m o b u h t i g 解耦工业互联 赋能转型升级 ⸺工业互联网人工智能应用白皮书 工业互联网系列研究报告 No.4 c . 5 m o h t i g b u c . 5 目录 CONTENTS 一、工业互联网赋能工业企业转型升级成为共识 1 1 （一）工业互联网为我国制造业发展提供新动能 m o 3 （二）工业互联网助力企业转型升级成效初显 1. 工业互联网有效促进工业企业降本增效提质 2. 针对设备资产管理与传统业务优化的应用最为集中 c . 5 二、工业互联网应用规模亟待扩大，新方法论提出迫在眉睫 b u （一）工业互联网应用深度和广度不足 （二）工业互联网发展亟需新方法论支撑 ti h 三、新方法论――解耦工业互联及基于人工智能的技术路线 g （一）以数据流动为基础，以业务目标为导向解耦工业互联 （二）解耦工业互联可催生工业互联网生态新运作方式 （三）基于人工智能的工业互联网技术路线及实现方式 四、工业互联网人工智能应用实践 （一）设备/产品管理 （二）质量管理 4 6 8 8 10 12 12 14 17 19 19 23 （三）能源管理 25 （五）供应链管理 29 （四）安全管理 五、结语 27 37 解耦工业互联 赋能转型升级 一、工业互联网赋能工业 企业转型升级成为共识 过去四十年，我国工业企业如海上船队，乘改革开放之风，顺人口红利之 势，在海上全速前进，取得了举世瞩目的辉煌成就。然而，随着“三期叠加”的到 m o 来，我国工业增速明显下降。1 工业企业面临的经营环境发生巨大转变，国内经 济增速放缓、国际市场持续疲软、劳动力成本不断飙升、环保要求日益严格、客 c . 5 户需求不断变化……如今，风渐缓、势不在，工业企业从前可以倚仗的外力日渐 消失，海上船队续航亟需新动力。 h t i g b u （一）工业互联网为我国制造业发展 提供新动能 工业互联网是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正在加速制造业 数字化、网络化和智能化发展，成为世界各国新一轮产业竞争的制高点和经济 新增长点。 1. “三期叠加”是以习近平同志为核心的党中央在2013年前后为适应新常态对经济形势做出的重要判断，具体指 增长速度换档期、结构调整阵痛期、前期刺激政策消化期 1 | 两化融合服务联盟 工业互联网人工智能应用白皮书 加快发展工业互联网，对推动我国工业企业数字化转型、制造业高质量发 展具有重要意义。一方面，工业互联网通过将IT技术与OT技术深度融合，在实 现人、机、物全面互联互通的基础上，基于对工业数据的深度感知、实时传输、 快速处理和高级分析，能够有效解决工业数据的爆炸式增长与现有工业系统计 算能力不匹配的问题，从而加快以数据为驱动的制造业数字化、网络化、智能 化进程。另一方面，工业互联网通过将制造资源和制造能力平台化，能够更大范 围、更高效率、更加精准地优化资源配置、促进社会化协同，不断催生新技术、 新业态、新模式，从而为制造业高质量发展提供新动能。 m o 我国政府高度重视工业互联网发展,近年来出台了一系列政策措施引导和 c . 5 支持工业企业基于工业互联网开展数字化转型。2017年11月，国务院印发《关 于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，成为我国推进 b u 工业互联网发展的纲领性文件。2018年起，工信部等相关部门连续发布了《工 业互联网APP培育工程实施方案（2018-2020年）》《工业互联网发展行动计 h t i g 划（2018－2020年）》《工业互联网平台建设及推广指南》《推动企业上云实 施指南（2018-2020年）》等系列政策文件。2019年政府工作报告再次明确提 及工业互联网，并强调：打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型 升级赋能。2 随着政策持续加码，工业互联网正逐步成为我国制造业发展的新 动能、振兴实体经济的新引擎。 2. “工业互联网首入政府工作报告，工信部原副部长：要探索完善、防概念炒作丨2019两会”，新浪新闻。 http://news.sina.com.cn/o/2019-03-06/doc-ihsxncvh0267023.shtml 两化融合服务联盟 | 2 解耦工业互联 赋能转型升级 （二）工业互联网助力企业转型升级 成效初显 工业互联网是新生事物，得益于我国各级政府和产业界的积极推动，工业 互联网应用在我国工业领域的落地实践已取得一定进展，在各行业的经济效 益、社会效益正在逐步显现，成为助力工业企业转型升级的重要途径。研究发 现，围绕工业企业设备/产品管理、业务与运营优化、社会化资源协作等三大应 m o 用场景，目前工业互联网主要能为工业企业带来降低成本、提高效率、提升产品 和服务品质及创造新价值等四方面的成效（如图1所示）。