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深度 | 工业互联网平台赋能制造业数字化转型分析

发布时间:2022-06-21 10:48:30   来源:本站编辑

工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态,通过对人、机、物、系统等的全面连接,构建起覆盖全要素、全产业链、全价值链的全新制造服务体系,为工业乃至产业数字化、网络化、智能化、绿色化发展提供了实现途径。2021年11月,工业和信息化部印发了《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》,明确将推进工业互联网平台建设和应用作为“十四五”两化深度融合发展规划的工作重点。


工业互联网平台是工业互联网的核心,是工业全要素、全产业链、全价值链全面连接、汇聚、配置的枢纽,也是制造业数字化转型的重要抓手。目前,制造企业利用工业互联网平台进行数字化转型的机制尚未成熟、发展路径不明确。为系统梳理工业互联网平台,赋能制造业数字化转型的发展现状、应用场景、落地路径,提出一种用于评价平台赋能制造业数字化转型能力的框架,中国软件评测中心联合相关单位,基于国家工业互联网监测分析平台的相关数据分析,对全国重点工业互联网平台企业进行深度调研,为平台企业、制造企业、行业组织、政府等开展工业互联网平台应用推广、科学评价平台赋能制造业数字化转型成效提供有效的意见与建议。

                                                                       

平台赋能制造业数字化转型的现状与企业实践

平台连接设备遍布多个行业以及地区,数量呈逐步攀升态势

当前,我国工业互联网进入快速发展阶段,也处于实践推进的关键时期,工业互联网平台的应用场景不断丰富,接入平台设备数量持续上升,目前,重点工业互联网平台设备连接数量已突破7000万台,设备种类由单一逐渐向多元化发展。重点平台连接设备涉及电力、交通、电工/电子、冶炼、仪器仪表等十几个重点行业,其中,电力设备接入平台数量相较其他设备尤为突出,交通设备、电工/电子设备接入平台数量也处在领先位置,这三类设备连接数量占比达接入设备总量的半数以上。重点平台接入设备区域分布存在梯度差异。其中,山东、浙江、上海、福建、广东等东南部沿海工业强省(市)拥有较多双跨及重点行业工业互联网平台,在提供设备连接服务方面存在着天然的优势,这些区域设备连接数量全国领先。西南区域的四川、重庆积极建设成渝地区工业互联网一体化发展示范区,孵化培育出了双跨工业互联网平台,平台应用水平得到有效的提升,这两个区域在设备连接数量方面表现突出,在全国位居前列。同时,部分中部省份、东北地区以及西部地区在设备连接数量方面与第一梯队存在着较大的差距。整体而言,呈现出工业互联网平台发展和应用东部沿海、南方发达省份引领,中西部、北方省份跟随的发展态势。

平台沉淀海量工业模型,模型分布类型尚不均衡

随着工业互联网平台的不断发展,平台累积了大量工业模型以支撑工业微服务和工业Ap p的开发迭代,当前,重点平台沉淀工业模型已超过50万个。在工业模型分布方面,主要涉及数据算法模型、研发仿真模型、行业机理模型、业务流程模型四大类,其中,重点平台中数据算法模型占比最大,行业机理模型和业务流程模型稍逊,研发仿真模型占比最少。未来,随着数字孪生技术的深度应用,研发仿真模型有望迎来显著增长。

工业App布局聚焦企业内部管理,应用场景辐射产业链上下游

重点平台工业App数量超过40万个,应用场景逐步辐射产业链上下游,企业内研发、生产、运维、管理等环节仍是工业App布局重点。

从工业App类型分布来看,工业App当前应用重点仍在内部管控,运营管理、运维服务、质量管控类工业App占比较大,占总体比重超过四成。供应链管理相关的、涉及产业链上下游协同的工业App数量相对较少,占比小于5%。研发设计、生产制造、安全生产、节能减排等前端应用场景也在逐步增多。

从工业App行业分布来看,工业App被广泛应用于20多个行业,重点应用行业大致分为三个梯队。机械、电力/热力和燃气、黑色金属、电子、石化化工行业的工业App数量处于第一梯队;建材、轻工、有色金属、汽车、食品、家电行业的工业App数量处于第二梯队,但与第一梯队存在一定差距;第三梯队的采矿、轨道交通、医药、航空/航天、船舶、烟草等行业的工业App应用场景仍待开发。

