工业4.0 工业互联网：实践与启示（第二部分）

26 工业 4.0 x 工业互联网：实践与启示 中德智能制造合作企业对话工作组（AGU）工业互联网专家组 五是远程控制，实现远程锁机 / 解锁和分层锁机控制，并管理锁机流程和锁机历史记录。基于远程控制功能工程机械 终端客户可以对位置异常的机器进行锁机，有效降低设备丢失的风险。 六是机群管理，实现对不同品类设备的统一管理。平台内设的信息共享功能可以让已购机用户、有设备需求用户和项 目承建方等多方进行需求共享，实时发布设备使用需求或出租需求。基于机群管理功能工程机械终端客户可以对各类设备 进行集中管理。在设备闲置时，将自有设备出租，按工作量 / 工时收取费用，获取可观收益。 3.7.4 当前挑战与认识 树根互联工业互联网平台基于物联网功能模块有效连接现场工程机械、制造厂商以及终端用户，提供了完整的工程机 械智能后市场解决方案。一方面，面向单机工程机械提供了丰富的解决方案，涵盖了资产管理、远程监控、故障诊断、故 障预测、远程控制五个方面。另一方面，面向机群工程机械提供统一资源调度管理，打造了基于数据分析的平台租赁商业 模式。此外，该解决方案具有很好的推广复制价值，有望面向汽车、航天、船舶等独立的产品终端提供远程服务，尤其随 着 5G 时代的来临，低延迟高可靠的无线通讯必将进一步提升平台的设备远程运维服务水平。 3.8 案例“面向家电行业的大规模个性化定制解决方案” 3.8.1 案例概述 家电行业的生产特点是品种多、批量小、产品更新迭代快，目前面临难以满足用户个性化定制需求、库存管理低下、 售后和服务跟踪差、生产质量管控不达标等痛点。 为了解决上述业务痛点，海尔集团打造了工业互联网平台 COSMOPlat，不但解决了制造企业产品设计、采购、销售、 生产、物流、售后服务的全生命周期管理问题，而且满足了用户个性化定制需求。 3.8.2 价值视角 图 23：面向家电行业的大规模个性化定制解决方案案例价值链 27 工业 4.0 x 工业互联网：实践与启示 中德智能制造合作企业对话工作组（AGU）工业互联网专家组 在海尔大规模个性化定制解决方案价值链中，涵盖了工业互联网平台企业、家电制造企业和家电购买用户三方。一是 面向家电购买用户， 该解决方案解决了用户个性化定制的需求， 提升了用户购买、 使用家电的体验。 二是面向家电制造企业， 该解决方案提供产品设计、 采购、 销售、 生产、 物流、 售后服务的全生命周期管理功能， 实现了制造企业 “提质、 降本、 增效” 的追求。三是面向工业互联网平台企业，平台企业能够在为用户和制造企业提供服务的过程中持续创收。 3.8.3 功能视角 海尔 COSMOPlat 平台通过物联网模块与制造企业仪器仪表、工业设备、工控系统、上位机统一连接，经过协议转换将 数据上传到云端，供用户定制、设计、采购、销售、生产、物流、服务七类业务模块应用。 具体功能如下： 一是用户定制子平台，是用户与 COSMOPlat 平台连接的第一入口，用户可以全流程参与到产品的定义，自己选择和定 制各类家电机型。 二是研发设计子平台，用户确认订单后，定单流程会直达市场部门，市场人员进一步确认用户提交的信息，如果用户 还有其他定制需求可以实时与之交互或在平台上添加及更改。最后，研发子平台根据需求设计后产生订单号。 三是采购管理子平台，是为供应商与制造商零距离交互而搭建的资源聚合平台，实现供应商按需设计、模块化供货。 采购系统的用户需求面向全球供应商公开发布，系统能够自动精准匹配推送。 四是销售管理子平台，基于 CRM 管理以及用户社群资源，对已有用户数据进行大数据分析，构建用户画像，进行精 准营销。 五是生产管理子平台，部署多类智能生产 SaaS 化应用，包括 APS、MES、SCADA、WMS 等。能够按照 ERP 下达的生 产计划实现产线快速切换、设备实时监测、物料精准配送、能源高效优化等。 