制造業與互聯網融合的“新基礎”

徐靖 李弘揚

制造業與互聯網加速融合正在引發工業基礎設施持續變革，生產制造環節傳感器大量部署，工業大數據、工業App、工業軟件的集成應用不斷引發對工業云平臺的迫切需求，工業網絡寬帶化、IP 化、無線化穩步推進，“云”“網”“端”正逐步成為制造業發展的新型基礎設施。

制造業與互聯網融合已成為制約我國制造業發展的“卡脖子”問題。發展“新基礎”，既是加強工業2.0補課、3.0普及的現實需要，也是支持我國實現工業4.0示范發展的客觀要求。

制造業與互聯網融合“新基礎”包括自動控制與感知（一硬）、核心軟硬件（一軟）、工業云與智能服務平臺（一云）、工業互聯網（一網）、工業大數據（一要素）等新型基礎能力。

制造業與互聯網融合“新基礎”是由“硬、軟、平臺、網、要素”等構成的有機整體，就像由諸多人體器官組合在一起構成的人體系統，各個系統不是簡單地堆砌而是高度耦合。

自動控制與感知是“神經”

當前， 工業控制技術在不斷進步。例如生產線上的實時感測及回應、不正確放置感測及校正性回應等，正逐步向新型現場總線控制系統、工業控制計算機應用以及管控一體化系統集成等方向變革。一方面，新型現場總線控制系統更多地結合了集散控制系統（DCS）、工業以太網、先進控制等新技術，實現更為靈活、方便、可靠的數據傳輸。另一方面，在自動化生產的高端應用上，工業控制計算機應用優勢將更加突出，以面對高集成設備和復雜數據處理的挑戰。從發展趨勢看，工業控制計算機將與現場總線控制系統、可編程邏輯控制器相互補充，從而推動工業控制向更高層次提升。同時，隨著工業以太網、云計算等技術的深入發展，工業控制系統進一步向分布式、模塊化、可重構方向轉變。

工業互聯網是“骨干”

工業互聯網是一個巨型且復雜的網絡制造生態系統，通過促進機器、零部件、控制系統、信息系統、產品，以及人之間的互聯互通，驅動企業在技術研發、開發制造、組織管理、生產經營、市場營銷等方面開展全向度創新，促進產業鏈上下游的融合與產業生態的協同發展。工業互聯網加快構建工業全領域、全產業鏈、全價值鏈聯通的骨架。工業互聯網通過融合專用協議局域網、基于通用TCP/IP協議的公共互聯網，以及藍牙、Zigbee、WiFi等無線傳輸網絡，實現不同異構網絡間的互通協作。

工業互聯網具體包括三個方面的關鍵技術，一是工業異構異質網路的融合技術；二是工業大數據的采集、存取和利用技術；三是多系統集成技術。

工業云平臺是“心臟”

工業云平臺是高度集成開放和共享的服務平臺，是制造資源集聚、信息技術能力按需供給、基于數據分析提供智能化服務的新型工業基礎設施。工業云平臺是數據、服務資源流動的重要管道。一方面，工業云平臺可以為用戶提供高度集成的工業設計、加工工藝分析、裝配工藝分析、模具設計、機械零部件設計與性能分析、電磁場模擬等服務，大幅縮短了產品升級換代周期；另一方面，工業云平臺打通MES（制造執行系統）、ERP（企業資源計劃）、DMS（經銷商管理系統）、PLM（產品生命周期管理）等工業信息系統，綜合集成工業企業訂單管理、生產計劃、生產備料等環節，降低了設計與制造成本。

工業云平臺有三方面特征。一是資源開放性。這是一個高度外向型的平臺，能夠最大化開放制造資源，為企業提供研發、設計、生產、制造、銷售、使用等一體化制造資源和服務。二是資源集聚性。這是一個高度內融型平臺，能夠吸收外部任何企業和個人的優質，并整合為一套結構完整、內容齊全的整體供給體系。三是資源按需配給性。圍繞客戶需求，工業云平臺隨時、隨地、隨需柔性組織相關資源，為用戶提供定制化服務。

工業大數據是“血液”

工業大數據是指利用先進大數據技術深度挖掘工業價值鏈設計、工藝、生產、管理、服務等各環節所產生的數據，促進工業系統具備展示、感控、診斷、預測、決策等智能化功能的。工業大數據是推動制造業價值提升、持續高端發展的養料。通過工業大數據的全生命周期采集、挖掘和應用，促進機器彈性控制、運營管理優化、生產協同組織與商業模式創新，推動制造業智能化發展。

工業大數據的累積主要源起于信息管理系統、生產機器設備和外部環境等三方面。其中信息管理系統數據主要包括CRM、ERP、MES、PLM等；生產機器設備數據主要包括由智能傳感器采集得到的生產線設備、機器、產品等產生的數據；外部環境數據是指來源于用戶、市場、供應商等方面的信息數據。

核心工業軟件是“靈魂”

工業軟件指用于工業領域，為提高工業企業研發、制造、生產管理水平和工業裝備性能的軟件，主要分為兩類。

一是植入到硬件產品或生產設備之中的嵌入式軟件，可以被細分為操作系統、嵌入式數據庫和開發工具、應用軟件等，嵌入式軟件被植入到硬件產品或生產設備的嵌入式系統中，實現工業設備的自動化、智能化的控制、監測和管理。

二是貫穿于生產制造進行業務管理的，各種工業領域專用的工程軟件。一類是對從產品研發、產品設計、產品生產、產品流通等各個環節對產品全生命周期進行管理的產品生命周期管理系統（PLM）；另一類是用于生產和管理過程的智能化、網絡化管理和控制的計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助分析（CAE）、輔助工藝（CAPP）、產品數據管理（PDM）等軟件。

面向工業領域的基礎和應用軟件是智能制造發展的關鍵支撐。以操作系統、中間件、數據庫、工業云和工業大數據平臺支撐軟件為代表的基礎軟件，是各種工業設備和軟件服務開發和運行的基礎和平臺，支撐智能制造發展的信息技術產業鏈圍繞其打造，生態體系依托其構建，創新應用基于其開發和部署。