工业4.0与智能制造下大型集团企业对工业物联网平台的需求
一、需求分析工业 4.0 与智能制造理念不断深入发展，工业物联网（IIoT）成为推动制造业转型升级的关键要素。当下市场环境下，传统制造业企业面临巨大压力，它们迫切需要降低成本、提高生产效率、优化资源配置以及增强市场竞争力，这就导致工业物联网平台的需求呈现出爆发式的增长态势。
大型集团企业在工业领域有着重要的地位，它的业务结构较为复杂，包含了多个行业板块，进行着跨区域的运营，并且具备多层级的架构。这类企业在进行数字化转型的过程中，遇到了很多难以解决的难题。
在管理层面，旗下有着众多的业务单元、工厂以及部门。信息分布在各个层级和区域当中，难以有效地进行汇总和分析。这使得集团在做决策时，缺乏及时且精准的数据支撑，也就无法快速地对市场变化做出响应。
在技术方面，集团企业希望具备统一的开发与运维体系。同时，要实现集团设备的数字化，进行数据建模、数据采集、数据分析，以及应用开发运维的标准化落实。这样就能满足对众多下级工厂节点和设备进行实时且全面的监控与维护。
此外，集团企业的业务拓展得很迅速，对平台有着极高的扩展性和兼容性要求。目前的工业物联网平台，在面对集团企业业务量不断增长的情况时，很难灵活地增加节点来实现横向扩展，其分布式部署的能力不够，也无法有效地应对大规模数据和高并发访问。
开发一款工业物联网平台迫在眉睫，此平台要能够契合集团化企业的复杂业务场景。它对推动集团企业的数字化转型有着关键意义，同时对提升市场竞争力也具有重要作用。
二、产品简介
中服云在工业物联网领域深耕多年。它拥有多个版本的物联网平台，这些平台功能强大且丰富。其中包括集团版、企业版、基础版、设备版、孪生版。其目的是满足不同规模的企业以及不同应用场景的多样化需求。
集团版是专门为集团型企业而打造的。它包含集团管控系统、工厂系统、开发发布系统、运维管理系统、网关系统这 5 大子系统。其目的是实现集团内部多工厂与多部门之间的协同管理以及数据共享。构建一体化的工业物联网平台，将各工厂的生产数据、设备数据以及资源进行整合，打造出集团统一的工业操作系统底座，从而为集团提供统一的管理视角，也为集团提供决策依据，以此提升集团的整体运营效率和协同效应。
Ø 集团/业务单元管控系统
集团管控系统的职责是汇总并分析各个工厂和部门所提供的数据，以此为集团/业务单元的管理层提供决策的依据。它能够对跨部门以及跨区域的生产和运营等数据进行深入的挖掘与分析，从而有助于集团/业务单元制定出科学且合理的战略规划。
Ø 工厂系统
工厂系统可根据实际需求进行部署，数量可以为多个，用于工厂层面的生产管理。它能够实现对工厂内设备的实时监控，能够进行异常报警，能够开展预防/预测性维护，能够进行设备指标分析，能够进行生产分析等功能。每个工厂系统都能够独立运行，并且与集团/业务单元管控系统保持数据交互，以此确保集团对各工厂生产情况能够全面掌握。
Ø 开发系统
开发系统具备统一的开发环境与工具，能够支持集团内部的开发团队开展定制化应用的开发工作。其中涵盖了数据可视化大屏的开发、二三维组态的开发、分析报表的开发、数据应用的开发以及智能模型训练的开发等方面。同时，还支持与现有系统的集成接口开发，以此来满足集团企业持续变化的业务需求。
Ø 运维系统
运维系统承担着整个集团工业物联网平台的运维管理事务。它要对各个系统之间的数据流转进行配置监控，要关注联通状态，还要对服务器资源、数据库状态、应用状态等进行监控。同时，它也要负责派发处理故障工单。
Ø 边缘网关系统
边缘网关系统能够根据实际需求部署多个。它可以实现对设备数据的采集，也可以对设备数据进行预处理，还能够进行边缘计算。同时，它支持断点续传，也支持设备现地控制，并且支持软硬网关两种部署模式。
三、功能特性
1．功能架构
2．核心功能介绍
（1）集团管控系统
Ø 数据同步配置
实现集团与工厂或单元节点的关联配置，这是实现集团多级管控的一部分；实现数据同步配置，这也是实现集团多级管控的重要基础。
Ø 设备管理配置
通过数据同步配置，能够实时查看各工厂的设备详细情况，也能够实时查看各车间的设备详细情况，还能够实时查看各产线等设备的详细情况，并且查看时没有差别。
Ø 运行监控
利用设备组地图以及集团设备地图，能够直观地展示出设备的地理位置分布情况；运行看板可以呈现出设备的整体运行状态；设备物联概况、运行卡片、实时状态、资产台账和报警等这些功能，能够让人们全方位地掌握单台设备以及群集设备的运行信息，并且可以向集团管理者宏观地展示出设备的总貌。
Ø 运行分析
