馈到设计部进设计改进,提升设计研发速度以实现柔性产和个性化定制; 体验反馈 是借助 业互联平台,将使的体验反馈到到平台,从改进产品案,加速创新迭代; 供应链管理 场景中,业 互联平台可以实时跟踪现场物料消耗,结合库存情况安排供应商进精准配货,优化库存管理,有效降低库存 成本和物流成本,提物流系统整体效率。 络化协同 是指制造商、零部件供应商、销售商乃消费者可相互交换商品和业务信息,共同执业务流程。协同 既包括组织内部的协作,也设计产业链上下游组织间的协作。具体包括产业链协同和企业资源动态配置和优化。 产 业链协同 场景中,业互联平台通过有效集成企业内部、企业与供应链上下游、跨供应链的设计、产、物流和 服务等不同环节,由串制造转变为并制造,降低了产品研发设计和产周期,降低成本。具体包括协同设 计、协同产、协同物流及共享服务等,前协同设计在轨道交通 、航空航天、船舶、汽等垂直业已经有较多 成熟案例; 企业资源动态配置和优化 场景中,业企业通过业互联平台对外开放空闲制造能,动态配置原材 料、资本、设备等产资源,实现制造能的在线租和利益分配。 9 2.3 中国业企业部署业互联情况潜巨 当前,业互联热度不断提,已成为业企业、系统集成商、物联企业、业软件企业、ICT商等多关 注的焦点。IDC2019年业企业调研数据显,25%的受访中国业企业已经部署业互联,53.3%业企业计 划在未来1-3年内考虑部署业互联。 2.3.1 布局业互联的驱动 业企业在部署业互联时,其主要动来两个: 是提质增效: 传统的制造业产销售流程为发现需求-产品设计-产品试样-制造-销售-消费者,在制造商 产过程中,存在着调研成本、产周期、产品积压、创新慢等系列问题。业互联通过跨IT和OT 的资源共享,能让企业直消费者需求,能更快地应对市场需求,并快速应对。对企业,降低了产品的 成本和产周期,实现市场、研发和产制造的融合,加速新产品的创新和上市。 是运营优化: 以相同或更低的成本提吞吐量或者服务的可靠性。传统制造业缺乏管理、效率低下。业 互联以数据为基础,可迅速分析实现智能控制从达到优化运营,减少产成本浪费。 提质增效:跨信息技术/产和运营(OT)共享资源的能 可持续性:更效、更清洁的运营或能源/资源管理 客服务:提客服务绩效(准时和/或全付) 运营优化:以相同或更低的成本提吞吐量/服务可靠性 新产品和服务:能够持具有互联资产的新产品和服务 库存管理:优化库存数量、组合和库位 安全性:更全的安全覆盖 敏捷性:提根据需求调整产/运营的灵活性 资产管理:提资产可靠性/可性 提产品/服务质量:更快地响应产品/服务问题、预测问题 15.4% 14.0% 12.8% 11.8% 8.0% 10.3% 7.6% 7.6% 7.6% 4.9% 10 2.3.2 投资业互联的重点 随着数字化转型在业间的持续推进,业企业开始重视OT领域的投资,尤其是OT与ICT的融合。在OT技术相关 的投资计划中,前三的投资重点是基于云的应软件、OT技术和ICT技术或传感器的集成以及分析和级分析。 图9 企业布局工业互联网的驱动力 来源: IDC 2019年工业企业调研,n=152 2.3.3 部署业互联的关键技术 从业互联相关技术的部署计划来看,未来AI和数据、企业级应软件SaaS以及设备物联云服务平台是 业企业部署的前三技术。 AI和数据算法云服务是前及未来三年中国业企业部署业互联的第技术领域,19.6%的受访企业 表已经及计划部署。 企业级应软件SaaS是第重点领域,17.4%的受访企业表已经及计划部署。 设备物联云服务平台是第三重点领域,概15.9%的受访企业表已经及计划部署。 