自通用电气“工业互联网”,德国工业4.0及中国制造2025之后,建设工业互联网、实现智能制造的热度居高不下。在近些年的工业市场上,有许多厂商“紧跟热点”,凭借同一个产品或解决方案,在工业互联网概念大热的时候宣称自己是工业互联网先驱者,在智能制造风靡的时候又将相同的产品变更定位,自诩智能制造实干家。

自通用电气“工业互联网”,德国工业4.0及中国制造2025之后,建设工业互联网、实现智能制造的热度居高不下。在近些年的工业市场上,有许多厂商“紧跟热点”,凭借同一个产品或解决方案,在工业互联网概念大热的时候宣称自己是工业互联网先驱者,在智能制造风靡的时候又将相同的产品变更定位,自诩智能制造实干家。这种蹭热度的行为容易造成行业乱象,让工业企业及其他市场主体混淆基本概念,导致决策失误。因此,了解智能制造和工业互联网的区别与联系对制造业的转型发展至关重要。

一、 智能制造与工业互联网的区别

1、概论

1.1 工业互联网

工业互联网(Industrial Internet)是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。其本质是通过开放的、全球化的网络将人、数据和机器连接起来,具体而言,是通过工业互联网平台将设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接和融合起来,高效共享工业经济中的各种要素资源,从而通过自动化、智能化的生产方式降低成本、增加效率,帮助制造业延长产业链,推动制造业转型发展。

工业互联网是产业互联网的子集,产业互联网包含信息技术与诸如金融、通信、教育等多个产业的融合,工业互联网是产业互联网在工业垂直领域的展现。

1.2 智能制造

根据工业互联网产业联盟发布的《工业互联网术语与定义》,智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,能够在制造过程中进行智能活动,进行分析、推理、判断、构思和决策等,延伸或部分地取代人类专家在制造环节中的脑力劳动,更新了制造自动化的概念,将其扩展到柔性化、智能化和高度集成化。而智能制造技术是指贯穿应用于整个制造企业子系统涉及的新设备、新材料、新工艺、新技术等,目前炙手可热的3D打印、石墨烯、虚拟现实等都属于这一范畴。

2、核心特征

2.1 工业互联网

智能机器:以崭新的方法将现实世界中的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序连接起来。

高级分析:使用基于物理的分析法、预测算法、自动化和材料科学,电气工程及其他关键学科的深厚专业知识来理解机器与大型系统的运作方式。

工作人员:建立员工之间的实时连接,连接各种工作场所的人员,以支持更为智能的设计、操作、维护以及高质量的服务与安全保障。

2.2 智能制造系统

自律能力:即搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。强有力的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。

人机一体化:智能制造系统是人机一体化智能系统,突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能机器的配合下,更好地发挥出人的潜能,使人机之间相互协作、相辅相成。

虚拟现实技术:虚拟现实技术(Virtual Reality)能拟实制造过程和未来的产品,从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。这种人机结合的新一代智能界面,是智能制造的一个显著特征。

自组织超柔性:智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要,自行组成一种最佳结构,其柔性不仅突出在运行方式上,而且突出在结构形式上,所以称这种柔性为超柔性,如同一群人类专家组成的群体,具有生物特征。

学习与维护:智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能。同时,在运行过程中自行故障诊断,并具备对故障自行排除、自行维护的能力,能够自我优化并适应各种复杂的环境。

3、作用与价值

工业互联网侧重基于数据资产的智慧服务,将互联网技术和思维模式引入到工业的生产组织当中去,使得日常生产中的海量数据信息传递、集成、挖掘成为可能,主要由工业平台为企业提供定制化的服务,帮助企业上云。智能制造侧重于工业制造,是信息技术与制造技术的深度融合和集成,通过对市场用户的数据收集,优化制造产业链过程,最大程度提升效率,提高生产的灵活性和高质量,实现工厂智能自动化,是全球工业的终极目标。