工业App已在多个场景落地应用。在面对疫情严峻形势和企业复工复产迫切需要时,树根互联、美云智数、格创东智、用友等一批工业互联网平台企业加快打造应用于建筑施工、医疗保障、智能物流等场景的专用型工业App,助力疫情防控和复工复产。

2020年疫情期间,基于根云ROOTCLOUD工业互联网平台,树根互联上线了根云iFSM(智能现场服务管理)工业App,全面支持火神山医院建设设备的远程运维工作。i FSM工业App实现了火神山项目建设现场三一设备的故障预警数据实时在线采集(运行数据采集、故障报警采集),并借助A R实现了现场智能故障排查、记录维修过程、远程诊断协助、远程指导排障、远程设备工艺参数调优、远程设备程序升级等功能,在疫情严峻的形势下最大程度确保了工地现场设备的可靠运行。

疫情后复工复产期间,基于用友精智工业互联网平台,用友开放了“防疫物资紧急采购全球供需平台”“捐赠物资管理系统”“防疫物资HRP系统”等工业App,通过无人化、少人化制造实现“停工不停产”,基于云上数据推出“全国中小企业复工复产监测大数据地图”,每日为工业和信息化部提供百万工业企业复工复产样本数据。

平台服务的企业以东部沿海地区为主,赋能行业程度存在差异

当前,重点工业互联网平台服务企业数量超过了200万家,服务企业遍布全国30多个省市。北京、上海等直辖市和山东、广东、江苏、四川、湖南、浙江等省份的工业基础雄厚,新一代信息技术快速发展,拥有海尔卡奥斯、树根互联、美云智数、百度智能云、格创东智、金蝶、用友等大型平台企业,提供个性化解决方案的能力深厚。同时,企业数字化转型意愿强烈,大批企业积极上云上平台,接受工业互联网平台赋能。

华东、华南各省积极出台政策,因地制宜支持工业互联网平台企业赋能制造业,如《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》提出,要着力培育若干链主企业和产业生态主导型企业,构建大中小企业融通发展的企业群。以树根互联为代表的工业互联网平台企业,借助上下游优质资源高效配置,担纲产业转型升级的“链主”,重塑供应链体系。

阿里云通过组建广东小家电产业集群数字化转型升级联合体,基于“统一标准,按需定制,协同互通”打造全国首个小家电产业集群的云上数字工厂。阿里云以“内外协同互联,数据标准共享”为基础,集成多个工业软件(工业App)应用,帮助小家电集群企业内部将供应链、仓储、制造运营、管理系统“上云”,外部结合工业设计、人才实训中心、创新中心、新媒体运营、电商平台快速拓展。

从服务企业所在行业的情况来看,占比较高的行业为建材、石化化工、机械、黑色金属、汽车、航空航天、电子,所占比重均在7%以上,同时,服务企业行业分布同工业App行业分布具有一定重合度,印证了丰富的应用场景对于工业App开发和迭代升级的重要性。

平台快速提升企业数字化管理的效能,促进大中小企业融通发展

工业互联网平台已在钢铁、汽车、船舶、家居、服装、食品、医药、供应链服务等30多个国民经济重点行业落地。目前,平台企业和服务商通过提供面向不同应用场景的解决方案,为企业提供即插即用、低成本、快部署的应用服务,快速提升企业数字化管理和效能。

制造企业基于工业互联网平台,整合物流仓储、方案咨询、金融资本、检测认证等共性服务资源,强化了集约化、智能化、个性化的服务能力。大型制造企业基于工业互联网平台发挥市场、品牌、渠道等优势,提供面向中小微企业的技术培训、品牌宣传、市场推广等孵化服务,增强中小微企业市场竞争能力,形成大中小企业融合融通的服务生态。

以根云ROOTCLOUD工业互联网平台为例,树根互联助力三一集团打造“客户云平台”,推动产业链上下游企业实现生产动态优化。在产业链上游通过提升增值服务价值,帮助上游厂商形成整机、零配件、售后服务的成熟产业链,并在此过程中形成新的智能化设备研发能力。基于平台的大数据分析能力,实现产能预测、数据共享、企业间协同,帮助下游客户降低产品使用成本。接入平台后,下游企业平均生产效率提高25%,运营成本降低20%。

