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先進製造業·導讀

隨著新一代資訊科技與製造業的深度融合，許多國家、許多企業都意識到協同製造聯網，是代表新一代資訊科技與製造業深度融合創新大方向的頂級生態系統。未來的工業網際網路平臺，既包括生產裝置、生產材料、生產產品等硬體領域，也包括各種管理軟體、資料和服務領域。資訊通訊技術與製造業深度融合，工業生產向數字化轉型升級的趨勢愈發明顯，數字化的知識和資訊資料已成為關鍵生產要素。

01

新平臺

美國通用電氣公司（GE）推出的Predix雲平臺是一個的工業作業系統，其中有很多模組可以由各個企業根據其行業背景，構建適用於自己的解決方案。Predix主要是三層架構，是面向工業領域的第一個基於工業大資料的雲平臺，底部是提供基礎設施服務的IaaS層，中間是平臺PaaS層，最上端軟體及服務層SaaS。Predix利用這三層雲計算架構，將各種工業裝置或機器以及供應商等相互聯結，提供資產效能管理（APM）和運營優化服務，每天監控和分析來自數萬億裝置資產上的千萬個感測器所發回的5000萬條大資料，幫助客戶優化資源配置和業務流程，減少風險和實現100%無故障執行。

GE將這個平臺開放給所有工業合作伙伴，期望未來形成一個巨大的、完善的生態系統，由各個企業積極開發具有行業輻射效果的工業應用軟體（APP），並在此平臺上釋出共享、互相借鑑、互惠互利。

平臺作為“工業作業系統”的定位，既對裝置、軟體、使用者、開發者、資料等不同要素的管理與服務能力，同時又考慮了平臺的基礎技術和投入產出要求。其中，平臺資源管理和應用服務，重點包括裝置接入、軟體部署、使用者和開發者管理、資料管理、儲存計算服務、應用開發服務、平臺間呼叫服務、安全防護服務和新技術服務共9個子項；平臺基礎技術和投入產出能力，涵蓋了平臺架構設計、關鍵技術、研發投入、產出效益、應用效果和品質審計共6方面內容。

02

新業態

GE將這個平臺開放給所有工業合作伙伴，期望未來形成一個巨大的、完善的生態系統，由各個企業積極開發具有行業輻射效果的應用軟體（APP），並在此平臺上釋出共享、互相借鑑、互惠互利。

5G的商用正好使網際網路進入下半場，消費網際網路深化和工業網際網路起步的時期，也是大資料和人工智慧的基礎，發現勢頭正旺的時期，5G生逢其時，將開拓在消費領域、產業領域的新應用，5G的再出發還會出現我們現在還想象不到的新業態。例如：製造能力的平臺化，通過將資料化的製造資源在平臺上進行模組化部署，進而實現製造能力（工業設計APP、工業檢測APP、工業模擬APP等）線上交易。

隨著工業網際網路的應用發展，網路和實體系統將緊密聯絡在一起，也就是物聯網將生產現場的處理器、感測器連線起來，使得機器人之間可以進行通訊，可以互相溝通，形成智慧工廠。智慧工廠是5G技術的重要應用場景之一。利用5G網路將生產裝置無縫連線，並進一步打通設計、採購、倉儲、物流等環節，使生產更加扁平化、定製化、智慧化，從而構造一個面向未來的智慧製造網路。在未來智慧工廠生產的環節中涉及到物流、上料、倉儲等方案判斷和決策，5G技術能夠為智慧工廠提供全雲化網路平臺。精密感測技術作用於不計其數的感測器，在極短時間內進行資訊狀態上報，大量工業大資料通過5G網路收集起來，龐大的資料庫開始形成，工業機器人結合雲端計算的超級計算能力進行自主學習和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場景下，藉助5G下的D2D（Device-to-Device，意為：裝置到裝置）技術，物體與物體之間直接通訊，進一步降低了業務端到端的時延，在網路負荷實現分流的同時，反應更為敏捷。

03

新趨勢

資料是智慧工廠的命脈。基於系統性分析，資料將有助於推動各流程順利開展，檢測運營失誤，提供使用者反饋。當規模和範圍均達到一定水平時，資料便可用於預測運營和資產利用效率低下的問題，以及採購量和需求量的變動。智慧工廠內部資料可以多種形式存在，且用途廣泛，例如與環境狀況相關的離散資訊，包括溼度、溫度或汙染物。資料的收集和處理方式，以及基於資料採取相應行動才是資料發揮價值的關鍵所在。要實現智慧工廠的有效運作，製造企業應當採用適當的方式持續建立和收集資料流，管理和儲存產生的大量資訊，並通過多種可能比較複雜的方式分析資料，且基於資料採取相應行動。

註釋：1ZB=1024PB, 1PB=1024TB, 1TB=1024GB

此外，智慧製造系統裡還有人機互動，即人和機器人之間的互動。還有用人工智慧驅動、優化產品和流程等。工廠需要做一些預測性維護或者是預測機器的能耗等等，越來越多的這些功能都可以在智慧工廠裡實現，工業網際網路平臺發展整體呈現四大特徵。

