行业研究报告- 智能制造体系架构分析与工业互联网应用.docxVIP

智能制造体系架构分析与工业互联网应用导读对德国工业4.0、中国制造2025等国内外智能制造的主要概念与发展趋势进行分析，并对智能制造的典型应用场景、主要需求及体系架构进行分析，结合物联网、云计算和大数据等技术，提出面向智能制造的工业互联网整体架构与关键技术、工业智能网络、工业数据采集与数据开放等应用技术。1、智能制造1.1智能制造国内外发展趋势(1)德国工业4.0与美国工业互联网工业4.0已上升为德国的国家战略。工业4.0的目标是通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统、信息物理系统相结合的手段，推动制造业向智能化转型，将实体物理世界与虚拟网络世界融合、产品全生命周期、全制造流程数字化以及基于信息通信技术的模块集成，形成一种高度灵活、个性化、数字化的产品与服务新生产模式。美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手推出“工业互联网”概念，GE、思科、IBM、ATT、英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟（IIC）。“工业互联网”希望借助网络和数据的力量提升整个工业的价值创造能力，工业互联网旨在通过制定通用标准，打破技术壁垒，利用互联网激活传统工业过程，更好地促进物理世界和数字世界的融合。2016年3月，工业4.0平台和工业互联网联盟双方代表开始探讨合作事宜。双方就各自推出的参考架构RAMI4.0和IIRA的互补性达成共识，形成了初始映射图，以显示两种模型元素之间的直接关系；制定了未来确保互操作性的一个清晰路线图，其他还包括：在IIC试验台和工业4.0试验设施方面的合作，以及工业互联网中标准化、架构和业务成果方面的合作。(2)中国制造2025我国将工业互联网定位于国家战略高度。2015年国务院和工业和信息化部先后出台了《中国制造2025》、《国务院关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》、《工业和信息化部关于贯彻落实国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见的行动计划（2015-2018年）》等一系列指导性文件，部署全面推进实施制造强国战略，2016年政府工作报告中进一步提出要深入推进“中国制造+互联网”。《中国制造2025》明确提出通过政府引导、整合资源，实施国家制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新5项重大工程，实现长期制约制造业发展的关键共性技术突破，提升我国制造业的整体竞争力。1.2智慧工厂概念模型智慧工厂概念首先由美国ARC顾问集团提出，智慧工厂实现了数字化产品设计、数字化产品制造、数字化管理生产过程和业务流程，以及综合集成优化的过程，可以用工程技术、生产制造、供应链三个维度描述智慧工厂模型。智慧工厂模型如图1所示。信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）是智慧工厂的核心，它深度融合了3C（计算、通信和控制）能力，在对物理设施深度感知的基础上，构建安全、可靠、高效、实时的工程系统。通过计算进程和物理进程实时相互反馈循环，实现信息世界和物理世界的完全融合，从而改变人类构建工程物理系统的方式。?1.3智能制造体系框架智能制造体系由复杂的系统组成，其复杂性一方面来自智能机器的计算机理，另一方面则来自智能制造网络的形态。工业4.0给出的一种智能制造体系框架如图2所示，主要由信息物理系统、物联网、服务互联网、智慧工厂等组成。物联网和服务网是智慧工厂的信息技术基础，在典型的工厂控制系统和管理系统信息集成的三层架构的基础上，充分利用正在迅速发展的物联网技术和服务网技术。● 与制造生产设备和生产线控制、调度、排产等相关的MES（制造执行系统）、PCS（过程控制系统）功能，通过CPS物理信息系统实现，这一层与工业物联网紧紧相连。● 与生产计划、物流、能源和经营相关的ERP、SCR、CRM等，和产品设计技术相关的PLM处在最上层，与服务网紧紧相连。● 从制成品形成和产品生命周期服务的维度，智慧工厂还需要和智慧产品的原材料供应、智慧产品的售后服务这些环节构成实时互联互通的信息交换。● 而具有智慧的原材料供应和智慧产品的售后服务，具有充分利用服务网和物联网的功能。2、智能制造应用场景和需求分析制造行业的生产流程和产业链都很复杂，以下重点分析智能制造技术典型应用场景、智能制造网络通信特点和需求、智能制造信息化应用升级需求等。2.1智能制造应用场景分析(1)广域应用场景主要指跨域的多工厂之间的网络通信和应用，典型应用场景包括多工厂之间的广域网络访问和通信、协同设计、供应链协作、与客户互动、多厂间物流等。(2)工厂级应用场景主要指工厂的生产管理和办公管理应用，典型应用场景包括企业OA、ERP、CRM、MES等应用系统，以及移动办公/管理应用、安全管理应用（视频监控和巡检等）、节能管理、集群通信、厂区内智能物料配送和运输等。(3)现场级应用场景主要指生产线现场的生产过程管理、现场监控和控制