工业互联网平台赋能工业企业高质量
第22期2022年11月无线互联科技
Wireless Internet Technology
No.22November,2022
作者简介：杨民志(1987 )，男，江苏南京人，工程师，学士；研究方向：电子信息工程㊂
工业互联网平台赋能工业企业高质量发展机制
研究  以某企业为例
杨民志
(南京市江宁区企业服务中心，江苏㊀南京㊀211100)
摘㊀要：工业互联网是推进数字经济发展的重要组成部分，是企业提质增效的关键抓手㊂推动工业互联网发展可以在企业信息搜索软件
更广范围㊁更深程度㊁更高水平上提高工业企业的数字化发展水平，加速新旧动能转换，为工业经济高质量发展提供坚实基础㊂文章以某工业互联网平台为例进行研究，分析了工业互联网平台赋能实体经济
发展的作用，提出促进工业互联网发展的相关建议㊂
关键词：工业互联网平台；工业企业；数据分析
0㊀引言
㊀㊀近年来，新一代信息技术发展迅猛，物联网㊁5G 等各类新技术迭代速度加快，一批以高新技术为特征的企业不断成长，为经济发展注入新的活力㊂新一代信息技术不断拓展至各类应用场景㊂其中，工业生产更是直接受益者，传统的生产方式不断向智能制造转变㊂数字化㊁网络化㊁智能化水平不断提升㊂工业互联网作为新一代信息技术和工业制造融合的产物，在新一代工业革命的浪潮中突围而出，成为企业转型发展的关键支撑㊂工业互联网平台凭借其广泛的连接能力㊁强大的数据分析与处理能力㊁全面的平台化服务能力㊁快速开发及构建良好用户体验的应用能力等，可帮助企业快速方便地实现数字化提升，并且逐步构建全面的工业互联网发展体系㊂1㊀江宁区工业互联网发展基本情况
㊀㊀江宁区是南京市发展工业经济的重要板块，规模以上工业企业超过1700家，构建了 5+4+1 现代产业体系，涉及智能电网㊁高端装备制造等多个产业门类，企业数量众多，产业基础雄厚，为发展工业互联网奠定了良好的基础㊂江宁区现已建成省级工业互联网示范平台8个，省级工业互联网标杆工厂6家，省级示范智能工厂5家，省级示范智能车间40家㊂2022年上半年，江宁区作为南京市唯一地区，推进制造业智能化改造和数字化转型相关工作受到省政府办督查激励㊂2㊀工业互联网平台技术方案
㊀㊀江宁区聚集了大量工业企业，工业互联网在工业生产中的重要性逐步显现，现以江宁区某企业工业互联网平台为例，分析其技术方案㊂该平台采用模型驱动的开发模式，可根据不同行业㊁不同需求㊁不用应用场景建立行业机理模型㊁业务模型㊁设备模型及数据分析算法，通过组件㊁容器㊁事件等方式快速配置满足不同企业需要的软件系统㊂
平台内置了MES \PDM \WMS \APS \数据可视化\BI 数据分析等丰富的工业软件及工业App，覆盖研发设计㊁销售㊁制造㊁服务等各个环节，各系统间的数据无缝集成,
形成产销研一体化管理体系㊂平台架构如图1所示㊂2.1㊀平台基础能力
㊀㊀该工业互联网平台利用大数据云计算技术，通过工业App 对生产设计㊁企业经营管理及用户交互中各种数据进行充分挖掘，为企业研发㊁生产㊁营销㊁交易㊁服务等活动提供服务，从而大幅缩短产品设计周期㊁提高产品性能㊁提升生产效率㊁降低运营成本，为企业转型发展赋能㊂
平台支持关系型和非关系型等多种类数据库，如SQL Server,Oracle,MySQL,MongoDB,Influxdb 等，充分运用Redis 缓存技术，数据库分片㊁分表分库技术，数据库读写分离技术等解决数据存储和应用问题；平台使用的主要开发工具有IntelliJ Idea,VSCode,HBuilderX，开发语言主要有Java,C ++,JavaScript,TypeScript；平台中采用了Drools 规则引擎，集成了大量的Opta Planner 优化算法㊁遗传算法㊁启发式算法㊁退火模拟算法㊁禁忌搜索算法等；平台利用Java 平台多解释器(JVM)和Java 生
成的中间码，实现同一套代码在不同平台如Windows,Linux,Unix 等下的重复应用；平台提供了众多的工业应用标准行业包如PDM㊁MES㊁APS㊁WMS㊁MDC㊁仿真等，每个行业包由众多的工业微服务组成，同时利用HBuilderX 强大功能，可快速生成客户需要的各类工业App，提供与IaaS 高度兼容的管理组件㊂
平台提供以下数据的管控措施:
(1)数据监测㊂数据实时展示，可满足对采集点数据实时㊁历史监测业务㊂