(1)泛在連線。即具備對裝置、軟體、人員等各類生產要素資料的全面採集能力。

(2)雲化服務。即實現基於雲端計算架構的海量資料儲存、管理和計算。

(3)知識積累。即能夠提供基於工業知識機理的資料分析能力，並實現知識的固化、積累和複用。

(4)應用創新。能夠呼叫平臺功能及資源，提供開放的工業APP開發環境，實現工業APP創新應用。

中國工業網際網路戰略的主要任務其中有一條就是夯實網路基礎。

推動網路改造升級提速降費。面向企業低時延、高可靠、廣覆蓋的網路需求，大力推動工業企業內外網建設。加快推進寬頻網路基礎設施建設與改造，擴大網路覆蓋範圍，優化升級國家骨幹網路。

資訊化革命愈演愈烈，機器裝置、人和產品等製造元素不再是獨立的個體，它們通過工業物聯網緊密聯絡在一起，實現更協調和高效的製造系統。

在5G網路的連線下，智慧工廠成為了各項智慧技術的應用平臺。除了上述四類技術的運用，智慧工廠有望與未來多項先進科技相結合，實現資源利用、生產效率和經濟收益的最大化。例如藉助5G高速網路，採集關鍵裝備製造、生產過程、能源供給等環節的能效相關資料，使用能源管理系統對能效相關資料進行管理和分析，及時發現能效的波動和異常，在保證正常生產的前提下，相應地對生產過程、裝置、能源供給及人員等進行調整，實現生產過程的能效提高；使用ERP(Enterprise Resource Planning，意為：企業資源計劃)進行原材料庫存管理，包括各種原材料及供應商資訊。當客戶訂單下達時，ERP自動計算所需的原材料，並且根據供應商資訊即時計算原材料的採購時間，確保在滿足交貨時間的同時做到庫存成本最低甚至為零。

因此，5G時代的智慧工廠將大幅改善勞動條件，減少生產線人工干預，提高生產過程可控性，最重要的是藉助於資訊化技術打通企業的各個流程，實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通，並在此基礎上實現資源的整合優化，從而進一步提高企業的生產效率和產品品質。

5G能支援1000億級別物的連線，並提供工業級的可靠性和實時性，這些能力使得5G能成為支撐工業網際網路戰略順利實施的關鍵基礎。

傳統制造業時代，材料、能源和資訊是工廠生產的三個要素。傳統制造業發展的歷史，就是工廠利用材料、能源和資訊進行物質生產的歷史。材料、能源和資訊領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發展。但是，隨著移動網際網路和雲端計算、大資料技術的發展，計算機到智慧手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智慧裝置以無線方式實現了與網際網路或裝置之間的互聯。由此衍生出物聯網、服務網際網路和資料網，推動著物理世界和資訊世界以資訊物理系統（CPS）的方式相融合。也可以說，是這種技術進步使得製造業領域實現了資源、資訊、物品、裝置和人的互通互聯。

而未來，通過互通互聯，雲端計算、大資料這些新的網際網路技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產工序實現縱向系統上的融合，生產裝置和裝置之間，工人與裝置之間的合作，把整個工廠內部的聯結起來，形成資訊物理系統，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產製造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，採用最節約資源的方式。

5G網路能夠為智慧製造生產應用提供端到端定製化的網路支撐。5G網路可以達到低至1ms的端到端通訊時延，並且支援99.99%的連線可靠性，強大的網路能力能夠極大滿足智慧製造生產對時延和可靠性的挑戰。在智慧製造生產場景中，需要機器人有自組織和協同的能力來滿足柔性生產。智慧製造需要裝置通過網路連線到雲端，基於超高計算能力的平臺，並通過大資料和人工智慧對生產製造過程進行實時運算控制。通過企業將大量運算功能和資料儲存功能移到雲端，這將大大降低裝置的硬體成本和功耗。並且為了滿足柔性製造的需求，機器人需要滿足可自由移動的要求。因此在智慧製造生產過程中，需要無線通訊網路具備極低時延和高可靠的特徵。

隨著新一代資訊科技與製造業的深度融合，許多國家、許多企業都意識到工業網際網路是未來工業的頂級生態系統，將對未來工業發展產生全方位、深層次、革命性影響。未來的工業網際網路平臺通過系統構建網路、平臺、安全三大功能體系，打造人、機、物全面互聯的新型網路基礎設施，既包括生產裝置、生產材料、生產產品等硬體領域，也包括各種管理軟體、資料和服務領域，通過5G等新一代資訊科技與製造業深度融合將形成智慧化發展的新興業態和應用模式。有利於促進網路基礎設施演進升級，推動網路應用從虛擬到實體、從生活到生產的跨越，極大拓展網路經濟空間。