六是物流管理子平，实现“产前原材料入厂供应链优化”、“产中车间物流优化”以及“产后终端配送供应链优化”， 并且平台实现产前、产中、产后全供应链的打通与一体化调度。 七是售后服务子平台，解决用户对家电及时维修的需求。用户购买产品后通过该平台一键录入家电信息，建立专属家 电档案并上传，完全替代传统纸质保修卡，信息永不丢失。此外，用户还能够基于售后服务子平台一键提交维保需求。 3.8.4 当前挑战与认识 海尔家电行业工业互联网平台构建了灵活的用户定制、研发设计、采购管理、销售管理、生产管理、物流管理、售后 服务七类业务子模块，实现不同业务间的有效打通和协同，满足了用户个性化定制需求，提升了制造企业产品全生命周期 管理水平。该平台解决方案具备极大的推广借鉴价值：一方面，有效的将生产业务和用户需求结合是平台未来发展的重要 方向，打造用户能够对产品进行个性化配置的功能模块是关键所在。另一方面，将传统平台进行功能解耦，构建独立业务 子平台，打造基于多类业务子平台协同工作的平台体系愈发重要。此外，海尔大规模个性化定制解决方案能够面向多品种 小批量离散行业推广，目前海尔正将该解决方案由家电行业向服装行业、建陶行业、房车行业拓展，并得到了较好的应用 效果。 3.9 案例“5G 智慧港口案例分析” 3.9.1 案例概述 青岛港是世界较大的综合性港口之一，占并据着东北亚港口圈的中心位置，是西太平洋重要的国际贸易枢纽。2018 年， 青岛港完成操作箱量 115.4 万 TEU ，港口货物吞吐量世界排名第六。青岛港本身自动化、信息化程度较高，具有向智慧港 口转型的先天优势。港口竞争日益激烈，伴随着 5G 技术的到来与成熟，中国联通携手青岛港集团、振华重工集团等一起 28 工业 4.0 x 工业互联网：实践与启示 中德智能制造合作企业对话工作组（AGU）工业互联网专家组 打造了基于 5G 行业虚拟专网的智慧港口，分别在岸桥区的自动远程控制、装卸区的自动码货以及港区的车辆无人驾驶方 面进行了 5G 网络下的应用验证，利用 5G 大带宽、低时延、高可靠性的特点达到了预期效果，使得港口人力成本、运维成 本大幅降低，作业效率及安全性得到提升。 3.9.2 价值视角 图 24：基于 5G 的智慧港口数据价值链图 起吊设备经过 5G 工业控制网关进行协议转换适配，并将控制信号通过 5G 网络传送到起吊设备的主控中心，完成对起 吊设备的远程控制，取代以往起吊设备的人工现场操作。这一过程利用运营商提供的 MEC 边缘云，降低了数据的传输时延， 同时也保证了港口数据的隐私及安全性。通过 MEC 边缘云处理后的各类港口数据（PLC 信号、视频信号、车辆行驶数据等） 汇聚到港口本地云平台，然后港口运营工作人员通过云平台的各类数据对港口业务做出分析、判断及优化。设备集成商通 过该云平台能够跟踪设备的实时运行状态及运行数据。 价值主张 港口设备集成商通过港口云平台的数据能够对设备作出预测性的维护分析以及故障预判，降低了设备的宕机概率及停 工时间，提高设备的使用率。港口通过基于 5G+ 工业互联网云平台的网络系统实现对起吊设备的远程操控，实现了案桥吊 现场的无人操作，大幅降低了人力成本，同时作业现场的无人化操作使得安全隐患显著降低，设备的作业效率也明显提升。 对于运营商而言，提供基础 5G 网络服务的同时，通过 MEC 边缘云可提供增值服务提升网络运行质量，从而获得更多收益。 收益机制 港口运营方向运营商支付 5G 网络运维服务和管理费用，向系统集成商购买或租用重型港口操作设备。 运营商向设备商向通信设备商购买基础通信设施。 系统集成商向运营商支付部分网络改造、建设和运维费用。 商业模式创新 对于港口设备集成商，商业模式的创新在于改变过去线下销售、线下售后维护的模式，通过云平台可以提前预判设备 的运行状态进行预测性维护或者在线故障诊断，并且可以进行按时段或计时收费等新的、灵活的收费方式。 