“平台+金融”深度融合形态日益丰富,合作服务水平得到全面提升

工业互联网平台应用大数据、人工智能等技术,创建数据增信机制,为银行机构服务小微企业提供新途径。

目前,国家正大力提倡“创新工业互联网平台+金融”合作业务模式,持续发展金融科技、数字供应链金融、数据资产等新技术、新业态和新模式,提高金融资源配置效率。各地区鼓励搭建产融合作信息共享平台,推进了工业互联网平台与金融有效结合。针对碳达峰、碳中和长期目标,加大力度鼓励碳核算数据采集方法及核算标准创新,助力绿色信贷、绿色股权、绿色债券、绿色保险、绿色信托等多元化业务的落地实践,加快了工业领域低碳工业革新和绿色化转型。

海尔卡奥斯工业互联网平台为兴业银行定制了“票据池+供应链”一体化综合金融服务方案,实现票据在线出入池、在线额度调剂、在线融资、在线保证金管理等便捷操作,让企业票据管理问题迎刃而解。兴业银行“兴享票据池”累计服务企业近5000家,票据池下业务量突破1800亿元,同比增长47%。

多元化的资源汇聚助力产教融合,多方积极探索复合型人才培养路径

工业互联网带动新增就业岗位相比,专业人才的供给远远不能满足新增岗位需求,多样化、多层次的工业互联网人才培养模式亟待完善。目前,全国40多家高校已经开设了工业互联网专业,工业互联网人才的培训基地已经在全国快速布局。2021年9月,人力资源和社会保障部与工业和信息化部联合颁布了集成电路、人工智能、物联网、云计算、工业互联网、虚拟现实工程技术人员和数字化管理师7个国家职业技术技能标准。工业互联网领域1+X证书制度试点得到快速应用,目前已形成工业互联网相关8项职业技能等级标准。

百度与重庆两江新区于2021年5月联合打造“AI+工业互联网”产业基地,以人工智能应用创新和人才培养为抓手,围绕“建标准、搭平台、创示范、聚生态、育人才、孵产业”等重点方向,为近1万名人工智能、大数据、工业互联网、无人车驾驶安全员等人工智能领域的专项人才,提供培训、职业技能评价、就业创业、行业竞赛等多样化服务,打造区域产业A I转型引擎,让产业人才生态赋能企业转型和升级。

树根互联已形成“三个一”产教融合新模式,即一个双高专业群、一个行业领军企业服务、一个湾区产业集群,联合产学研力量,持续培育贴合工业企业转型需求的复合型人才。

航天云网通过与高校联合,构建适用于中小企业信息化提升的科研、教学体系,通过基于航天云网INDICS平台的系统设计,以及仿真、数字孪生、物联网、边缘计算等信息化教学培训课程,搭建产学研创综合平台,打造差异化人才培养模式。

工业互联网平台企业“百花齐放”研制特色指数,打造“中国经济晴雨表”

多个工业互联网平台深耕重点行业多年,基于对产业的深入赋能和海量数据汇聚,形成了一批反映行业发展现状的行业特色指数。挖掘机一直以来被外界视为传统基建开始动工的信号,与宏观经济周期息息相关。树根互联基于自身能力创新发布“工程机械指数”,基于根云平台多种类工业设备的大规模连接能力,树根互联于2021年5月10日升级发布了“工程机械指数”,更真实、准确、全面地反馈国内经济的活力,在疫情期间,该指数为国家部门引导全国复工复产、调控宏观经济服务,同时为国家基础设施建设、固定资产投资等经济变化打造新型“风向标”

忽米建立了区域行业电机指数,通过对2万多家工业企业进行行业区域分类,关注企业电机使用率、开工率、健康度等实时数据,对地区制造业电机运行情况进行动态监测。指数反映,企业开工率平均达到82.5%,电机健康度平均达到85分。通过指数,忽米帮助政府了解该地区制造业开工情况、运行效率,支撑政府动态化、精准化扶持企业。

用友基于自身泛在连接全国中小企业经营管理数据的优势,研制发布全国中小企业数字化活跃指数,科学反映我国重点区域数字化活跃程度。该指数基于用友精智工业互联网大数据平台100余万工业企业实时数据及用友全资子公司畅捷通大数据平台190余万中小企业运营数据,综合考量数字化软件订阅数、活跃程度、服务分布、行业分布、区域分布等因素,通过对数据池进行脱敏处理,依托算法模型综合分析,得到全国重点省份及区域平台应用情况和数字化活跃度。