(2)数据存储安全策略㊂不同安全级别的数据存储策略，基于私有数据库存储和基于数据安全级别的数据存储㊂
(3)网络资源管控㊂包括自动关闭闲置的资源，根据负载来调节CPU 的频率以降低功耗并提供关于数据中心整体功耗的统计图与机房温度的分布图等来提升能源的管理，并相应地减少浪费㊂
数据库架构如图2所示㊂
图1㊀
平台架构
图2㊀数据库架构
2.2㊀平台管理能力
2.2.1㊀平台具有无感知的底层资源的应用自动化运维能力
㊀㊀通过模板化㊁可视化的应用编排，通过Docker 和KUBERNETES 等容器技术，帮助客户快速自动化部署；提供应用拓扑㊁监控㊁告警㊁日志㊁调用链等能力，保证客户业务不中断㊁滚动升级，帮助客户实现自动化运维㊂2.2.2㊀资源调度分配能力
㊀㊀本研究提供了应用所依赖的从硬件到软件的完整的开发运行环境和资源管理机制，针对系统在资源监控和资源调度方面存在的问题进行数学建模与分析，使用基于负载预测的资源调度机制作为其解决方案，实现平台资源的灵活配置㊁提高资源利用率，并对云控制器㊁资源监控器㊁负载分析器等系统组件进行优化和改进㊂
2.2.3㊀提供标准化的编程框架和服务能力
㊀㊀通过开放性的设计，能够支持多种不同的编程语言㊁技术框架和服务，从而为应用开发人员提供了广泛
的选择，可大大提升开发人员的效率，不断基于标准化㊁自动化和数据化，为PaaS 平台中承载的核心应用提供更加可靠的不间断连续服务[1]㊂
数据的存储与处理是作为基础软件的重要应用单元，是信息基础设施建设的重要组成部分，也是信息
系统的灵魂和关键所在㊂平台可提供关系型数据库㊁非关系型数据库㊁实时数据库等多种类型数据的存储方式㊂同时，在数据处理上采用计算与存储分离㊁冷热数据分离㊁分布式存储等方式，实现数据的负载均衡，提高数据存储及运行的高效性㊂目前，平台通过专业的压力测试可对20000并发数实现无感化运行㊂3　市场应用
㊀㊀该企业工业互联网平台具有广泛的行业适用性，部署快捷，可为工业企业实现数字化转型提供技术支撑㊂某工业企业为提高生产管理水平，提升产品的可靠性，缩短生产周期，提出了利用该工业互联网平台，实施信息化改造㊂结合企业现场情况和实际需求，形成了以下实施方案㊂
3.1㊀实施方案
㊀㊀(1)重新部署实施企业原ERP软件㊂(2)ERP所实现的功能：供应链管理㊁财务票据管理㊁成本管理㊁物流条码管理㊁供应商协同管理等㊂(3)重新部署MES3.0，并为保证信息一体化，并将ERP㊁MES统一实施及二开㊂
(4)实现现有设备的数字化改造，加装各类传感器，实现如温度㊁湿度㊁电量㊁能耗等数据采集，并采用工业总线方式对数据进行采集㊂
(5)统一各信息化系统数据源并划分相关模块功能及定义相关数据接口㊂
(6)实现生产资源的数字化，包括人员㊁设备㊁物料㊁工装㊁载具等，并通过条码㊁RFID㊁视觉识别等技术，实现生产过程的可识别性㊂
(7)通过MES系统实现生产执行情况的记录与反馈，包括车间计划与调度㊁工艺执行与管理㊁生产过程质量管理㊁生产物流管理㊁车间设备管理等功能㊂(8)实现软件与智能检测装备的双向通信与集成㊂3.2㊀实现效果
㊀㊀项目实施前，产品的设计㊁客户下单㊁生产㊁质量管控㊁售后服务的各个环节的产品数据和信息处于孤立状态㊂项目实施后，充分发挥了工业互联网平台的作用㊂上述各个环节均在平台中操作，实现了数据共享，并可实时查询，以无隙㊁互通的方式提升信息的综合利用率㊂
该企业信息化改造项目基于信息一体化平台(集成软件平台)的基础上，全面采用智能制造装备，通过ERP㊁MES㊁质保系统㊁CAA㊁虚拟仿真㊁智能检测台㊁信息安全系统构成的信息一体化平台，与智能制造装备的协同应用，建设高度互联互动的管理及制造系统，实现智能车间的整体规划目标，实现了以下效果㊂3.2.1㊀实现自动排产㊁精准预测交期
㊀㊀项目实施前，在客户合同形成之后，需由市场部人员与生产部门反复沟通，确认库存物料㊁生产排程，这种模式不仅费时㊁费力，而且容易出错㊂项目实施后，客户订单由ERP系统通过自动分析库存物料情况后，将生产指令下达给MES系统,MES系统自动把生产计划下达给生产设备及物流系统，实
现了自动㊁优化㊁动态的排产，大幅提高率生产效能，同时做到了交期的精准预测㊂3.2.2㊀节约大量人力成本
㊀㊀项目实施前，检测台须多人进行干预作业，项目实施后，通过信息化管控及智能检测平台等智能装备的应用，大大减少了操作人员且可满足生产可靠性㊁安全性的要求，节约了大量的人力资源，同时实现了产量倍增㊂