从数采网关角度深入分析设备，了解设备数据采集情况；从设备资产角度深入分析设备，了解设备资产情况；从物联测点角度深入分析设备，了解设备相关数据；从物联数据角度深入分析设备，掌握设备数据信息；从报警角度深入分析设备，知晓设备运行状态。从集团全局角度分析数字化建设深度，分析物联标准化体系落实情况。
Ø 多级智慧经营决策
提供多层次总览界面，从集团层面一直到设备层面，包括集团概览、各层级总览大屏以及设备运行和健康大屏等。这些界面以可视化形式为各级管理者呈现全面且详细的经营数据，有助于他们做出科学合理的决策。菜单能够根据设备组和设备的动态情况进行渲染，并且会依据用户权限自动进行过滤。
Ø 数据中台
管理元数据、数据模型、标签、数据目录和数据服务等，能够制定工业信息化模型，把非物联数据（如报表、统计分析等数据）进行集团化汇聚。还能为集团管控提供统一且规范的数据支撑体系。
（2）工厂系统
工厂系统包含设备的全生命周期过程，涵盖数采接入等功能，也包括设备配置与管理等方面，还涉及设备监控报警等事宜，同时包含设备资产管理等内容，以及设备日常运维等工作，还有设备健康分析等部分，以及设备数智分析等方面，具备轻量化的数据管理功能。它能为厂领导、车间主任、工段长、设备科、操作工等各类角色提供定制化功能，能够把被动式管理转变为主动式管理，保证设备处于良好的运行状态，能够延长设备寿命，能够降低运维成本。
Ø 数据采集与配置管理
数据采集是整个工厂系统运行的根基。借助支持多种工业协议的数采接入方式，能够获取设备的实时运行数据。并且可以根据不同的设备，灵活地设置报警规则、动作规则、事件规则以及状态规则等。
Ø 设备监控报警与健康分析
通过设备地图以及运行状态监测等功能，能够实时掌握设备的位置以及运行状况等相关信息。并且，将设备历史数据与预设分析模型相结合，从而对设备的健康状况进行评估以及预测。
Ø 设备资产与日常运维
设备资产管理包含设备从采购到报废的整个生命周期的管理，其中有设备台账的建立，还有重点设备的管理以及采购需求的规划等。设备日常运维模块凭借设备资产管理所提供的设备信息，来制定并施行设备的点巡检计划、保养计划、报修计划以及维修计划等。比如，依据设备的使用年限以及运行状况，明确设备的保养周期和维修计划，以此来保证设备处于良好的运行状态。
Ø 设备数智分析与数据管理
设备数智分析模块借助机器学习以及数据分析算法等技术，对所采集到的设备数据展开处理与分析工作，从中挖掘出数据的价值，进而构建起设备分析诊断模型，以此为生产优化以及设备管理给予决策方面的支持。
同时，工厂系统凭借级联数据配置及数据管理功能，能够把设备实时数据、报警数据、状态数据、统计分析及报表数据等，依照集团的要求，进行全量或者增量的同步。这样以最小的资源消耗以及简化的操作，满足了集团上下级数据汇聚的需求。在某一工厂里，借助该功能达成了与集团总部的数据高效同步，为集团实时掌握工厂生产情况给予了有力的支撑。
（3）开发系统
开发系统具备完善的开发工具体系。它能从可视化、组态、报表、三维建模、数据分析建模、专属设备界面等多个维度，从不同角度为开发团队赋能。这些工具既支持在线开发，又支持在线发布，既能满足新功能的发布需求，也能满足已有功能的更新需求，从而满足不同的开发诉求。
借助级联数据同步和数据中台，能够让开发环境与各工厂环境的数据结构完全一致。这样既确保了开发环境的独立隔离，使整个开发过程不会对各工厂节点的生产环境造成任何干扰，又能够面向实际的各厂和集团的设备、业务进行开发。从而避免了因数据架构不一致而带来的开发难、部署难、迁移难等问题，极大地增强了开发团队的开发效率，降低了故障发生率。
（4）运维系统
运维系统从全局角度出发，对全集团的各工厂节点、业务单元节点、集团节点等各类资源进行统筹监控，从而形成集团各节点的全局拓扑关系以及各节点的状态。一旦节点资源出现异常情况，便会立即向运维人员发送提醒。它不仅支持报警提醒的升级，还提供工单派发、问题反馈、平台消息维护等功能，以此实现运维业务的闭环管理。用户可以随时反馈系统问题，同时提供问题反馈。系统会自动记录问题发生的系统节点以及功能页面位置等信息，这样能最大程度还原问题现象，从而辅助运维人员尽快处理。
（5）网关系统
中服提供两种设备数采终端产品形态，分别是软网关和硬网关，其核心部分是数采软件系统。支持的工业协议有数百种，内置多种通讯协议，包括 RTU/TCP、DNP3.0、电力 101/104、电表 DL645 等，还支持西门子、欧姆龙、施耐德、台达、三菱、和利时、信捷等主流工业设备协议。同时，它具备断点续传的功能，可进行远程调试，能实现数据变化上报，可进行数据边缘计算处理，能进行数据流边缘执行，支持 OTA 远程升级，还具备数据边缘仿真的功能。可根据实际设备分布情况部署多套网关，实现设备广泛接入。