平台赋能制造业数字化转型能力评价框架

随着工业互联网平台不断赋能制造业数字化转型典型应用场景,数字基础设施建设不断完善,数据倍增效应不断显现,应用服务创新走深向实,效能收益稳步提升。为科学评价工业互联网平台赋能制造业数字化转型能力与成效,引导工业互联网平台企业有针对性地构建自身能力模型,加速推动制造业数字化转型升级步伐,中国软件评测中心联合重点工业互联网平台企业,从基础支撑、数据汇聚、新模式应用、服务创新、可持续发展五个方面,提出了工业互联网平台赋能制造业数字化转型能力评价的基本框架,确定了相应的指标项。

框架结构

工业互联网平台赋能制造业数字化转型能力评价主要从平台对于数字化转型的基础支撑、数据汇聚、新模式应用、服务创新、可持续发展五个方面展开。

作为基本能力,基础支撑为数字化转型提供开发、技术、安全底座;数据汇聚能力体现平台采集数据、交换数据、分析数据、应用数据水平,衡量数据要素作用和价值;平台通过基础支撑和数据汇聚迭代,形成多样化新模式、新应用,并拓展服务创新能力,有效驱动制造业数字化转型和高质量发展,最终在双向循环下实现可持续发展。

指标体系

为进一步完善评价体系,在构建工业互联网平台赋能制造业数字化转型能力评价框架的基础之上,根据评价框架中基础支撑、数据汇聚、新模式应用、服务创新、可持续发展5个方面,设计了5项一级指标,下设19个二级指标、39个三级指标。为明确评价工作所需要采集的数据,确保评价体系的落地实施,在三级指标下设了100个评价项。

基础支撑能力指标主要包括数字基础设施、开发能力、安全保障三个方面,用于评价平台在赋能制造企业数字化转型过程中所提供的存储、算力、开发工具、开发环境以及安全保障等基础支撑能力。

数字基础设施主要是指平台服务器实际使用的情况、支撑平台运行和平台上应用运行的数据量情况、是否接入国家标识解析体系等相关情况;开发能力主要指平台上工业微服务数量及调用情况、工业模型数量、平台上提供数字孪生应用服务及数字孪生体构建情况;安全保障主要指平台上是否具备设备和数据接入安全防护等手段,具体包括数据安全防护、代码安全防护、应用安全防护、访问安全防护等能力。

数据汇聚能力指标主要包括工业设备上云、工业大数据、工业A p p三个方面,从数据采集、交换、分析、管理以及面向特定场景的具体应用情况来评价工业互联网平台数据要素汇聚能力。

工业设备和业务系统上云主要是指工业设备接入规范制定情况、连接情况、工业设备数字化管理情况,以及业务系统上云情况;工业大数据主要是指开展工业数据分类分级情况、工业数据云边协同分析能力、数据可视化应用情况,以及提供相关工具进行数据采集、数据清洗筛选、数据建模分析能力情况;工业App主要是指可提供工业App数量、工业App分类(安全生产、节能减排、质量管控、供应链管理、研发设计、生产制造、运营管理、仓储物流、运维服务)以及工业App订阅情况。

新模式应用能力指标主要包括平台化设计、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理六个方面,用于评价工业互联网平台赋能制造业数字化转型新模式应用的供给能力。

平台化设计是指平台面向产品设计、仿真验证、工艺设计、样品制造等场景提供相关应用情况;智能化制造是指平台面向工业企业的生产制造环节,提供质量检测、工艺优化、生产过程自适应控制、智能生产排程与实时调度等相关应用情况;网络化协同是指平台提供协同设计、协同制造、供应链协同等相关应用情况;个性化定制是指平台提供面向个性化、差异化客户需求等相关应用情况,使客户在产品设计、生产、物流、服务等环节全流程参与定制的能力;数字化管理是指平台提供企业内部管控可视化相关应用情况、提供市场变化及时响应和提供资源动态配置优化相关应用情况;服务化延伸是指平台提供产品远程运维、预测性维护、产融、产教等相关应用情况。

服务创新能力指标主要包括平台服务企业情况、服务行业情况、服务区域情况、平台开发者社区、平台注册用户五个方面,用于评价工业互联网平台赋能制造业数字化转型的服务创新能力。

