2021年中国工业互联网智能制造应用概览.pdf

1 头豹市场研读 | 2021/03 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹 研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究 院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述 名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 头豹研究院 2021年 中国工业互联网智能制造应用概 览 2021 China Industrial Internet Intelligent Manufacturing Application Overview 2021年中国 製造 概要 报告标签：平台、分布式控制系统、制造业2 2020 LeadLeo 中国：工业互联网系列 沙利文市场研读 | 2020/12 概览摘要 头豹研究院谨此发布中国工业互联网系列报告之 2021年中国工业互联网智能制造应用概览 本报告旨在以制造业的角度分析中国工业互联网， 经分析工业互联网平台的作用、分布式控制系统 发展历程、制造业痛点、智能制造技术、行业相 关政策等，得出OT与IT系统相互深度融合的趋势 以及工业互联网平台与软件是中国工业互联网最 具发展潜力的核心产业 2021年第一季度，头豹研究院对工业互联网领域 两位专家进行访谈，受访专家分别曾于某过程管 理集团从业20余年及曾于某风险投资公司担任副 总裁 工业互联网平台作用关键 工业互联网平台在三大体系中起关键作用。工业互联 网平台通过硬件设备的组合，可由内及外管理和优化 企业，是企业实现数字化转型的重要模块 DIPS在DCS的基础上可打通数据孤岛 DIPS在传统DCS之上增加了新的节点提供产品生产之 外的各种服务，面对机型种类多、自主协议多、采集 数据量大和维护维修成本高等挑战，DIPS可打通用户、 运维人员、服务人员和工厂的数据孤岛 IT与OT的界限愈发模糊 将OT数据集成至公司系统和应用程序的需求不断涌 现，使得信息技术在整个工业环境中无处不在，而 OT与IT系统间数据流不断增加，可提升自动化层和业 务层之间的互操作性 工业互联网平台与软件是最具潜力的核心产业 中国工业互联网核心产业增加值由2017年的3,372亿 元增长至2019年的5,361亿元，年复合增长率为26.1%， 未来将继续增长，预计2025年工业互联网平台与软 件占比将达到53.0%，在核心产业中占比最高，最具 发展潜力 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/033 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 目录 工业互联网智能制造综述 - 08 定义 - 09 平台模式图谱 - 10 平台作用分析 - 11 分布式控制系统发展历程 - 12 制造业痛点 - 13 安全 - 14 市场规模 - 15 政策解析 - 16 工业互联网智能制造技术分析 - 17 自主诊断技术 - 18 微毫米坐标智能定位 - 19 数字纽带技术 - 20 OT与IT协同 - 21 必要性分析 - 22 趋势 - 23 实时系统视角 - 24 工业互联网智能制造案例 - 25 总结 - 27 工业互联网智能制造行业公司推荐 - 29 普奥 - 30 卡奥斯 - 32 树根互联 - 344 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 Contents Overview - 08 Definition - 09 Platform Mode Map - 10 Platform Role Analysis - 11 History of Distributed Control System - 12 Manufacturing Key Points - 13 Safety - 14 Market Size - 15 Policy Analysis - 16 Technical Analysis - 17 Autonomous Diagnosis Technology - 18 Micro-Millimeter Coordinate Intelligent Positioning - 19 Digital Tie Technology - 