15.5% 11.5% 11.2% 10.9% 10.3% 9.1% 8.6% 8.0% 6.8% 6.5% 1.8% 基于云的应软件(适于操作流程如MES和SCM) 产和运营(OT)系统的更新/升级 分析和商业智能(KPI、仪表盘、图形显) 产和运营(OT)系统与其他产和运营(OT)或信息技术系统或传感器集成 络和连接 客服务:提客服务绩效(准时和/或全交付) 分析与级分析(仿真、优化、智能、机器学习等) 移动应程序和设备 物联-部署可线连接到络的传感器 基于云的运营数据管理和分析 安全 AI和数据算法云服务 专业解决案云服务 基础设施(IaaS) 企业级应软件云服务(SaaS) 业垂直价值链重构云 设备物联云服务平台(PaaS) MES云服务平台(SaaS) 19.6% 17.4% 15.9% 14.5% 11.8% 11.2% 9.5% 11 图10 工业企业在运营技术(OT)相关的计划中前三大投资重点 图11 中国工业企业目前以及未来3年计划部署工业互联网前三大技术的意向 IDC业企业调研现状显,部分的中国业 企业已经意识到业互联的巨价值,部署 的动明显,并且已经在关键的技术领域和投 资领域有所动。 来源: IDC 2019年工业企业调研,n=152 来源: IDC 2019年工业企业调研,n=152 2.4 业应试点案例 2.4.1. 案例1三联虹普 三联虹普是专业程技术服务商,在中国有30多年的历史,是中国涤纶锦纶的引进者,占有中国锦 纶市场90%的份额,占有世界50%的化纤机械市场份额。当前化纤产业预测性优化能弱,成为 产业发展痛点之。 其 是抽检负担重。由于化纤产业的产能规模,多,抽检负担重,并且检测效率低, 法在线检测。 其 是客定制化需求多。由于化纤的质量标准单,因此法满差异化需求。 其三 是产品质量标准复杂、品质致性要求。合成纤维下游纺织制造业较为分散,产品质量 标准复杂,包含纤度、强度、度、染等等。另外,化纤产品批次间质量波动不可控,品质难以 达到要求。 预测优化能依赖数字化基础,需要业与ICT技术深度融合。通过将华为全球领先的全栈全场景 AI技术能与三联虹普和TMT在核艺与核装备的业知识与程转化能相结合,将新 代信息通信技术与智能技术通过业互联“端-边-云” 协同计算模式有机融业核装 备及产线,进步推动化纤业的智能化升级。双携发布了化纤智能产线整体解决案“化纤 业智能体解决案V1.0 ”。化纤业智能体在产线数字孪的基础上由“智能认知,智能预测, 决策优化”三引擎构成。智能认知引擎形成化纤知识图谱,从提产质量,提升预测准确率 及投产效率;智能预测引擎,可实现柔性质量分类,提升客需求匹配率;决策优化引擎,形成智 能产线推荐,推荐相似产线,灵活排产,质量增值,实现艺参数的优化。 华为云IoT数字化底座能实现产现场全要素统接、万级测点的实时数据采集、站式IoT 数据分析等,以其20倍的时序数据压缩能和亿级时间线的时序数据洞察能,为三联虹普构建了 锦纶等产线的实时在线映射,打造数字化产线。基于华为业智能体,能实现灵活构建化纤业 特征库,从10微质量特征延展到100+;能从单批次300万维特征训练出低维分类器,模型准确度 超90%;能快速进模型训练,从缩短到时,模型部署端云协同能,倍特征压缩,边缘在 线质量分类。 12 图12 华为赋能化纤行业 来源: 华为,2020 产线 动化 机器 2.4.2. 案例2 宁波沃 作为三地区的先进制造业基地和开放市,宁波制造业共有三产业集群类型。其中 传统优势产业集群是宁波经济的重点柱,包括:服装产业集群、塑机及塑料加产业集 群、家电产业集群、汽配件产业集群、具产业集群。华为在宁波市政府及宁波国家 新区管委会的持下设了全球个“华为云沃场”,致于产业合作,助宁波 中企业融通发展作。 宁波沃场前已对接企业超过1000家,同140多家企业签订服务或者合作协议,发展 沃场态合作伙伴15家,涉及数字间、产品全命周期管理、智能产品、业设计 及仿真等领域。主要以下三个价值: 提升企业研发和管理能。 沃场通过为企业提供软件开发云、业设计云、业 仿真云、业互联操作系统等平台,为企业软件开发、业产品开发、业APP开 发提供先进的产具。通过举办开发者赛、客拉松以及各类向开发者的专 业技术培训和向企业中层管理员的培训提升宁波中企业的研发能和管理 平。引业设计云、业仿真云、业互联操作系统等软件平台,为宁波家电、 汽整机及零部件、模具制造、属加等业的企业提供世界流的产品开发、 业APP开发具。