对于港口集团，业务运营方式由传统的线下运营方式向线上云平台转变，通过云平台的业务集中管理，对港区的各类 业务运行情况掌控更及时且人工成本更低， 由硬资产的消费向软资源的消费过渡， 同时基于云平台业务可开拓新的盈收渠道。 29 工业 4.0 x 工业互联网：实践与启示 中德智能制造合作企业对话工作组（AGU）工业互联网专家组 对于运营商，一方面可以对接港口领域设备集成商，将 5G 港口方案集成到智慧港口整体解决方案中，收取智慧港口 的建设费用，同时免费提供定量的 5G 流量、宽带的使用额度；另一方面，可对接港口集团，提供部分场景下的 5G 网络建 设、支撑和维护。 3.9.3 功能视角 当前港口业务痛点 当前国内的港口码头多为传统人工码头和自动化码头，其中人工码头整体比例较大，其港口作业设备众多，自动化程 度低，每一个作业设备都需要依靠工人的现场操作，作业环境复杂、效率低、危险系数高，人工成本高同时有一定的安全 责任隐患； 青岛港是一个自动化信息化程度较高的自动化码头，借助有线网络可以实现部分业务的自动控制，但仍有大量场景受 自身移动条件所限无法实现网络连接，所以解决当前港口面临的首要问题之一就是构建全连接的无线网络，将传统的人工 操作方式转换成远程控制的方式，用无线网络作为有线网络的延伸与补充，将由信息采集扩展至生产控制，对港口运输要 素实现全面感知，从而进行港口自动化调度与生产作业。 基于 5G 网络的远程控制解决方案 此前青岛港的岸边装卸区岸桥吊的远程控制是通过岸桥吊上的光电复合缆巨型转盘实现的，吊车作业过程中拖着光纤 移动，光纤易被折断、磨损，因此对用无线智能化传输取代有线网络传输有着迫切的需求。 本案例针对这一痛点，利用 5G 无线传输取代了原主控 PLC 到起吊设备 PLC 之间的有线通信。通过 5G 工业控制网关 实现与原有工业控制协议的适配。5G 网络低时延、高可靠性、大带宽的性能满足 PLC 控制信号的超低时延要求以及高清 视频回传的带宽要求。此外，为了进一步保障控制信号与高清视频回传的实时性要求，还在港区内部署了 MEC 边缘云， 通过 MEC 边缘云的分流处理一方面降低了数据传输到核心网由于传输路径较长造成的时延，另一方面也保证了港口数据 的隐私及安全性。 3.9.4 当前挑战与认识 当前港口业务痛点 在本案例中，通过用 5G 无线网络的远程控制替代传统有线控制，实现作业现场的无人化操作，提升了操作灵活性和 可靠性，大幅降低了人工成本，改善了工人的作业环境，显著提高了港口作业效率。在工业内网演进过程中，伴随着技术 标准和设备的逐步成熟，无线替代有线是大的发展趋势，5G 核心技术在港口的应用也可以延伸至智慧工厂和智慧交通等领 域的远程控制，为其带来创新与变化。 3.10 案例“用于刀具监控和寿命预测的智能管理边缘计算平台” 3.10.1 案例概述 在工业领域，针对机床刀具的预测性维护、寿命预测、实时监控是生产过程中亟需解决的痛点。 市场上目前有刀具加工计数预测法、加装传感器物理监测法等刀具监测解决方案，均存在成本高、部署慢、准确率低 等弊端，并且边缘侧环境部署复杂、灵活性低，不利于大规模统一管理，整体维护、监控和升级成本高。 基于 OpenStack 技术的刀具监测与寿命预测智能管理边缘计算平台，以 CNC 机加工设备的物联为基础，对主轴负载数 据进行采集与分析，可实现边缘侧刀具在加工过程中的实时状态监测和寿命预测管理以及数据信息可视化。 30 工业 4.0 x 工业互联网：实践与启示 中德智能制造合作企业对话工作组（AGU）工业互联网专家组 3.10.2 价值视角 图 25：工具管理与生命预测智能管理边缘计算平台价值链 通过提供解决方案及软硬件平台收费，并利用反馈数据和信息形成数据链和价值链的生态闭环。在工厂现场部署刀具 监测与寿命预测智能管理边缘计算平台，能够通过实际商业案例的执行，验证关键技术、参考架构、系统性能等，并进一 步识别差距和问题点，作为关键需求导入后续优化，持续迭代改进，拓展商业应用的广度和深度。最终目标是，通过该平 台能够实现边缘计算架构的真正落地，