20 OT and IT Collaboration - 21 Necessity Analysis - 22 Trend - 23 Real-Time System Perspective - 24 Industrial Internet Smart Manufacturing Case - 25 Recap - 27 Company Recommendation - 29 Proudsmart - 30 COSMOPlat - 32 ROOTCLOUD - 345 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 图表目录 List of Figures and Tables（1/2） 图表1：工业互联网定义 - 09 图表2：2021年中国工业互联网平台模式图谱 - 10 图表3：工业互联网平台框架图 - 11 图表4：DCS（分布式控制系统）发展历程 - 12 图表5：工业互联网制造业需求维恩图 - 13 图表6：2020年工业互联网制造业安全漏洞概览 - 14 图表7：中国工业互联网核心产业增加值，2017-2025年预测 - 15 图表8：中国工业互联网核心产业增加值测算范围及占比 - 15 图表9：中国工业互联网行业政策，2016-2021年 - 16 图表10：自主诊断技术分层进行多方面检测 - 18 图表11：温度自主诊断流程 - 18 图表12：微毫米坐标智能定位技术流程图 - 19 图表13：数字纽带贯穿产品生命周期 - 20 图表14：IT与OT融合趋势变迁图 - 22 图表15：OT及IT系统组成 - 23 图表16：实时系统结构图 - 24 图表17：某全球领先制造业企业工业互联网平台实施方案及 效果图 - 26 图表18：中国工业互联网智能制造总结 - 28 图表19：普奥产品生态图 - 30 图表20：工业级无线传输技术图 - 31 图表21：卡奥斯融资情况，截至2021年3月 - 32 图表22：卡奥斯2019年-2020年6月营收情况 - 32 图表23：卡奥斯五大优势 - 32 图表24：一站式互联网平台产品及解决方案 - 336 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 图表目录 List of Figures and Tables（2/2） 图表25：卡奥斯商业模式 - 33 图表26：根云4.0平台框架图 - 34 图表27：树根互联融资情况，截至2021年3月 - 34 图表28：树根互联业务模式图 - 357 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 名词解释 DIPS：Distributed Intelligent Production System，分布式智能生产系统。 DCS：Distributed Control System，分布式控制系统。 OT：Operational Technology，运营技术。 IT：Information Technology，信息技术。 PLC：Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器。 SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统。 HMI：Human Machine Interface，人机界面。 ERP：Enterprise Resource Planning，企业资源计划。 MES：Manufacturing Execution System，制造企业成产过程执行系统。 BI：Business Intelligence，商业智能。 APS：Advanced Planning and Scheduling，高级计划与排程。 EQMS：Enterprise Quality Management Software，设备管理系统8 2021 LeadLeo 头豹行业研读 | 2021/03 家电行业数字化转型 工业互联网智 能制造综述 定义、平台模式图谱、平台作 用分析、分布式控制系统发展 历程、制造业痛点、安全、市 场规模及政策解析9 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网通过融合互联 网和新 一代信 息技术 与工业 系统， 提升生 产效率 、降低 成本、 提 高产品质量，是工业智能 化发展 的关键 综合信 息基础 设施 工业互联网智能制造综述定义 工业互联网可实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革 工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互联为基础，通 过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运 营优化和生产组织方式变革 网络、平台、安全是工业互联网的三大支撑体系 工业互联网由网络、平台、安全三大体系组成。