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【物聯網】工業互聯網八大行業深度解析

2020-05-21

2017年以來,工業互聯網應用范圍和深度不斷擴展,場景已覆蓋產品、資產、生產線、商業、企業間等全要素、全價值鏈和全產業鏈,企業加速大規模實施的工業互聯網項目急劇增加了投入產出風險,也加劇了技術融合的復雜性、維護難度和持續性經費保障。

輕工家電行業工業互聯網

1、行業基本情況及生產特點

家電業是中國民族企業的驕傲,是中國市場上少數幾個有定價權的行業?!笆濉睍r期,中國家電業取得了長足的發展與進步。

2015 年,家電業規模以上企業總數 2702 個,家電業的從業人員在 2011 年峰值時期一度達到超過 137 萬人。隨著工業自動化水平迅速升級,機器換人日益普遍,生產效率提升,用工人數逐年下降。近年全行業減員增效繼續,主流企業減員幅度約 5%~8%,全行業接近 5%,2015 年全行業從業人員約 115 萬人。2016 年,家電業完成主營業務收入 1.46 萬億元,比上年同期增長 3.78%?!笆濉睍r期,家電業經濟效益始終保持高于主營業務收入的增長速度,經濟效益明顯提升,轉型升級成效顯著。

整個家電行業運行特點體現在以下 5 方面:1、產業結構迅速升級;2、二是研制投入加快,企業自主創新能力大幅提高。3、運營模式不斷創新,線上渠道快速增長。4、制造技術加速升級。5、家電智能化趨勢明顯。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

家電行業發展到現在,隨著新一代信息技術的不斷成熟和應用以及新的商業模式的成功演變,行業產品對工業互聯網有著以下幾點需求:

1、產品智能化需求。通過硬件的升級和軟件技術完成整合、互聯,使各種智能產品互聯互通,并依托云計算和大數據實現人和產品之間、產品與產品之間的交互,最終構建一體化智慧家庭,為消費者提供個性化、貼心的管家服務。

2、廣泛聯結的需求。智能家電的互聯互通包括智能冰箱、洗衣機、電視、空調等各類家電產品能夠通過互聯網相互聯接,包括通過移動互聯網、PC 互聯網對其進行整體控制與管理,并且家電產品自身與電網、放置的物品、使用者等能夠物物相聯,通過智能感知,達成人們追求的低碳、健康、舒適、便捷的生活方式。

3、大數據挖掘應用的需求。數字經濟是一個以數據驅動的滿足消費者新需求的時代,移動化、數字化、社會媒體、物聯網技術、云計算、人工智能捆綁發力引發的技術趨勢,徹底顛覆了人們的生活和消費方式,用戶需求變得更加個性化,用戶表達的社交平臺更多,用戶活躍度顯著提升,用戶需求數據變得可視化與量化,消費者從以前被動接受服務的角色逆轉成為需求的主動提出者。

4、用戶參與全流程交互和體驗的需求。大部分家電行業產品的最終用戶是消費者,消費者的使用體驗和對產品的評價將直接影響家電產品的市場生命力。家電產品全生命周期中的兩大場景將對工業互聯網有著迫切的需求。

工程機械行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

工程機械行業屬于技術密集、勞動密集、資本密集型的行業。在裝備工業中占有舉足輕重的地位,工程機械的發展與國民經濟密切相關。在國家宏觀經濟政策的調控下,近年來我國工程機械制造行業發展迅速,形成了國營民營企業齊頭并進的良好競爭關系與發展局面。

在近兩年,受到金融政策、項目開工和市場飽和度等多種因素的影響,中國工程機械行業傳統行業正在擺脫低迷萎縮的局面進入新常態,更多的企業加強對制造業智能化產品的研究,以通過技術革新向市場發起挑戰,開辟新的市場?!爸悄苤圃臁闭蔀橐慌袊圃鞓I企業發展的新方向。體現在如下幾個方面:

1、工程機械行業逐漸復蘇,回歸平穩增長。2016 年,在經歷了連續多年的市場需求不足,產銷量持續下降,企業經營難度不斷加大的背景下,行業企業克服外部環境帶來的困難,堅定信心,積極應對,實現了工程機械行業穩中向好。工程機械主要產品在經歷了上半年的慣性下滑之后,下半年市場需求逐漸增加,部分產品出現了淡季熱銷的局面。