3.2.3㊀大幅减少库存㊁释放库存资金
㊀㊀在公司制造模式实施前，库存情况不清楚，不停采购，严重影响了公司资金周转率㊂项目完成后顺利实现了柔性制造，由此无需再有大量库存品㊂3.2.4㊀有效提升产品合格率㊁进一步确保产品质量㊀㊀由于采用大量智能检测检验装备，并实施了全方位的信息化的质量管控，这使得产品从投料开始㊁到产品的检查㊁测试均形成了全过程的数据链，有利于分析并及时解决质量问题㊂在以上综合方案实施之后，产品质量得到了保证㊂
3.2.5㊀实现能源有效管控
㊀㊀项目实施前，能源的管控处于人工管控状态，不能有效地㊁科学地管理和利用能源，从而造成能源浪费㊂项目实施后，采用的传感及检测技术，对生产㊁办公等能源消耗进行了实时采集和动态调整，有效地降低了能耗㊂4㊀应用场景
㊀㊀平台是工业互联网的中枢，也是资源高效配置的核心[2]㊂工业互联网平台围绕生产运营中各要素进行数字化建模，可实现信息化系统间以及信息化与智能装备间的数据集成与共享，构建端到端的业务流程体系㊂通过生产过程中，对各设备进行数据采集并以数据驱动的方式建立车间级的数字孪生系统，形成企业的数据资产，并通过BI数据分析系统对数据资产进行汇聚㊁处理㊁加工㊂根据不同业务部门对数据资产进行多维度㊁多角度的分析，挖掘数据的价值，为企业决策提供支撑㊂工业互联网平台可以在以下场景为企业发展进行赋能㊂
4.1㊀生产过程场景
㊀㊀在工业生产方面，工业互联网平台针对生产车间的工业设备，进行实时数据采集，并对采集到的物料数据㊁工艺数据㊁质量数据等进行分析，将分析结果再次反馈给生产过程，从而选择最佳生产方案，实现工业生产的全链条优化[3]㊂
4.2㊀资源配置场景
㊀㊀在生产资源配置方面，企业的订单数据㊁物料数据㊁库存数据可通过工业互联网平台进行汇聚，并优化出合适的资源配置方案，提供给设计端㊁生产端㊁仓库端㊂在协同设计㊁协同采购㊁协同生产等生产资源配置与协同场景方面，实现最大价值㊂
4.3㊀产品生命周期管理场景
㊀㊀在产品生命周期管理方面，工业互联网平台采集工业产品的设计㊁采购㊁生产㊁营销㊁物流㊁运行和维修等全生命周期数据，通过对这些数据进行实时监控和集成分析，追踪产品动态并不断优化产品质量，为产品信息追溯㊁产品全程运输和产品优化设计等产品生命周期管理场景提供保障㊂
5㊀面临挑战
5.1㊀平台基础性能力不足
㊀㊀单个工厂内往往存在大量的异构设备，标准协议各不相同㊂面对复杂的设备连接情况，平台间 数据孤岛 ㊁算法库与模型库缺乏等问题仍然存在，还未能实现系统㊁数据㊁算法模型及应用的集成与统一管理㊂另外，平台基础工业软件能力不足，仅有少数平台具备简
单的建模工具，绝大多数平台未将建模集成至平台㊂5.2㊀跨界能力偏弱
㊀㊀跨行业跨领域的工业互联网平台对企业的行业知识㊁工具和模型的供给能力要求很高，需要企业具备一整套的技术解决方案，全面进行设备连接㊁数据采集和分析㊁平台维护等㊂目前来看，大部分工厂还集中在企业级的工业互联网平台研发建设阶段，跨行业跨领域的工业互联网平台还有待大量的行业知识沉淀和核心技术攻关㊂
5.3㊀数据价值利用不足
㊀㊀构建基于海量工业大数据分析体系是工业互联网区别于传统数字化㊁网络化㊁智能化解决方案的最重要特征㊂在企业研发㊁生产㊁配送㊁库存等环节，工业互联网平台可以采集到大量数据，但是面对大量数据，缺乏有效的数据分析，还没有太多的场景利用，数据价值未能得到充分体现㊂未能从整体上形成场景化应用解决方案，工业互联网平台应用水平较低㊂
6㊀相关建议
6.1㊀建设技术中台
㊀㊀基于云原生微服务技术，提供主流微服务框架和完整的服务治理能力，提供IaaS基础资源的多云适配和接入，屏蔽底层基础资源位置等差异，实现基础资源跨域共享与调度㊂按照弹性伸缩轻松应对业务变化，支持按照多种弹性伸缩策略(如时间策略㊁资源和业务指标策略)，自动判断㊁快速触发云应用/服务的弹性伸缩，以便轻松平滑地应对各种业务变化㊂建设一站式运维平台，融入AIOps理念，提升运维管理效率，保证业务的稳定性㊂
本研究通过无侵入接入技术和 管㊁诊㊁治 的服务体系，帮助用户以微服务的方式快速构建稳定㊁可靠㊁弹性的分布式应用，彻底解决系统㊁数据㊁算法模型及应用的集成与统一管理等问题㊂6.2㊀引入 低代码 平台