网络是工业数据传输的基础，使互联网技术可实现 信息系统的互通；平台是工业互联网的核心驱动，通过工业数据的感知、收集和分析，形成相应的 智能化系统，从而提高指标；安全是工业互联网的保障，建立强大的安全防护体系以确保工业系统 的落地和运行 工业互联网构建三大优化闭环，进而形成四大应用模式 在三大体系的基础下，工业互联网带来机械设备运行优化的闭环，生产运营决策优化的闭环，和集 企业、用户、产品优化的全产业链闭环。同时三个优化闭环引申出智能化生产、网络化协同、个性 化定制、服务延伸的四大应用模式，更加有持续有效地推动工业智能化的发展 来源：中国工业互联网产业联盟，头豹研究院编辑整理 机器、原材料、控制系统、信 息系统、产品和人 工业数据 运营优化 网络 平台 安全 智能化生产、网络化协同、个性化 定制、服务延伸四大应用模式 机械设备运 行优化 生产运营决 策优化 全产业 链优化 工业互联网定义 三个优化闭环形成四大应用模式10 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述平台模式图谱 工业互联网模式包括通用 工业互 联网平 台、垂 直工业 互联网 平台及 解决方 案，工 业安全 防 护对工业互联网落地至关 重要 2021年中国工业互联网平台模式图谱 来源：工业和信息化部，36氪，CNVD，奇安信，头豹研究院编辑整理 中国市场 通用型工业互联网平台跨多行业及领域，其基于自身PaaS层与生态伙伴合作推动在各行业、 领域的工业互联网建设。由于其跨行业及领域特性，工业互联网通用型平台建设难度大，属 资源和资金密集型模式 设备资产管理是以设备为对象，将设备联网来实现设备状态监测与报警、预测性维护、故障 诊断、远程运维、产品全生命周期管理。设备资产管理可降低成本、提高效率 业务运营优化是基于生产、作业过程，将作业环节涉及的设备、人员、原料、工艺等信息联 网后，实现生产制造优化、质量及能源管理、研发设计优化、供应链优化、工艺优化、安全 管理以及员工赋能。业务运营优化可提高效率、提升产品和服务品质 产业生态创新强调产业链层面上下游的协同研发、制造，包括将中小微企业的产能数字化， 形成生产资源池统一向外提供，降低订单和产能错配，亦可基于工业企业真实数据，联合金 融机构提供贷款等。产业生态创新可创造新价值 工业互联技术使封闭的设备联网，网络安全问题不容忽视，因此需工业安全防护层贯穿整个 架构；工业安全防护需根据各行业特性提供相应的解决方案，具有较高的行业壁垒 通用型工业互联网平台 工业安全防护 垂直工业互联网平台及解决方案 效率提升1%-2%时，可提升3,170-6,340亿元工业增加值 通用型工业互联网平台企业年收入在2-6亿元之间 生产制造优化成效高达32%，质量管理优化成效高达18% 按需定制成效高达9%，协同研发设计成效高达18% 2020年工业互联网漏洞同比增长44%，约88%的新增漏洞与制造业相关，而在安全方面年投入超过100万元的企业不足30% 垂直平台对不同行业及场景深耕 通用型平台具有资源优势，背景为IT及制造业 制造业、能源和税务行业受安全问题影响最大 1,045亿元 1,152亿元 27.2亿元 651亿元 2,486亿元 数字化装备 核心产业规模及占比（2019年） 自动化 网络 安全 平台与工业软件 46.4% 0.5% 12.1% 21.5% 19.5% 平台与工业软件占工业互联网核心产业存量规模的比重最高，是工业互联网核心产业增长的主要驱动力量 工业互联网核心产业潜力巨大11 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述平台作用分析 来源：中国工业互联网产业联盟，头豹研究院编辑整理 工业互联网平台可由内及 外优化 和管理 企业， 由于资 源欠缺 ，工业 互联网 平台仍 处于发 展 初期阶段 三大核心板块引领工业互联网落地 在工业互联网的关键技术支撑下，业务视图、功能架构和实施框架为行业确立转型的目的、需求、 方式。