2、扎實推進國際化,“走出去”實現新突破。我國工程機械行業在前幾年海外投資快速發展基礎上,繼續實施國際化發展戰略,進一步深耕國際市場,海外事業進一步取得實效,重點國家海外銷售出現明顯增長,海外工廠經濟效益水平明顯改善。

3、產業進一步實施轉型升級,科技創新不斷向前發展,高端設備不斷取得新成果。工程機械行業在近幾年的徘徊中,眾多企業開始了求新求變求轉型之路,從苦練內功開始,努力尋求低迷市場中的機遇,全面貫徹實施《工程機械行業“十三五”發展規劃》,在推進轉型升級方面取得重大進展,高端新型裝備創新發展出現新亮點。

工程機械企業的生產模式是典型的離散制造模式,生產的主要特點是:離散為主、流程為輔、裝配為重點。工程機械企業普遍面臨三個方面問題:

1、工程機械行業企業生產物流效率低下。絕大多數工程機械制造企業的生產特點是產品由多種零部件構成,再將制成的零部件組裝總裝為成品,在這個過程中,各零部件的加工生產過程相互獨立,互不配合,生產工藝及過程離散,生產環節不能有效的銜接,造成了各生產環節的庫存積壓。

2、工程機械企業管理普遍存在諸多問題。離散制造模式的特點是:產品品種多,生產批量小,每批次產品復雜,生產周期長,大型設備單臺套生產周期長達半年甚至一年;工藝復雜,組織生產難度大,既有自己組織生產,又有大量采購,還有很多外協加工。大多數工程機械企業普遍存在由于計劃、管理不善,造成的庫存在制品儲備高,流動資金占用大,不能準時交貨等問題。

3、智能化已成為工程機械行業的主要趨勢和方向發展。隨著工業轉型升級需求釋放、生產力成本上升等問題的凸顯,再加上科技進步后的工業機器人性價比臨近拐點,接受度漸增,工業機器人在不少領域已隱隱形成替代人工的趨勢,而在工程機械行業這一趨勢同樣適用,智能化已成為工程機械行業的主要趨勢和方向發展。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

一是提升生產過程智能制造水平,提高裝備核心零部件生產效率與質量穩定性。核心自主研制零部件是產品功能、安全的重要保障,如何通過產線的互聯改造、智能控制、大數據分析,縮短核心零部件新產品研制周期、有效降低不良品率、提升生產效率,提高設備能源利用水平,成為當務之急。

二是實現人、機、料、管理流程、管理系統的廣泛互聯,提高流程效率,降低運營成本。隨著企業全球化業務的發展和產品市場占有率的提高,產品的種類越來越多,客戶對產品的個性化定制需求越來越廣泛,零部件種類和供應渠道也越來越多,物流模式越來越復雜,如何實現跨業務模塊的流程優化、多信息化平臺的高效集成應用,公司與客戶、代理商、供應商、第三方物流公司之間的橫向端對端集成,其需求越來越迫切。

三是高度離散場景下,用戶個性定制化需求不斷增加。對于復雜的工程機械等大宗型產品如何有效的基于用戶的需求研發設計,如何高效的將客戶的需求轉換成可供生產使用的制造工藝技術文件,以及如何在有限的成本范圍內快速的交付小批定制化產品,是工程機械行業面臨的新命題。

四是智能化服務能力提升是實現工程機械可持續發展的必要前提。裝備制造廠商在主機市場漸趨飽和的環境下,實現企業可持續發展,必須嚴格控制主機故障率,延長設備服役時間,降低工廠生產設備及工程機械產品能耗。而運用大數據分析、互聯網、物聯網等手段,加強服務全生命周期管理,促進主機合理使用及設備殘值再利用,完全符合市場、政府導向及環境需求。

未來以企業為主導的產業互聯網蓬勃興起,以物聯網、大數據、云計算為代表的信息技術深化應用,將成為改造、提升工程機械產業的強大力量。隨著互聯網及信息技術的飛速發展,讓以工程機械企業為代表的傳統工業企業感覺到轉型升級實乃燃眉之急。只有充分借助大數據、物聯網、信息化等數字化技術,在產業互聯網的熱潮中,幫助企業深度挖掘潛在用戶,有效進行全網布局,才能降低企業運營成本,提升企業綜合實力。

