工業互聯網“咖”解丨閆長鹍：深耕工業互聯網，培育數字新動能
導語：
工業互聯網作為新一代信息通信技術與產業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和產業生態，是第四次工業革命的重要基石。本文以長飛公司的工業互聯網建設經驗為參考，介紹基于問題導向，以產業急迫需要為出發點，通過工業互聯網，如何進行智能工廠建設、產業鏈協同、兩化融合貫標、安全體系建設和商業模式擴展，實現供給與需求精準對接，高效敏捷產品交付、生產系統最優控制、產能資源最優應用、精準服務延伸的目標。進一步從政策和技術角度，對工業互聯網的發展未來進行預測。
一、工業互聯網，新一輪產業革命的基石
2020年第24期的《求是》雜志刊登的習近平總書記的重要文章中提到：“《第四次工業革命》一書中寫道，第四次工業革命將產生極其廣泛而深遠的影響”。改革開放四十余年，中國以迅猛之勢完成了前三次工業革命。站在第四次工業革命的門檻上，面對世界百年未有之大變局，誰能搶先把握新的歷史機遇和發展契機，誰就能彎道超車。因此，把握第四次工業革命是以數字化為主導的新一輪技術革命是建設制造強國和網絡強國的必由之路。
工業互聯網作為新一代信息通信技術與產業經濟深度融合的新型基礎設施，是第四次工業革命的重要基石。它以網絡為基礎，以平臺為中心，以數據為要素，以安全為保障，通過對人、機、物、系統的全面連接，構建覆蓋全產業鏈、全價值鏈的新型制造和服務體系，實現工業數字化轉型、產業集成化協同、行業規范化發展。
二、工業互聯網，問題導向驅動技術應用
談到工業互聯網，我們發現它經常與系統、體系、框架、平臺等抽象的技術詞匯關聯在一起。《技術與本質》一書中說到：“科學經濟的發展，本質是技術驅動的。人類解決問題的需要，才是推動人們重新結合現有技術，進而促進新一代技術出現的動力。”隨著后疫情時代到來、西方的瘋狂打壓、人口紅利的消失以及行業競爭加劇，制造業面臨內外部異常嚴峻的局面。制造業要“破局”，就要結合特點、找出痛點、對準錨點，以數字化思維重構業務模式和流程，讓工業互聯網落地、落實、落細。
長飛公司持續引入5G+工業互聯網探索和實踐，作為工信部首批“智能制造試點示范”企業，建設了中國光通信行業首家工業互聯網標識解析二級節點，發布了國內首個“5G+全光工業互聯網”解決方案。2020年榮獲工信部智能制造標桿企業，是中國光通信行業唯一獲得此項榮譽的企業。下面以長飛公司在工業互聯網領域探索為例，介紹相關經驗和思考。
（一）縱深應用助力智能工廠建設
制造企業，往往各部門分散、獨立地控制著不同業務，銷售、計劃、生產、采購、物流等部門之間界限分明。雖然經過多年信息化建設，工業企業內部依然會出現三種類型的孤島：IT(信息)孤島、 OT (自動化)孤島，IOT(信息與自動化)的孤島。通過工業互聯網，能夠實現從單個機器到生產線、車間甚至整個工廠的智能決策和動態優化。
1、5G+全光工業互聯網融合接入
5G+全光工業互聯網的融合接入，利用5G和千兆光網的超大帶寬、超低時延、先進可靠等特征，向單個用戶/終端提供固定和移動網絡千兆接入能力。二者互相補充，共同滿足不同環境、不同場景的差異化網絡需求。5G企業虛擬專網進行園區無線覆蓋，服務于智能物流、智能制造、AI輔助、數字孿生等應用。通過搭建工業總線網絡實現企業內部或企業內外部之間的人與人、人與機器、機器與機器、機器與產線、產線與產線以及服務與服務等之間的網絡互聯和信息互通，實現產品設計研發、生產運營管理、生產控制執行、產品銷售服務等各個環節對應系統的互集成互操作。