业务视图建立企业运用工业互联网的目标和业务场景，明确工业互联网的定位和作用。功 能架构确立工业互联网所需的核心功能、基本原理和关键要素，引导企业构建工业互联网。实施 框架划分系统实施的层级机构，描述实现功能的软硬件系统、部署方式和相互关系，进一步指导 企业系统搭建 平台驱动工业互联网加快落地，起承上启下作用 工业互联网平台在三大体系中起关键作用。工业互联网平台通过硬件设备的组合，构建出工业数 据的采集系统，为收集工业数据并进行处理和分析，可由内及外管理和优化企业，是企业走向数 字化转型的重要模块 截至2021年，工业互联网平台仍在发展阶段。据沙利文数据显示，中国参与工业互联网的企业数 量超过1,000家，但过多企业在资源整合上有所欠缺，依赖承接大项目和政府与政策的扶持 支 撑 能力层 应用层 技术 体 系 商业层 产业层 需 求 产 业 企 业 系 统 设 备 实 施 层 次 安 全 平台 网 络 边缘层 企业层 产业层 对应资源配置、 跨企业平台等 应用 对应企业平台、 绩效优化等应用 对应车间、产 线的运维 对应工业设备、 产品的运维、设 备的监控和优化 1.业务视图 2.功能架构 3.实施框架 能 力 产业层：基于工业互联形 成的全产业链的连接 商业层：企业通过工业互 联网构建数字化竞争优势 应用层：运用工业互 联网为全产业链赋能 能力层：泛在感知能力、 智能决策能力、敏捷响应 能力、全局协同能力和动 态优化能力 数字 优化 闭环 构建 需求 支撑 引导 需求 工业互联网平台框架图12 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述分布式控制系统发展历程 分布式控制系统在工业实践中不断发展 分布式控制系统是在集中式控制系统的基础上发展而来，大型企业的中央控制系统仪表数量随生产 规模扩大而增加，从而对生产过程的可靠性提出更高要求。大型企业控制系统故障时导致设备停机， 将造成严重的经济损失甚至人身安全损失 随计算机技术趋于成熟以及工业领域对生产过程可靠性提升的需求增加，DCS应运而生。DCS系统 将若干台微型计算机分散用于过程控制，所有信息受上层管理计算机监控并与管理计算机通信，可 实现最优化控制。DCS继承仪表分散控制和集中式计算机控制的优点，集中管理、操作和显示，并 分散功能、负载和风险 计算机的诞生催生出第一代DCS，代表作是霍尼韦尔的TDC 2000；个人电脑的诞生催生出第二代 DCS，代表作是艾默生的DeltaV；包含新功能的模块被不断整合进DCS，提供高度集成、功能强大及 易于组态的批量和顺序控制解决方案；因自动控制以外的需求不断增加，催生出第三代DCS-DIPS， 代表作是普奥的基于互联网的ProudDIPS。DIPS是工业3.0过渡至4.0的典范 分布式智能生产系统（DIPS）可打通数据孤岛 DIPS在传统DCS之上增加了新的节点提供产品生产之外的各种服务，如设备维护、节能减排、信息 和生产安全等。面对机型种类多、自主协议多、采集数据量大和维护维修成本高等挑战，DIPS可打 通用户、运维人员、服务人员和工厂的数据孤岛 随计算机技术趋于成熟以 及工业 领域对 生产过 程可靠 性提升 的需求 增加， DCS应运而 生， 而DIPS在DCS的基础上可打通数据 孤岛 DCS（分布式控制系统）发展历程 来源：普奥，头豹研究院编辑整理 1975 第一代DCS：TDC 2000 以分散的控制设备适应分散的过程对象，实现控制 系统的功能分散 1997 第二代DCS：DeltaV 提供高度集成、功能强大及易于组态的批量和顺 序控制解决方案 2015 第三代DCS：ProudDIPS DIPS（分布式智能生产系统） 是工业4.0的物理实现 工作站（包含工业互联网 节点） 控制器（控制网络） 传感器和执行器 增加MPC等先进控制模块 打通数据孤岛 工业互联网生态逐步形成13 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述制造业痛点 制造业各细分行业因生产过程不同导致其工业互联网需求存在差异 流程行业通过对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法，以批量或连续的方式生产， 使原材料增值，最终产成品包括固体、液体、能量和气体，生产单位和销售单位不统一 多品种小批量离散行业生产模式为单件小批量，产品复杂且种类多，计划多变，生产周期长，对生 