这些业SaaS的普及,提升宁波业产品开发质量,降低产品 成本,为宁波企业带来上亿元的经济价值。 助宁波企业产品智能化升级。 沃场聚焦家电产、数控机床产及注塑机产 等业,通过结合华为ICT能,如华为HiLink芯、华为NB-IoT芯、AI芯 、LiteOS嵌式操作系统等以及华为云计算、数据、物联等基础能,联合合 作伙伴共同为企业提供产品智能化解决案。截前,沃团队已经为宁波 企业提供47个项的产品智能化解决案。 加速宁波企业产过程智能化转型。 沃场结合宁波家电、汽零部件、纺织服装、 油化、塑料制品、属加等业的特点,与业互联、智能制造等信息化服务合 作伙伴起为企业提供产品全命周期管理、产制造执系统、仓储物流管理系统等 系列产品与产线改造,共同打造完整的业互联、数字等业解决案。 13 业互联新型体系架构 传统的ISA95业体系架构采垂直整合的模式,层层汇聚和抽象,缺少全的数据,造成特定问题(如产能、 质量、效率、能耗等)的分析不够全和实时,难以实现精确和实时的决策能,最终影响企业的产品质量、交 付时间,决策的准确性。另外,绝部分企业对数据的利仅停留在初级层次,对级的数据利(如设备可靠 性的预测、产能的预测,或者供应链库存的预测等)还常有限。传统ISA95架构采的垂直、烟囱式系统,很 难实现数据的共享,实现功能和性能的扩展,法快速满业企业差异化的定制需求和向未来发展的卓越运 营需求,因此业企业亟需灵活扁平的新型体系架构以撑其发展。 3.1 业互联新型体系架构需具备的特征 3.1.1. 端-边-云协同发展 云端 采集设备 采集设备 上传 下载 请求 请求 请求 请求结果 结果 结果 结果 采集设备 采集设备 边缘设备 云 边 端 数据处理 数据缓存 请求分布 服务发布 隐私保护 随着业控制器、传感器等越来 越多设备连云端,传统以云为 中的模式将不以满对海量 设备数据进实时处理的需求。 在业现场等要求时延1.5Gbps eMBB增强移动宽带 uRLLC超可靠低延时连接 mMTC海量物联连接 时延10ms 百万连接/平公 19 图17 5G对工业连接的基本划分 来源:IDC 2020 同时随着固定光纤接络的发展,F5G 4业光将成为5G在业互联应中的重要补充: 1. 按节拍承载或连续承载来保证海量数据实时传递,匹配离散业的产节拍或流程业的连续产要求。 由于业光协议本的特质就是按节拍承载或连续承载,因此,更能满业上节拍或连续柔性产 需求。 2. 提供极简络架构。原有络设备数量庞,TCO,产、办公、监控三张烟囱式络。业光降低了机房、功 耗、布线难度。更重要的是,业光实现了产、办公、监控三合,独享管道随需切,硬管道隔离,提供 确定性低时延带宽保障,解决了业以太协议的发展的后顾之忧。 3. 简洁灵活地匹配智能制造多样化设备。业光提供了多种形态终端产品组合覆盖主流的业应场景,按业 要求重新定义极简ODN,免勘免熔接,免具施,做到ONU即插即,免现场配置,易于学习和推。 F5G联合5G,固定与线络融合,提供双千兆联接,为业互联提供完整的带宽、低时延、可靠的速 联接,构成业互联的信息速公路。 3.2.2. 平台是核,构建业知识平台是关键 平台是业互联发展的核,是构建基于业海量数据采集、汇聚、分析并通过业互联平台沉淀为业知 识,撑制造资源泛在连接、弹性供给、效配置的载体 ,业互联平台是业云平台的延伸发展,其本质是 在传统云平台的基础上叠加物联、数据、智能等新兴技术,构建更精准、实时、效的数据采集体系, 建设包括存储、集成、访问、分析、管理功能的使能平台。 产 切1 切2 切3 OTN互联专线 分园区 园区统运维 对称10G PON 互联 智能化产 办公云 园区监控 互联专线 办公 OLT 园区监控 20 图18 F5G工业光网解决方案 来源:IDC & 华为,2020 4 The 5th Generation Fixed Network 业互联平台通常由现场设备层、络连接层、边缘层、业IaaS层、业PaaS层以及业SaaS层组成。 