2、AI助力裝備智能化
通過AI技術加持工業互聯網，提升企業生產裝備智能化改造，推動智能制造單元、智能生產設備、智能檢測設備、智能物流建設，實現全要素全環節的動態感知、互聯互通、數據集成和智能管控。
以光纜護層檢測為例，為防止火花、拉伸、鼓包等產品質量問題，傳統方案使用人工或人工+機器檢測的方案，該方法準確性不高、實時性差、效率低下、受人工經驗和主觀因素的影響大，而基于機器視覺的檢測方法可以很大程度上克服上述弊端。機器視覺檢測系統通過適當的光源和圖像傳感器(CCD攝像機) 獲取產品的表面圖像，利用相應的AI算法提取圖像的特征信息進行表面缺陷的定位、識別、分級等判別操作。利用5G+工業互聯網，將機器視覺與生產系統、現場報警系統進行集成聯動，實現質量異常時現場聲光報警、系統自動對產品進行鎖定標識，便于生產人員第一時間到現場進行異常處理。同時將原有的在線抽檢升級為全檢，檢測精度達到千分之一厘米，檢測速率達到120m/min，有效的保障了出廠產品的質量。
3、設備協同實現產線智能化
產線智能化是利用 5G 授時定位、人工智能、軟件定義網絡、網絡虛擬化、智能AGV等技術，將生產現場的設備運行軌跡、工序完成情況等數據以及攝像頭、傳感器等實時數據進行采集，綜合運用統計、規劃、模擬仿真等方法，將生產現場的多臺設備按需靈活組成一個協同工作體系。
長飛通過多套AGV機器人與立體貨架聯動，構建了智能套管配送系統。通過制造執行系統（MES）將半成品下線告知機器人調度系統，調度系統指揮多套AGV自動將半成品從產線運輸到測試臺進行質量檢測，通過MES系統反饋測試完成后，AGV又將半成品從測試臺運到立體貨架或直接送往下一道工序繼續執行生產，實現了車間內AGV協同作業、物流自動周轉。5G+工業互聯網與智能AGV結合，利用5G數據回傳更高效、更柔性、更多端的泛連接特性，結合自動化“設備+系統”，替換人工，提高了工序之間的物流轉換效率，規避了人工尋盤錯誤風險。提升了面向訂單的柔性化生產能力。
（二）橫貫拉通助力產業鏈協同
基于分工合作基礎上形成的產業鏈是現代經濟的本質特征。由于制造業鏈條長、環節多、場景復雜，海量工業數據分散在不同系統中且數據表述不一致，異構網絡相互隔離等情況導致產業鏈協同困難，尤其在協同制造、服務延伸等創新應用領域難以獲取、發現、理解和利用相關數據。只有通過工業互聯網打破企業的邊界，將產業鏈上的各個信息孤島連接在一起，形成完整的業務鏈，才能加強企業間的合作關系，建立企業間一種雙贏的業務聯盟，共同實現利潤的最大化。
1、基于標識解析的產品全生命周期追溯
工業互聯網標識解析體系是支撐工業互聯網互聯互通的神經樞紐。通過賦予每一件物理對象或虛擬資源唯一的“身份證”，實現跨地區、跨行業、跨企業的信息共享與互通。長飛公司工業互聯網標識解析二級節點，已有1800余家企業接入到解析平臺，通過“一碼到底”方案貫通產業鏈上下游，有效減少了產業間產品流轉時頻繁換碼工作，解決因信息孤島而導致產業鏈條不可控、不可管、不可信的。
以光纜產品的全生命周期追溯為例，上游物料廠家將產品信息上傳到標識解析平臺，光纜生產系統掃描物料編碼時，通過標識平臺解析物料信息，生產完成后再將光纜信息注冊到標識節點平臺中。用戶掃描光纜盤上標識碼，就可以查詢光纜信息、生產信息、上游物料信息，從而實現光纜產品全生命周期的追溯。通過標識解析的應用，使得生產效率得到了提升，例如使用手持設備掃描油墨標識，著色間普通操作員報工耗時從原來的1min縮短到20s，效率提高了3倍。