产现场的组织和管理要求高，以工程机械领域，船舶制造领域和定制家具领域为典型代表 少品种大批量离散行业生产模式为多件大批量，产品种类少，生产周期短且一定程度上可预测需求， 以汽车生产制造领域和电子制造领域为典型代表 各细分行业的工业互联网需求存在差异，客户需求多样化将使多品种小批量成为离散制造业的主流 形式，多品种小批量离散制造业的工业互联网需求增长潜力大 工业互联网可解决制造业通用问题及各细分行业差异化问题 工业互联网为不同类型的制造业提供质量检测、供应链管理、现场监控、决策辅助、市场响应、生 产性服务业拓展等共性问题的解决方案，可解决流程行业安全风险大及设备价值高等问题，可为多 品种小批量离散行业解决工艺问题、产品结构复杂及产品价值高等问题，亦可为少品种大批量离散 行业解决个性化需求高、产品更新快、同质化问题及后市场增值服务需求等问题 制造业各细分行业因生产 过程不 同导致 其工业 互联网 需求存 在差异 ，工业 互联网 可解决 制 造业通用问题及各细分行 业差异 化问题 工业互联网制造业需求维恩图 来源：工业互联网产业联盟，头豹研究院编辑整理 质量检测 生产性 服务业拓展 供应链管理 现场监控 决策辅助 市场响应 安全风险大 设备价值高 产品价值低 流程管控 要求高 排放污染大 能耗高 排放污染大 个性化 需求高 产品更新快 同质化问题 后市场 增值服务多 产品 结构复杂 产品价值高 工序分散 调度复杂 工艺问题 设计问题 运维问题 少品种大批量离散行业 多品种小批量离散行业 流程行业14 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 37 43 47 63 82 95 跨站脚本 输入验证 访问控制 信息泄露 缓冲区溢出 拒绝服务 工业互联网智能制造综述安全 漏洞将影响工业互联网控制系统组件及设备的可用性和可靠性 入侵者可利用各种漏洞获取非法控制权、通过遍历的方式绕过验证机制、发送大量请求造成资源过 载等安全事故，将影响工业互联网控制系统组件及设备的可用性和可靠性 加强制造业工业互联网安全建设刻不容缓 工业互联网安全漏洞多分布在制造业、能源、水务、商业设施、交通、医疗、石化及农业等行业。 单一漏洞或涉及多个行业，2020年制造业涉及708个漏洞，在所有行业中占比最高，加强制造业工 业互联网安全建设刻不容缓 制造业安全漏洞攻击手段多样化，企业应加大工业互联网安全投入 拒绝服务漏洞与缓冲区溢出漏洞在制造业新增漏洞类型中占比最高。拒绝服务攻击即入侵者使目标 停止提供服务，令控制系统暂停或死机；缓冲区溢出攻击即入侵者利用缓冲区溢出攻击导致程序运 行失败、系统关机或重新启动。PLC漏洞在制造业新增漏洞设备类型中占比最高，入侵者可通过伪 装在PLC通信过程中插入任意指令，可达到远程控制PLC的效果 制造业企业应加大工业互联网安全投入，特别是拒绝服务与缓冲区溢出漏洞方面的投入及加强PLC 设备的安全防护 2020年工业互 联网新 增漏洞 中制造 业占比 最高， 其中拒 绝服务 漏洞与 缓冲区 溢出漏 洞在制 造业新增漏洞类型中占比 最高， 制造业 企业应 加大工 业互联 网安全 投入 2020年工业互联网制造业安全漏洞概览 来源：工业控制系统安全国家地方联合工程实验室，奇安信，头豹研究院编辑整理 80 129 161 201 348 427 623 708 农业 石化 医疗 交通 商业设施 水务 能源 制造业 37 55 76 77 136 HMI SCADA 工业网络软件 工业网络设备 PLC 单位：个 新增漏洞行业分布 制造业新增漏洞类型分布 制造业新增漏洞设备类型分布15 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述市场规模 中国工业互联网核心产业 增加值 由2 01 7年 的3 ,372 亿元增 长至2 0 1 9 年的5 ,36 1 亿 元，年 复合 增 长率为26.1%，预 计未来 将继续 增长， 其中最 具潜力 的核心 产业是 工业互 联网平 台与软 件 中国工业互联网核心产业增加值，2017-2025年预测 来源：国家统计局，中国信息通信研究院，头豹研究院编辑整理 3,372 4,386 5,361 6,535 7,976 9,745 11,918 14,592 17,883 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 平台与软件 安全 网络 自动化 数字化装备 CAGR：25.0% CAGR：26.1% 单位：亿元 