㊀㊀本研究将低代码平台贯彻到数据生产加工利用的主要过程，通过向导式配置化数据采集㊁可视化指标标签配置生成㊁自动化智能化数据挖掘建模，模板化可视化数据分析㊂本研究让更多需求人员㊁业务人员能简单㊁快速㊁便捷地构建工业企业级生产应用，提升端到端的效率，创建更大的价值㊂通过 低代码 ，平台完成智能数据精炼㊁数据资产沉淀和数据服务共享，助力客户加速数据利用，提升数据价值，为工业企业数字化转型注智赋能㊂
6.3㊀构建数据工厂
㊀㊀数据工厂围绕企业数据生产加工利用的全过程，以用户为中心提供从数据标准设计，数据集成汇聚，数据开发治理，数据资产管理，价值数据应用，数据运维管理的智能化㊁便捷化全栈数据服务能力，依托 数据工厂 帮助工业企业业务数据资源汇聚，实现数据统一管理㊁数据资产沉淀共享，避免重复开发，提升用数效率，发挥数据价值，赋能生产经营㊂分角打造覆盖规划设计㊁采集汇聚㊁开发治理㊁资产沉淀㊁分析利用㊁运维管理的数据治理智能化全流程的一站式数据工厂，通过流程指引㊁智能加强㊁分工协作，完成智能数据精炼㊁数据资产沉淀和数据价值利用㊂
7㊀结语
㊀㊀新一代信息技术的应用不断加快工业互联网发展，平台建设是工业互联网的关键核心，加大工业互联网平台推广应用力度，将大幅提升企业信息化水平，进一步降低企业数字化转型的门槛，对企业
在协同生产㊁产品溯源等多方面起到帮助作用㊂平台发展对工业互联网的支撑作用日益明显，将带来工业经济发展新的变革，形成智能化发展的新业态和新模式，是深化 互联网+先进制造业 的重要基石，也是推进地区发展的有力基础㊂
[参考文献]
[1]宋雪，董梁.智能化视频云运行监控中心研究[J].警察技术,2021(3):58-60.
[2]王静静.工业互联网平台发展的制约因素与推进策略[J].中小企业管理与科技,2022(3):132-134.
[3]周志勇，任涛林，孙明，等.工业互联网平台体系架构及应用研究[J].中国仪器仪表,2021(6):45-50.
(编辑㊀王永超) Industrial internet platform empower industrial enterprises research on the mechanism of high quality development:taking an enterprise as an example
Yang Minzhi
(Jiangning District Enterprise Service Center in Nanjing,Nanjing211100,China) Abstract:As an important part of promoting the development of digital economy,industrial Internet is a key grip for enterprises to improve quality and increase efficiency.It can improve the digital development of indust
rial enterprises in a wider,deeper and higher level,accelerate the transformation of old and new dynamics,and provide a solid foundation for the high-quality development of industrial economy.An industrial Internet platform is used as an example in this paper to analyze the role of industrial Internet platforms in empowering the development of the real economy and put forward relevant suggestions to promote the development of industrial Internet.
Key words:industrial internet platform;industrial enterprises;data analysis

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