四、系统优势
Ø 多层级架构管理能力
可以完美适配集团企业复杂的多层级组织架构，从集团总部开始，一直延伸到下属的工厂和车间，乃至具体的设备。能够实现自上而下的统一管理，同时也能实现自下而上的数据汇总分析，这样就能确保信息流通顺畅，并且让决策能够及时且准确地做出。
灵活地定义工厂、业务单元、集团等多节点之间的上下级关系，并且可以分别独立地定义数据同步的范围，以满足直管这种管理模式以及跨级直管等各类管理模式。
Ø 物联数据协同及工业信息数据协同
内置物联数据协同能力，其中包含设备物模型相关的数据级联协同，像设备物模型本身的数据级联协同，还有报警、事件、状态、运行记录等围绕设备物模型的数据级联协同，这种协同方式简单易用且能快速配置。
支持工业信息模型的配置，也支持 etl 数据的协同。能够满足对于个性化的产线报表、设备指标以及生产分析等数据模型的定义需求，同时还能满足这些数据模型的数据协同需求，并且具有灵活可配置的特点。
Ø 统一开发与运维
拥有丰富的开发及运维工具，并且具备独立的开发环境，这样就能确保开发工作不会对生产产生任何影响。同时，实行统一集中的运维监控，能够满足集团独立信息化团队支撑全集团开发运维的需求。
Ø 横向扩展与分布式部署
具备强大的横向扩展能力，能够依据业务的增长以及用户的需求，灵活地增添工厂子系统、边缘网关子系统等节点，并且不会对现有的系统运行造成影响。与此同时，它还支持分布式部署，能够把平台的功能分散到多个物理节点上，以此来提高系统的性能和可靠性，从而有效地应对大规模数据处理以及高并发访问的情况。
Ø 高度定制化
平台可以针对不同工厂的特殊需求进行深度定制化开发，同时也能针对不同业务单元的特殊需求进行深度定制化开发。并且，在进行定制化开发的过程中，各个系统之间不会互相产生影响，从而实现了高度的定制。
五、客户价值
Ø 提升集团决策效率与科学性
集团和业务单元能够实时获得工厂等子节点的数据，这样就可以缩短集团管理层的决策周期，同时也能降低决策失误率。比如，某大型制造业集团在运用该平台之后，管理层获取各个工厂关键运营数据的时间，从之前的平均 2 天被缩短到了 1 小时以内。
Ø 优化生产，提高生产效率
工厂子系统涵盖了设备数据的采集、存储、管理和使用等全流程管理。它是数字化转型的根基，凭借此系统能够实现各种物联及智能化场景，能够满足对设备的管理、监控、运维、预测和分析等需求。在实际应用当中，成效非常显著。在某离散制造工厂里，通过对设备进行实时监控以及对生产调度进行优化，使得设备利用率从 65%提升到了 80%以上，同时产品次品率降低了 15%。
Ø 降低开发运维成本，提高响应速度
开发工具体系，让信息化团队有了自主可控的能力。之前他们没有自主响应能力，现在简单需求能在 4 小时内响应，复杂需求也能快速响应。
运维团队迅速察觉到各子节点出现异常情况，并且提前进行维护工作，从而使事故率得以降低。在开发及运维人数保持相同的情况下，需求发生变化时的响应速度有了很大的提升，进而降低了企业的运营成本。
Ø 数字化标准落地，物联数据切实辅助决策
实时去感知数字化标准的落地状况，并且以重点产线以及设备物联数据为基础来辅助分析经营数据的异常情况，这里的经营数据异常包括分析经营报表中的异常点以及对其真实性进行分析，从而为领导层提供真实且有效的决策建议。
六、典型案例
Ø 某电力装备制造集团-工业物联网平台
建设集团打造智慧园区统一的工业物联网系统，确立物联感知标准体系，对前端感知源数据进行采集规范，将各类物联网终端和系统的数据资源进行汇聚，打破多系统数据流通的壁垒，达成集设备数据接入存储计算、综合监控、物联场景开发以及数据调试仿真于一体的平台。
ü 标准体系建设
规范设备采购验收的标准，规范设备数字化采集的标准，规范设备数据项的标准（包含运行、工艺、能耗、质检、生产等方面），以此为后续集团工厂的建设以及设备采购的升级提供标准化的指导。
ü 数据接入
实现 2 个工业园区的所有设备数据存储、计算、转发，这些设备有 10 万+测点；实现 9 个产业公司的所有设备数据存储、计算、转发；实现 11 个工厂的所有设备数据存储、计算、转发，以支持后续新园区设备的接入。
ü 用户功能
面向集团用户，将工厂数据进行汇聚，从而能够提供关于经营与生产等方面的宏观决策分析。
为工厂用户（包含工厂领导、车间主任、工段长、维修工、操作工）提供有差异的设备及产线综合分析功能。
面向平台管理员提供设备接入配置及系统管理功能；
为开发者提供低代码工具，以响应用户日益深化且不断延伸的展示分析需求。
为集团的数字孪生系统以及综合管理系统等提供服务，包括设备的实时数据以及设备指标分析数据服务。
页:
[1]