中国工业互联网核心产业增加值测算范围及占比 通用装备 专用装备 智能仪器仪表 工 业 数 字 化 装 备 工 业 互 联 自 动 化 工业传感 工业控制 边缘计算 工 业 互 联 网 网 络 网络设备 网络服务 标识解析 工 业 互 联 网 安 全 安全防护 安全监测 安全管理 安全服务 工 业 互 联 网 平 台 与 软 件 研发设计 生产控制 业务管理 平台及APP 2019 2025E 46.4% 0.5% 12.1% 21.5% 19.5% 17.4% 14.9% 13.9% 0.7% 53.0% 2019 2025E 2019 2025E 2019 2025E 2019 2025E 16 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 工业互联网智能制造综述政策解析 工业互联网行业是中国产 业政策 重点支 持发展 的高新 技术产 业之一 ，国务 院与工 信部发 布 多项政策，促进工业互联 网应用 爆发， 有力推 动工业 互联网 产业发 展 中国工业互联网行业政策，2016-2021年 来源：国务院，工信部，头豹研究院编辑整理 政策 时间 颁布 主体 主要内容及影响 工业互联网创新 发展行动计划 （2021-2023年） 2021 工信部 到2023年，新型基础设施进一步完善，融合应用成效进一步彰显，技术创新能力进一步提升，产业 发展生态进一步健全，安全保障能力进一步增强。工业互联网新型基础设施建设量质并进，新模式、 新业态大范围推广，产业综合实力显著提升 工业和信息化部 办公厅关于推动工 业互联网加快发展 的通知 2020 工信部 改造升级工业互联网内外网络。推动基础电信企业建设覆盖全国所有地市的高质量外网，打造20个 企业工业互联网外网优秀服务案例。鼓励工业企业升级改造工业互联网内网，打造10个标杆网络， 推动100个重点行业龙头企业、1000个地方骨干企业开展工业互联网内网改造升级。面向垂直行业新 建20个以上标识解析二级节点，新增标识注册量20亿 关于2019年工业 互联网试点示范项 目名单的公示 2020 工信部 将包括“5G+工业互联网”集成创新应用、标识解析集成创新应用及网络化改造集成创新应用在内的网 络方向、平台方向及安全方向等81个项目核定为2019年工业互联网试点示范项目 工业和信息化部 办公厅关于印发 “5 G +工业互联 网”512工程推进方 案的通知 2019 工信部 到2022年，突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，“5G+工业互联网”的产业支撑能力显著 提升；打造5个产业公共服务平台，构建创新载体和公共服务能力；加快垂直领域“5G+工业互联网” 的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板 工程，形成至少20大典型工业应用场景 关于深化“互联 网+先进制造业”发 展工业互联网的指 导意见 2017 国务院 面向企业低时延、高可靠、广覆盖的网络需求，大力推动工业企业内外网建设。加快推进宽带网络基 础设施建设与改造，扩大网络覆盖范围，优化升级国家骨干网络。推进工业企业内网的IP（互联网协 议）化、扁平化、柔性化技术改造和建设部署。推动新型智能网关应用，全面部署IPv6（互联网协议 第6版） 关于深化制造业 与互联网融合发展 的指导意见 2016 国务院 到2018年底，制造业重点行业骨干企业互联网“双创”平台普及率达到80%，相比2015年底，工业云企 业用户翻一番，新产品研发周期缩短12%，库存周转率提高25%，能源利用率提高5%。制造业互联网 “双创”平台成为促进制造业转型升级的新动能来源，形成一批示范引领效应较强的制造新模式 工业互联网受中国产业政策重点支持 工业互联网行业是中国产业政策重点支持发展的高新技术产业之一。