2、電信業云監造、云廠驗、云檢測
電信業客戶為了解各供應商的生產能力以及現場管理水平，保障訂單能保質保量按期交付，會對各供應商提報的生產能力組織現場核查活動。這種線下核查方式的時間成本和費用都比較高，且無法監控生產制造過程情況。自2019年新冠疫情后，線下核查方式執行更加困難。
長飛與中國移動供應鏈共同建立了標準接口規范，通過授權可遠程訪問或集成實現云監造、云廠驗、云檢測的創新應用。從基礎物料主數據的協同、訂單協同、交付協同、報賬協同四大方面實現了與移動客戶的數據和功能對接。通過全流程協同，實現遠程實時信息核查、實時查看并提取產品生產過程數據、全流程監控產品生產關鍵設備參數、查詢并提取設備歷史生產數據，實時查詢生產產品全流程數據信息、能夠根據產品信息實時追溯產品生產、存儲、檢測、運輸等關鍵環節信息。推動長飛數字化轉型，簡化交易流程、優化倉儲資源、產品質量可追溯、訂單實時可跟蹤。
3、工業互聯網助推產業綠色發展
在實現“碳達峰、碳中和”目標的背景下，工業互聯網不僅是推動制造業高質量、高標準發展的必要引擎，也是節能降碳的主戰場，是支撐我國經濟社會全面綠色低碳轉型的關鍵。長飛在綠色發展領域通過不斷探索，找到多種應用場景，以下以“綠色纜盤”為例。
光纜、電纜的盤具多為木制或者竹制，作為國民經濟中第二大支柱產業的電線電纜行業來說，每年需要大量的木材資源。為了推進產業的綠色發展，長飛公司與安徽移動公司合作進行綠色纜盤試用示范項目。綠色纜盤是新型可回收循環使用的塑料盤具，預計回收使用壽命20次左右，到達壽命后纜盤材料可以降解、回收，再作為生產“內部周轉盤”或家用塑料制品的原料。通過新材料和工業互聯網標識解析技術的結合，利用標識碼或者傳感器對綠色纜盤進行全生命的跟蹤管理和數字化管理，保障綠色纜盤重復利用。
（三）兩化融合貫標促進工業互聯網規范化發展
兩化融合是新發展階段制造業數字化、網絡化、智能化發展的必由之路，而工業互聯網是我國兩化融合邁入新階段的落腳點和著力點。工業互聯網要想規范化、標準化、體系化建設，必須參照兩化融合的基本框架和管理要求，建立、實施、保持和持續改進知識驅動型兩化融合管理體系，開展AAA級或者更高級別兩化融合度貫標。通過對企業自動化、數字化、網絡化、智能化水平進行評估，促進應用工業互聯網打通IT和OT設備，建成支持主營業務領域內資源全局優化配置，以及主營業務集成融合、動態協同和一體化運行的能力，通過全連接引領企業提升兩化融合能力，拉動企業提高融合度等級，實現組織整體業務成本降低、效率提升、質量提高等預期價值效益目標。
（四）安全體系建立保護屏障
工業互聯網打破了IT和OT的邊界，工廠內部與外部實現了互聯互通，傳統的單向數據流動變成了雙向甚至多向，從而導致入侵風險和不確定性不斷增加。要做好工業互聯網的安全，需要從設備安全、網絡安全、平臺安全和數據安全四方面著手。設備安全保障需要確保只有合規的設備才能接入網絡，并且按照既定的訪問規則和權限發送或者讀取數據。網絡安全是要把工廠內網、外網、標識解析系統等聯動考慮，根據業務重要性將網絡劃分為不同的安全區域，各區域間用網絡邊界控制設備管理。平臺作為工業互聯網的核心，要從標準、技術、管理、防護和生態等方面統籌規劃，部署多層次立體化安全防護體系。數據安全需要貫穿數據的全生命周期，通過數據加密、訪問控制、計入認證、數據脫敏、業務隔離和數據備份等多種措施進行防護。