SaaS PaaS IaaS 智能边缘层 络连接层 现场设备层 业应平台 电 汽 化 钢铁 电 化 计算 AI服务器 4G/5G TSN 业PONNB-IoT 通服务器 超融合体机 业OT硬件 存储 络 虚拟化 联接管理平台 业 务 敏 捷 开 发 业 智 能 体 业 应 平 台 智 能 数 据 平 台 业 务 可 信 运 21 图19 工业互联网平台架构图 来源:IDC 2020 以平台为基础,“数字化”解决了“有数据”的基本需求,“络化”解决了数据“能流动”的问题,“智能 化”则实现数据价值的有效转换,即能把正确的数据在合适的时间以正确的式传递给正确的和机器,实现海 量业数据的价值转换,最终在业互联平台汇聚并沉淀为业知识,以应对和解决制造过程的复杂性和不确 定性等问题。 业AI资产库 业智能平台 制造协同平台 软件开发平台 应管理与运维平台 数据集 机理模型 数据治理与运营 数据湖查询分析引擎 数据 数据仓库 应与数据 平台 业场景化模型 IoT AI推理 边缘应 前全球还没有家公司能够独提供业互联平台“边缘智能分析+云基础设施+ 业PaaS+业Know-How+应服务”等端到端的解决案,只有开放合作才能够实现共 建共享共赢。受制于传统的合作模式和利益格局、跨界才稀缺、传统组织设计局限, 急需产业界共同构建开放价值态的路径和机制。 3.2.3 业数字孪是载体,打造实时可感知的动态业现场 数字孪是充分利设备模型、历史数据、实时运数据等,在数字空间中构建物与物、物 与空间、物与等复杂关系,从实现在数字世界中构建与物理世界的实时同步。 华为云IoT向业领域提供边云协同的数据采集架构、统的数据、场景化的性 能资产建模能,为庞的业原始数据提供向业务场景的语义封装和上下环境, 将产过程数据和产品质量数据进匹配,实现了成品质量的动预测和产效率的精 准分析,打造实时可感知的动态业现场,激活业数据的最价值。 3.2.4 业AI是驱动,使能业知识软件化 智能基于海量数据进模型训练,业场景每天产海量、频的数据为算法发 展和演进的提供天然的基础。 智能在业领域的应将不断的丰富和迭代其分析和决策能,以适应复杂不定的 业环境,并完成多样化的业任务。智能在业领域的应过程中,模型的沉 淀、集成与管理成为平台核能,机理模型、数据模型、业务模型快速在平台中沉 淀,使平台化的提供业个性服务成为可能。 业智能不断丰富和迭代的分析和决策能,以适应不断变化的业环境,提 产效率或设备产品性能的的,具有感知、学习、执、决策、适应等特 征。其本质是实现复杂业技术、经验、知识的模型化和在线化,从实现各类创新的 业智能应。 智能引擎 创建 模版 策略 编排 AI模型 发布 机理模型 算法机理 AI模型 推理服务 市场数据集管理 业策略 业模版 数据集 应模版 训练作业 模型部署 部署 模型开发者 业 AI 开 发 与 部 署 平 台 业Know-How提供商 业解决案集成商 模版使者 华为云提出了EI业 智能体,把华为在 “供应、制造、仓 储、物流、报关、电 商营销推荐、实时 控”等多数制造业 场景实践,云计算 产品的形式开发给全 体企业伙伴。业的 站式智能开发 平台可以提供业智 能业务的开发/运 具链,包括项及应 管理、数据集管 理、开发环境管理、 算开发与管理、模 型开发与管理、模板 开发与管理、推理服 务等系列能。 22 图20 工业智能架构图 来源:IDC 2020 计算基础设施 创新价值流 产品价值流 客价值流 络基础设施 能源基础设施 企业 数字化转型 业 数字平台 领域 数字平台 数字基础 设施00 01 02 03 业 新 基 础 设 施 数字世界 业知识态化 物理世界 知识产设施注 3.3 业互联新型基础设施:业知识+数据驱动的新态 现代业的转型的重,将从企业管理、消费端/需求侧/交易环节的数字化转型,开始转向价值创造源头的产 端/供给侧/创新制造环节的数字化转型。重塑跨业的协同关系,以客体验为中,以环保效能为约束,达成 更的产品质量、品类柔性、资源和商品利效率,从实现各业更的经济效能。 