国务院于2016及2017年先后发 布关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见与关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互 联网的指导意见，为工业互联网促进制造业发展打下基础 2019-2021年期间，工信部发布多项政策，加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，计划面向垂 直行业新建20个以上标识解析二级节点，新增标识注册量20亿，完善工业互联网基础设施，促进工 业互联网应用爆发，有力推动工业互联网产业的发展17 2021 LeadLeo 头豹行业研读 | 2021/03 家电行业数字化转型 工业互联网智 能制造技术 分析 自主诊断技术、微毫米坐标智 能定位及数字纽带技术18 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 自主诊断技术通过数据分 析，分 层级多 方面检 测和预 警，帮 助设备 延长寿 命、提 升效率 及 保障安全 工业互联网智能制造技术分析自主诊断技术 来源：徐工信息、头豹研究院编辑整理 自主诊断技术通过数据分析，优化设备运营 自主诊断技术是传感器从工业设备上采集数据后，对数据进行分析后做出的预诊断技术。其本质是 基于模型基础、数据驱动等预测算法对传感器采集的运动、温度、压力等物理数据分析，最后做出 对设备的评估。自主诊断技术能够实时检测设备的运行情况，在设备出现异常时及时对工厂人员发 出预警，保证设备的正常运营，达到对设备寿命的延长、效率的提升和安全的保障的目的 分层级进行多方面检测和预警，防止器械进一步损坏 自主诊断技术根据设备情况和时间运行的长短分成五个级别。设备正常运行且运行时间短为优先级 5，随着设备情况变坏和运行时间增加，优先级逐层递加。自主诊断技术在不同的层级进行不同的 检测和预警。优先级低的情况会使用简单检测，如超声波检测、振动分析故障检测。随着优先级的 增加，自动诊断技术会使用高级检测和严重预警，如机油分析检测和严重故障预警，及时预防故障 器械的进一步损坏 振动分析 故障检测 开始故障 可听见噪音 过热 更多故障 机械故障 严重故障 机油分析检测 超声波检测 时间 短 长 优先级5 优先级4 优先级3 优先级2 优先级1 温度 设定 控 制 器 调 节 阀 实际温 度 温 度 反 馈 温 度 检 测 装 置 自主诊断技术分层进行多方面检测 温度自主诊断流程 运行 故障 设备 情况19 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 微毫米坐标智能定位技术 通过空 间感应 系统、 机器自 动化系 统及计 算机算 法，实 现精准 定 位，帮助工业机器人快速 完成组 装 工业互联网智能制造技术分析微毫米坐标智能定位 来源：IEEE、头豹研究院编辑整理 机器学习算法是微毫米坐标智能定位技术的核心 机器学习是运用计算机模拟人类的学习行为来获取新的知识和技能。机器学习会随着数据量的增长 不断优化计算机自身的知识架构以改善性能。微毫米坐标智能定位技术运用机器学习实现精准定位 和低延迟操作 微毫米坐标智能定位技术提高生产流程效率 当工业机器人在装配操作时，其在工作中定位和反应速度尤为重要，微毫米坐标智能定位技术就可 为定位和速度提供支撑。微毫米坐标智能定位技术带来的精准定位和低延迟操作能够帮助工业机器 人快速准确完成焊接、组装等工序，为整条生产线提高质量的同时减少生产时间，打造智能工厂 实时传输位置信息及生 产运动轨迹 利用机器学习对收集的位置信息 及运动轨迹进行分析、反馈并提 供优化解决方案 利用空间定位技术及机械自动化，精准定 位零部件镶嵌的位置，并且根据指令快速 完成组装，打造快、准、狠的产品组装线 对收集的数据进行精准高效的挖 掘，清洗、校验及上传终端系统， 实现信息实时交互，提高信息传 递效率 采集生产相关数据 微毫米坐标智能定位技术流程图20 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 数字纽带技术连接多个信 息孤岛 ，提升 价值链 中关键 业务信 息的透 明度和 准确性 ，实现 多 方面优化 工业互联网智能制造技术分析数字纽带技术 来源：工业互联网峰会、西门子、头豹研究院编辑整理 数字纽带可汇聚并连接信息孤岛 数字纽带技术建立同质性以及寻求数据访问，将原本分开的信息孤岛连接起来。产品纽带遵循产品 的生命周期，包括设计、产品生命周期管理、生产、供应链管理及售后服务管理。数字纽带技术在 正确的时间将正确的信息传递至正确的点，使企业能有效地与产品生命周期的上下游进行双向沟通 并预测，确保数据的实时性，并且对数据的变更迅速反应 数字纽带提高关键业务信息的透明度和准确性 数据收集占用大量的工作时间。一项数据研究表明，在数据分析过程中，多数人在数据收集中耗费 37%的时间，而分析数据仅占27%。