平台服务企业是指平台注册企业用户数量、付费企业数量、服务中小企业情况;平台服务行业是指平台服务覆盖行业数量、具体包括的行业(煤炭/黑色金属矿开采/石油天然气开采、黑色金属、有色金属、石化化工、建材、医药、纺织、家电、食品、烟草、轻工、机械、汽车、航空/航天、船舶、轨道交通、电子、电力、热力和燃气、建筑业、农业、服务业);平台服务区域是指平台服务覆盖区域数量、各区域服务企业数量;平台开发者注册及活跃度是指平台上第三方开发者注册数量、第三方活跃开发者数量。

可持续发展能力指标主要包括平台营收、应用效能两个方面,用于评价工业互联网平台赋能制造业数字化转型的可持续发展能力,具体评价指标包含平台营收、应用效能、成果转化三个方面。

平台营收是指平台相关累计研发投入情况、平台相关业务收入情况、投资回报率等情况;平台应用效能是指制造成本、运营成本、运维成本、存销比、库存周转率、生产能耗、新品研发周期、产品良率、故障性检修等效能提升情况;平台成果转化是指平台获得专利、软件著作权、奖励等成果转化情况。

对策和建议

建设平台数据监测以及运行分析系统,绘制行业、区域发展水平“数字地图”建设平台数据监测与运行分析系统,开展平台基础能力、运营服务、产业支撑等运行数据自动化采集,构建行业、区域运行监测指标体系,研发平台运行监测及行业运行分析模型,实现工业互联网平台核心指标数据监测及重点行业运行数据的自动采集与动态汇聚,全面、动态掌握区域重点工业互联网平台建设应用水平,精准把握产业发展态势,绘制行业、区域发展水平“数字地图”,探索工业互联网平台赋能制造业数字化转型的发展路径。

强化工业机理模型供给能力,推动工业知识沉淀复用

一是研制完善国家标准《工业互联网平台工业机理模型开发指南》,引导工业机理模型开发工作逐步走向标准化,不断增强平台的技术开发能力。

二是强化平台工业数据集成管理及工艺、控制、运维等工业机理建模能力和供给能力,将大量工业技术原理、行业知识、基础工艺、模型工具等规则化、软件化、模块化,并封装为可重复使用的组件。加快重点工业设备和关键业务系统建模,针对高能耗设备、动力设备等建立设备寿命预测、运行参数模拟等模型,引入业务建模数字化工具。

加速工业设备和业务系统上云上平台,推动数据全面汇聚

一是推动重点工业设备上云上平台。促进区域要素资源有序流动与协同发展,加速区域产业资源共享和设备上云,推动区域产业协同和生态建设。

二是推动关键核心业务系统上云、上平台。引导企业核心业务系统向云端迁移,打通研发设计、生产制造、运营管理、运维服务等各个环节,促进系统间数据共享,实现资源在线共享。

三是引导企业开展制造能力在线发布、供需信息实时对接等业务,实现企业间、区域间的制造资源优化配置。

加强高质量工业App的培育,提升平台应用服务水平

推动共性经验知识沉淀提炼,发展普适性强、复用率高的基础共性工业App以及基于知识图谱和智能算法的可适性工业App。打造一批经济价值高、推广作用强的行业通用工业App。面向特定领域、特定场景个性化需求,培育一批企业专用工业App。发展基于数字孪生技术的工业智能解决方案,支持开源社区、开发者社区建设,发展工业App商店,促进工业App交易流转。

聚焦典型应用场景,促进新模式应用与推广

聚焦典型应用场景,面向大型制造企业与特色中小企业,组织新模式应用标杆遴选活动,依托龙头企业、研究机构等,制定发布新模式应用实施指南,加强智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理等新模式新业态的探索与推广。组织开展工业互联网新模式应用宣贯与培训,支持建立一批线上线下结合的新模式应用体验中心,鼓励创新应用探索实践。

以测促用、促建,加速工业互联网生态体系构建全面开展工业互联网平台测试测评,促进平台架构设计、应用开发、模式创新、产品服务等迭代升级,持续助力平台的应用推广,加速工业互联网生态体系构建。在数据采集方面,主要关注设备连接能力问题、工业现场总线以及总线多样性、协议兼容与转换能力;在平台处理层,关注平台的实时数据的接入处理和分析能力;在工业App方面,关注接口整合能力和效应效率问题;在系统安全层,关注物理、网络、应用和数据安全等问题。

从功能验证测试、接口测试、基准测试以及性能测试等方面,全面评测工业互联网能力体系。工业互联网平台测试要以测促用、以测促建,全面提升我国工业互联网平台建设与应用水平。

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