電子信息行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

電子信息產品是指涉及電子信息的采集、獲取、處理或控制方面的電子產品,如電子元器件、電子信息材料、手機、電腦、視聽產品、網絡及通信設備等。電子信息產品屬于知識、技術密集型產品,其科技含量較高;產品注重質量、節能和環保,并遵循行業標準及國際標準;產品競爭激烈,升級換代迅速。

中國電子信息產業是經濟總體中的朝陽行業,總體規模位居世界第二,僅次于美國。中國在手機、電腦、網絡通信設備及產品方面世界總量第一,并在固定電話、移動電話和互聯網的用戶數量上領先全世界,同時擁有全球最大的信息通訊網絡。

2017 年 9 月,工信部發布《中國電子信息產業綜合發展指數研究報告》,該報告顯示,2016 年中國電子信息產業主營業務收入達到 17 萬億元,是 2012 年的 1.55 倍,年均增速 11.6%;2016 年電子信息產業利潤總額達到 1.3 萬億元,是 2012 年的 1.89 倍,年均增速 17.3%。

電子信息產品細分種類眾多,產品間差異大,不同產品其制造工藝過程不盡相同,但一般都遵循模塊化設計與模塊化生產制造理念,涵蓋模組、部件到整機的生產全流程。電子信息產品制造一般工藝流程如下圖。


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▲電子信息產品制造工藝流程

一般工廠根據產品生產訂單量、產品生命周期、工藝過程特點等因素,綜合考慮生產效率及投資效益,確定產品生產制造模式的基礎上建設產品生產線。整體上看,電子信息產品制造呈現出 3 種不同的制造模式:面向大規模產品的流水線制造模式、面向訂單拉動產品的單元生產制造模式、面向單一高價值產品的手工生產制造模式。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

工業互聯網是由智能機器、網絡、工業互聯網平臺及應用等構成的系統,能夠實現機器與機器、機器與人、人與人之間的全面連接與交互。這種互聯不僅是數據信息流的簡單傳遞,而是融合了智能硬件、大數據、機器學習與知識發現等技術,使單一機器、部分關鍵環節的智能控制延伸至生產全過程。工業互聯網為生產數字化、網絡化、智能化發展提供支撐,是實現智能制造的關鍵基礎,也是生產制造發展的新階段。

傳統電子信息產品制造中自動化生產、單元生產、手工生產方式與工業互聯網相結合,將通信信息技術與電子信息產品制造相融合,實現機器設備健康管理、人機一體化協同作業、生產過程質量追溯、產品生命周期質量管理,從而優化對裝備和資源的使用,推動生產和運營的智能化,創造新的經濟成效和社會價值。

鋼鐵行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

鋼鐵制造過程流程長、工序多,既包括高溫、周期不等的化學變化工藝過程(冶煉),又包括高速、負荷瞬變的物理形變工藝過程(軋鋼),是典型的混合型制造流程,制造裝備種類繁多、工藝過程極為復雜。經過上千年的演變和發展,形成了現代化的制造工藝流程,高度自動化的產線裝備,基于大規模、標準化的制造過程管理體系,可以有效發揮裝備產能,實現效益最大化并降低成本。

自上世紀 90 年代以來,我國鋼鐵工業取得了長足的進步,體現在先進工藝生產可視、可控、可追溯裝備的基礎上,鋼鐵企業在整體自動化和信息化建設方面投入了大量的資源,積累了非常多的信息資產。盡管面臨著產能過剩、結構失衡,能源環境等巨大壓力,總體上,在實現企業管理的物流、信息流、資金流同步方面取得了顯著的進步,有效的支撐了整體行業制造水平和能力的提升。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

消費者的偏好從注重質量、價格(成本)的二維模式向注重質量、性價比、個性化需求、快速響應的四維模式轉變。制造者尚未很好的解決產品質量、產品價值問題,而伴隨互聯網發展,企業同時面對新的挑戰:個性化需求、快速響應服務。