二、智能制造与工业互联网的联系

1、工业互联网是智能制造的基础

智能制造与工业互联网有着紧密的联系,智能制造的实现主要依托两方面的基础能力。一是工业制造技术,包括先进装备、先进的材料和先进的工艺等,是决定制造边界与制造能力的根本;二是工业互联网,包括智能传感控制软、硬件、新型工业网络、工业大数据平台等综合信息技术要素,是充分发挥工业装备、工艺和材料潜能,提高生产效率、优化资源配置效率、创造差异化产品和实现服务增值的关键。因此,工业互联网是智能制造的关键基础,为其变革提供了必须的共性基础设施和能力,同时也可以用于支撑其它产业的智能化发展。

从智能制造的一般框架(见图2)可以看出,智能制造是侧重于生产制造环节的,致力于产品全生命周期的数字化与智能化。

智能制造的基础是生产和产品数据的采集、传输、处理、分析及应用,上述数据操作需要一个端到端的网络平台作为管道和载体,这个网络平台就是工业互联网,在结构上位于产线级和车间级之间。

2、智能制造与工业互联网相辅相成,相互促进

2.1 工业互联网助力智能制造

从能力供给角度讲,工业互联网主要通过五大技术来支持实现智能制造,包括工业软件技术、工业网络技术、工业平台技术、工业安全技术、工业智能技术。

工业软件:实现云化和APP化部署,消除信息孤岛,实现数据的自由流通。

工业网络:连接人、机、物、法、环、料等生产要素,实现全生产链、全价值链的互联互通。

工业平台:实现端到端的数据采集、处理和分析,在形态上包括边缘平台、云平台等。

工业安全:设备、网络、平台、数据等的安全保障,为智能制造提供安全防护系统。

工业智能:实现全生产链、全价值链的数据的深度应用,优化生产流程,完善服务体系的必要手段。

网络、数据、安全是工业互联网的重要内容,网络支撑工业系统互联和工业数据交换,数据驱动工业智能化,安全保障网络与数据在工业中的应用,同时,工业互联网反馈的应用效果能够优化智能制造的设计,进而促进企业通过智能制造实现业务目标。

2.2 智能制造推动工业互联网升级

智能制造中的工业互联网强调构建从设备端到边缘端再到云端的全栈式的平台和网络的能力。智能制造的数字化、网络化、智能化程度取决上云的数据维度和数量、质量,同时影响工业互联网服务的产业宽度和深度。

与传统互联网相比,工业互联网致力于通过生产要素的互联互通形成全面的数据驱动智能制造,在这个过程中,工业互联网自身也演进并构建出面向智能制造的三大优化闭环。其一,设备运行优化的闭环,基于对设备数据、生产数据的实时感知和边缘计算,实现设备的动态优化调整,构建智能机器和柔性产线;其二,生产运营优化的闭环,基于信息系统数据、制造执行系统数据、控制系统数据等的集成处理和大数据建模分析,实现生产运营管理的动态优化调整,形成各种场景下的智能生产模式;其三,面向企业协同、用户交互和产品服务优化的闭环,基于供应链数据、用户需求数据、产品服务数据等的综合集成和分析,实现企业资源组织和商业活动的创新,形成网络化协同,个性化定制,服务化延伸等新模式。

三、总结

总体而言,智能制造与工业互联网都属于先进工业范畴的理念,既互有联系,也各不相同。智能制造源于人工智能的研究,是人工智能与制造技术的融合,是制造技术发展,特别是制造信息技术发展的必然,也是自动化和集成技术纵深发展的结果。工业互联网是工业与互联网结合的产物,整合了工业革命和网络革命的优势。

智能制造是制造业追求实现的结果与目标,致力于实现整个制造业价值链的智能化,是一个长期的过程,需要先实现制造的自动化、信息化,再借助数字化、网络化、最终走向智能化,也是工业互联网落地的方式之一。而工业互联网是实现智能制造的发展模式和有效途径,是传统工业变革的一种工具,也是智能制造的关键基础设施,或者说关键的使能技术,工业互联网是工业企业数字化转型的核心生产要素和推动力,智能制造需要借助工业互联网打造全新的工业生态系统。

随着技术的不断深化,未来,会有更多的企业借助工业互联网实现智能化生产,工业互联网与智能制造的结合将帮助更多企业迈向新的发展阶段,在愈加激烈的市场竞争中占据优势地位。