业数字化达成业经济效能的核要素是数据、信息、知识和数字服务等新产要素,在各业的产环节 和交易环节的有效引,其核在于业知识的数字化再产。各业数字化转型作为需求侧,驱动数字通基 础实施、业基础实施等作为供给侧开展供给升级和商业模式转型。由于制造业各业产端的原料、装备、制 成品天然是地理分散部署的,产控制也有就近闭环的要求,因此业互联新型基础设施对各业的有效供给 提出了更的要求。 业互联新型基础设施本质上是促进业知识产与使的具命,在这个过程中,以业知识+5G+AI+边缘+ 云等场景化整装的知识产装备与知识产的产服务、算法组合、机理模型组合等,促进智能装备和业知识结 合ICT技术向平台态更的经济范式演进,促进各业产提升和经济运效能提升。 23 图21 新型基础设施架构 来源:IDC 2020 产制造 物流仓储 试制仿真 装配分拣 市场营销 供需匹配 精准客服 智能运维 产品设计 艺设计 材料设计 产程 02 02 01 02 02 01 02 01 02 01 02 02 03 03 01 0102 02 01 02 02 01 01 02 03 01 02 01 02 01 02 01 02 0201 02 ERP MES SCADA /DCS 传感器与控制设备 现场制造设备 业知识经验 研发设计 经营管理 精准营销 智能装备 产制造 业优化 打开知识盒 构建微服务组件库 知识软件化沉淀 01 01 0302 01 01 01 01 3.3.1. OT和ICT产业协同构建细分业Know-How平台,业知识沉淀新模式 业Know-How是业互联赋能业的关键要素,基于微服务新模式聚集和积累业Know-How是OT和ICT产 业链协同的有效模式。基于微服务架构,可以对业Know-How封装、复和服务化,打造开放创新价值态。 构建微服务资源池,从实现加速软件开发部署模式,使算法、模型、知识等模块化组件能够以“搭积”的 式被调和编排,灵活匹配个性化需求。通过产业链效协同,构建起开放的价值态,利产业的多边创新积 累和聚集业Know-How,可以很好地共享和传承现场操作员、艺员等优秀经验。结合感知测量技 术、5G、物联等技术的进步及其命周期成本降低,业在数字化转型过程中将出现量的数据测量和汇 聚,并经由数据的数字化/软件化加产,形成量场景化业知识,后汇聚成量业知识的资产体系, 并演化为开放的态化价值体系。 ICT商提供基础的平平台,使能数据全命周期服务等基础服务,OT商利这些基础服务构建特定业 的态,并整合业Know-How资源。细分业进数字化再造,有效利ICT平平台使能各业的数据、信 息、知识和数字化服务等构成的新产要素,对各的产环节和交易环节,进平台化、共享化、态化升 级,通过这样的产业协作,最终实现业的赋能,促进最终客转型升级。 24 图22 工业知识微服务化 来源:IDC 2020 传 感 检 测 物 流 机 器 传 感 检 测 物 流 机 器 传 感 检 测 物 流 机 器 制造装备 AI AI5G 制造装备 制造装备 智能边缘节点 主化/协作化 智能作业岛 应 知识 数字孪 需求/经验 产案 模型库 机理+经验知识+AI 实时+历史 数据中 分布式架构 数字世界 数字世界 集成验证可性 物理世界 落地实施 物理世界 3.3.2. 传统装备与ICT技术深度融合,构建新代业融合基础设施 制造业数字化转型是从企业办公环节信息化开始,逐步延展到企业管理(资源、财经)到交易环节,下步 是深到产环节,到产环节以后,对ICT产业的技术供给要素与产装备进产业级的协同,最后整装为数字 平台。 总体来看,ICT产业升级服务于业领域的核装备体系,与装备体系的核价值创造业务流中相关的产服务供 给体系协同升级。以数据和装备体系的业知识为两个核要素,构建线上数字空间与线下制造装备物理空间形 成制造业新代融合基础实施,有效提能效、装备资产利率以及制成品品质和商业敏捷度。装备体系业知 识的数字化升级也在撑业务流程的数字化重构,会有效注到产管理过程、交易管理过程;同时也对装备产 品智能化升级后