（五）商業模式拓展助力千行百業
工業互聯網的參與者有制造業企業、信息通信企業、互聯網企業以及軟件服務提供商等。其中信息化水平高的制造業龍頭企業是主力軍，例如三一重工旗下的樹根互聯、TCL集團孵化的格創東智、美的集團下屬的美云智數等。為了將自身豐富的工業互聯網建設經驗推廣至更多行業，長飛公司成立了長飛智慧網絡技術有限公司。長飛智網公司2019年為某光電子企業提供了工業互聯網基礎的全光網絡、數據中心機房、視頻監控、智能安防、工業網絡安全等服務，為光電子行業的數字化轉型，打造堅實的基礎設施。2020年為撫州高新區重點企業提供智能制造與數字化轉型咨詢服務，推出全光網+智慧工廠解決方案，該方案在某銅箔公司落地，打造全國首個銅箔行業“全光網”智慧工廠。2021年聯合信通院為撫州高新區（國家級重點高新區）建設區域綜合型標識解析二級節點提供技術咨詢服務，可用于紡織、冶金、食品等多個行業。
三、工業互聯網，即將進入爆發期
（一）政策紅利，推動工業互聯網生態良性循環
2022年4月10日，《中共中央國務院關于加快建設全國統一大市場的意見》發布，明確提出要加快建立全國統一的市場制度規則，打破地方保護和市場分割，打通制約經濟循環的關鍵堵點，加快建設高效規范、公平競爭、充分開放的全國統一大市場。從本質上來說，該政策是為了打通要素流動，提升生產效率和交易效率。而工業互聯網恰恰就是打通供應側和需求側信息流的關鍵利器，在供給側，通過應用數字技術提升生產效率，保證生產信息流動；在需求側，依據訴求定制下單等加速原材料、半成品等交易信息流動，從而提升交易效率。另一方面，全國統一大市場又可以推動市場制度、設施、監管和要素的統一，解決工業互聯網面臨的諸多困境，更加有益于工業互聯網生態發展。在國家的政策激勵下，必將會有更多的中小企業將加入到工業互聯網生態中來，必將打破企業間、行業間的界限，使得整個產業規模爆炸性增長，最終形成數字經濟生態圈，賦能行業融通發展。
（二）技術就緒，迎來工業互聯網應用百花齊放
自2017年以來，我國工業互聯網基礎設施及相關技術蓬勃快速發展。5G網絡不斷擴大范圍，覆蓋了電子設備制造業、鋼鐵行業、電力行業、建材行業、紡織行業等十大重點行業；在工業設計、生產制造、生產檢測、物流配送、安全管理、運維服務等方面，形成了20大典型的應用場景；工業互聯網標識解析體系的5大頂級節點，近200個二級標識解析節點上線，標識解析量近百億，標識日解析量突破5000萬；各行各業的工業互聯網平臺不斷涌現，國家級“雙跨”工業互聯網平臺已有28家企業。這些數據都在告訴我們，工業互聯網的技術支撐已基本準備就緒，下一步必然會迎來應用的爆發。從工業的行業特性上來看，工業門類繁多，場景復雜，不同行業間的壁壘很大，幾乎不可能有應用能夠覆蓋所有場景，因此工業應用的必然更加個性化、定制化，進入一個百花齊放的全新賽場。
作者簡介：
閆長鹍，長飛光纖光纜股份有限公司高級副總裁。推動長飛公司芯棒制造設備和拉絲塔的國產化，形成了光棒和光纖生產設備自主開發能力，實現了生產的降本增效。作為公司智能制造負責人，實現了光纖制造過程從配方控制到自適應控制的智能化升級，建設了國內首個預制棒和光纖智能制造工廠，自主開發了多項核心智能裝備，實現了生產過程的全自動物流，形成了具有長飛特色的預制棒及光纖智能制造新模式。
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