3 b u 图1：工业互联网应用场景案例分布及应用案例成效 h t i g 三大应用场景 设备/ 产品 管理 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 生产制造优化 业务与 运营 优化 质量管理 能源管理 研发设计优化 供应链优化 工艺优化 资源调度优化 安全管理 社会化 资源 协作 员工赋能 按需定制 协同研发设计 协同制造 分享制造 产融合作 70% 17% 17% 14% 14% 18% 14% 10% 8% 7% 7% 5% 2% 9% 9% 5% 2% 1% 32% 降低 成本 提高 效率 c . 5 四大应用成效 降低用工成本 减少故障损失 减少资源浪费 减少安全事故 降低运维成本 缩短研发周期 提高资源利用率 提高员工工作效率 提高一次性合格率 提升产 品和服 产品持续优化 务品质 售后响应速度提升 智能产品创新 创造 新价值 开拓新业务 获得新融资 3. 《工业互联网平台创新发展白皮书(2018)》，国家工业信息安全发展研究中心，2018年 3 | 两化融合服务联盟 降低能耗成本 计划/排产优化 缩短交付周期 提高供应链运作效率 降低产品故障率 产品可追溯 客户服务延伸 数据即服务 开拓新业务 新商业模式 工业互联网人工智能应用白皮书 1. 工业互联网促进工业企业降本增效提质 总体来看，工业互联网在优化已有业务方面成效显著，主要体现在降低成 本、提高效率、提升产品和服务品质三个方面，这也是推动工业企业实施工业互 联网应用的最大动力。在开拓新业务方面，由于涉及主体多、实施难度较大，创 造新价值略显不足。 在降低成本方面，基于工业互联网的设备状态监测与报警、故障诊断、预测 m o 性维护、远程运维、能源管理、安全管理等应用，已经能有效帮助工业企业降低 人员成本、运维成本、资源及能源成本等生产成本，并能减少因设备故障、计划 c . 5 外停机、安全事故等导致的意外损失。其中，降低人员成本的价值最为显著。如 某电子制造企业利用大数据技术，对生产设备调机参数变化信息和加工程序之 b u 间的对应关系进行分析建模，再通过人工智能进行决策并远程控制执行系统， 实现了智能调机调参，减少现场操作人员88%，平均调机时间减少60%。此外， h t i g 工业互联网在降低运维成本、减少安全事故等方面的价值受到了部分行业企业 的高度关注，如针对电力行业的工业互联网解决方案通过对风电设备相关数据 进行高级分析，形成风电设备综合健康管理模型，目前已帮助某风电企业降低运 维成本上亿元，可避免90%的次生事故。4 在提高效率方面，工业互联网通过数字孪生、人工智能、虚拟现实等新技术 的深入应用，能够有效支撑制造企业实现基于数据驱动、智能决策的生产效率 提升，具体表现在缩短研发周期、缩短交付周期、提升资源利用效率、提升员工 工作效率、提升供应链运作效率等方面。值得一提的是，目前基于工业互联网的 员工赋能等创新应用颠覆了传统的师徒传承模式，能快速提升员工工作技能， 提高作业效率。如某电梯生产商为其24,000名技术工人配备了增强现实产品 HoloLens（全息智能眼镜），通过历史数据分析、空间扫描、图像识别及三维模 4. 《工业互联网平台创新发展白皮书(2018)》，国家工业信息安全发展研究中心，2018年 两化融合服务联盟 | 4 解耦工业互联 赋能转型升级 拟图，HoloLens能有效识别并定位电梯故障，并能远程呼叫各领域专家、共享 全息图像，大幅提高了生产力，电梯维保完成速度提升四倍。5 在提升产品和服务品质方面，工业互联网基于机器视觉、机器学习、物联 网感知等技术，通过质量管理、工艺优化、产品全生命周期管理等深度应用，能 够帮助工业企业提升产品合格率、降低产品故障率、推动产品持续优化、实现 产品可追溯、提升售后响应速度、不断延伸客户服务等。其中，提升产品合格率 的经济价值最为显著，也是工业企业应用工业互联网的重要诉求。比如某全球 m o 领先的化工产品制造商在生产线上安装了深度感应摄像头，可生成三维模型， 实时测量和分析工人的动作，并将人、机器、物料数据整合在一起，构建生产标 c . 5 准行为模型；通过将实时生产活动数据与标准行为模型进行对比，实时识别生 产过程中的行为偏差，避免出现产品质量问题；同时，可及时检测在装配线发生 b u 的故障和缺陷，通过多级可追溯系统查询产品序列号，以确定缺陷产品。该解 决方案可显著提高产品质量，实现产品在出货前接近零缺陷率，减少产品召回 次数。 6 h t i g 在创造新价值方面，基于工业互联网的产品智能化、数据即服务、新商业 模式等创新应用，能够加速企业在新产品、新服务、新市场、新模式等方面的创 新，为工业企业创造新价值、塑造新竞争优势。如某水泵厂商通过大型水泵远程 监控平台，提供备件服务、保养服务、故障诊断等服务，优化营业收入结构，售后 服务收入占总收入比重达40%，逐步实现从卖设备到卖“设备+服务”的转型， 成功将数据变现。7 再如正在开展服务化转型的某装备制造企业与专业保险公司 开展合作，为后者的核保、定价提供基于数据分析预测的客观参考，实现了精准 决策、个性化保费定价及高效假案评判，该保险公司在3个月内接到的近1000个 5. “Microsoft HoloLens 为电梯维修带来新视野”，微软中国案例中心 https://www.microsoft.com/china/casestudies/details.aspx?CompanyProfileID=381 6. “Global Manufacturer Sou