数字纽带技术通过收集整合所有数据使决策者快速做出决策，其 目的是提高价值链中重要数据的透明度和准确性 数字纽带提高产品质量，加快新产品落地、提升服务品质 数字纽带帮助企业贯通产业链的全部信息，进一步提升生产效率、提高产品质量、加快新产品的落 地，增加客户满意度 产品 设计 规划 流程 生产 工程 材料与供应 生产计划 产品订单 制造 交付与分销 交付与分销 系统设计 建造 投产 运维 退役 报废与回收 产品链创新管理 PLM 价值链-业务管理 资产链-运营管理 ERP ALM 数字纽带 提供数据访问、整 合和交换能力 为数字孪生提供集 成数据，实现多方 面优化 数字纽带贯穿产品生命周期21 2021 LeadLeo 头豹行业研读 | 2021/03 家电行业数字化转型 OT与IT协同 必要性分析、趋势和实时系统 展望22 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 云平台 连接 应用 硬件 OT与IT协同必要性分析 IT与OT的界限愈发模糊 20世纪70年代起，IT及OT技术沿各自路径发展，并在20世纪90年代逐步产生融合的趋势，形成包括 ERP、MES、SCADA、PLC和I/O在内的广泛使用的5层架构。2020年后5层架构的界限愈发模糊。新 型工业连接技术和协议的应用者正创建新的数据采集体系结构，将为5层架构带来变革，并有望在5 层架构中引入具有更高可扩展性及成本效益优秀的工业连接解决方 案新模块 IT与OT的融合是必要的 包括能源生产，快运，大规模制造，交通以及其他自动化过程有关的行业在内，其运营愈发依赖通 信和计算机网络。随通信方式智能化深入，以及将OT数据集成至公司系统和应用程序的需求不断涌 现，使得信息技术在整个工业环境中无处不在 各公司通过在各自业务部门中创建技术支持团队来满足OT数据的集成需求，而技术支持团队与公司 的IT部门人员配置不同且相互独立，可能造成资源和人员的浪费，面对同一任务时由于缺乏相互理 解导致职责相似两个部门间出现问题。面对OT工程师难以处理的任务，IT人员具备相对丰富的经验， 此类差异将提高公司管理及合规的难度 基于上述情况，IT与OT团队应协同工作，基于更准确、及时的信息改进决策，IT与OT融合是必要的 新型工业连接技术和协议 使得IT与OT的界限愈 发模糊 ，而将 OT数据集成至 公司系 统和应 用 程序的需求不断涌现，IT与OT融合是必 要的 中国市场 IT与OT融合趋势变迁图 来源：IoT Analytics，头豹研究院编辑整理 1970S 1980/90S 2000S 2010S 2020+ 计算机 ERP 互联网、ERP 模块、MES 集成架构 直接数字 控制 远程输入输 出逻辑控制 技术 现场总线协 议、TCP/IP ERP MES SCADA PLC I/O 5层架构 模块无缝集成 信息技术 IT 操作技术 OT23 2021 LeadLeo 头豹市场研读 | 2021/03 中国：工业互联网系列 OT与IT协同趋势 OT与IT系统间数据流不断增加 不断发展的工业自动化世界中，数据在智能、高效和快速的系统和软件应用中愈发重要。对制造业 企业而言，其拥有最大价值的信息源来自运营技术（OT）的数据。制造业企业经营目标是以最有效 的方式将原材料生产成品，并出售给客户。得益于开放的系统架构和创新的软件应用，OT和IT系统 之间的数据流不断增加 自动化层和业务层之间的互操作性提升 在过程控制和自动化系统中采用的以太网协议，以及将旧协议调整至标准以太网框架中运行，使更 多制造业企业从专有通信和硬件转移到整个企业的开放式连接。基础通信的融合，提升了以IT为核 心的自动化层和以OT为核心的业务层之间的互操作性 OT与IT集成程度愈高，制造业企业决策愈智能 过程控制系统根据信息运行以完成生产成品所需的工作，同时向制造执行系统报告自身进度。在产 品生产期间，过程中的特定步骤可能需在实验室信息系统中对目标生产材料进行采样和分析，以确 定产品是否符合要求，分析结果可在过程控制系统中启动操作，具体包括报废材料，将材料送回初 始点进行返工或将其作为产成品发出 不断发展的工业自动化世 界中， OT与IT系统间 数据流 不断增 加，自 动化层 和业务 层之间 的 互操作性提升，而OT与IT集成程 度愈高 ，制造 业企业 决策愈 智能 OT及IT系统组成 来源：控制工程网，头豹研究院编辑整理 OT 监视控制系统 远程设备管理 终端装置 机械系统 物理工厂设备 文 字 可编程 逻辑控制器 文 字 数据采集与 监视控制 嵌入式计算技术 人机交互 远程工业软件 IT 通信技术 网络 云基础设施 储存、传递 及交付信息 软硬件 文 字