鋼鐵制造裝備的大型化是高效率、低成本的基礎,目前尚無顛覆性的制造工藝創新以改變現狀,通過提升制造管理的柔性來適應日益快速變化的用戶需求,就顯得極為迫切。,有必要找到一種方式和手段,能夠在“鋼鐵制造大規模、標準化”固有本質和“小批量、多品種”的新特征之
間找到一種平衡,從而既滿足用戶的需求,又使得制造企業可以獲利,在價值鏈上公平地共享價值。而這主要是通過“軟實力”來實現,除了服務領域的提升之外,最重要的是制造組織管理的智能化,即:通過軟的手段來解決上述問題。工業互聯網是一個有效的技術手段。

高端裝備行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

高端裝備制造行業是我國戰略性新興產業的重要組成部分,是裝備制造產業中技術密集度最高的產業,處于產業鏈的核心部位,屬于知識技術密集型、多學科多領域交叉行業,具有很強的競爭力。目前,我國高端裝備制造業水平大幅度提升,一批重大裝備和技術成果不斷涌現,正穩步向自動化、數字化、集成化、網絡化和智能化發展。

根據國務院 2010 年出臺的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》,高端裝備制造業主要包括航空產業、衛星及應用產業、軌道交通裝備業、海洋工程裝備以及智能制造裝備五個細分領域。

高端裝備制造行業,主要有以下特點:

1、產品的技術含量特別高。高端裝備的研發設計環節非常復雜,往往會涉及多個專業(甚至數十個專業)、大量的研發人員在線協同,每個專業都有不同的研發設計軟件。在產品設計階段,不僅要利用許多高精密的設計工具實現功能的設計,還需要模擬實際運行過程中的各種外部條件,對設備進行模擬;同時,還需要結合生產過程中積累起來的質量記錄,優化產品的面向生產的設計能力。

2、生產過程特別復雜。雖然屬于離散制造,但高端裝備制造的生產過程同傳統的離散制造卻又有很多的不同。高端裝備制造動輒會有數千種零部件,無論是在原材料還是在生產工序上,都提出了非常高的要求。一方面,在供應鏈管理上,既要求盡量采用靈活的零部件管理來降低運營成本,又需要保證交付的速度;另一方面,設備的運維、不同水平人員的調配,都要求生產任務需要根據不同實際情況實時進行調整。

3、產品的價值高、生命周期長。高端裝備的產品單價非常高,從數十萬到數十億不等,工業機器人的單價在數十萬到數百萬之間,發電設備的單價則達到數千萬,飛機、衛星的單價則高達數億、數十億;產品的壽命很長,一般都超過5 年,甚至達到 20-30 年,或者更長時間。因此,對高端裝備提供全生命周期的遠程售后維護,非常有意義,不僅可以為高端裝備的使用方提供了智能化的產品維護,而且可以為高端裝備的生產企業提供新的收入來源。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

根據高端裝備制造行業的特點,對工業互聯網實施的業務需求也非常明確,主要是以下 3 點。

1、在產品的研發設計階段,實現涉及多專業的高效協同研發。

2、在產品的生產制造階段,實現復雜生產過程的管理,有效提升產品的生產質量。

3、在產品的售后階段,通過工業大數據的技術應用,進行服務化延伸,提供覆蓋高端裝備全生命周期的遠程智能維護。

建筑行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

建筑業是國民經濟的支柱產業、民生產業和基礎產業,是中國最具有全球競爭力的行業??v觀建筑業的發展歷程,其建造的過程性、建設周期長、資金投入大、項目地點分散、多展業、多關系方、流動性強等特點,大大增加了工業化和數字化運營和管理的難度。以智能化為核心,以技術創新為動力,以工業化為手段,融合互聯網技術和傳統建筑工程建造技術的新型建筑產業正在逐步興起。體現在以下五個方面:

1、深化改革發展。2017 年,國家相繼發布了《關于促進建筑業持續健康發展的意見》和《建筑業發展“十三五”規劃》,為今后一段時期建筑業的改革發展指明了方向。

2、加快轉型升級。以綠色發展為理念,以技術創新為引領,以工業化生產方式為手段,以設計標準化、構件部品化、施工裝配化、管理信息化、服務定制化為特征,整合投資、設計、生產、施工、運維、更新、回收等整個產業鏈,實現建筑產品節能、環保、全生命周期價值最大化的可持續發展,全面深入地推動綠色建筑、裝配式建筑、超低能耗被動式建筑發展等以及推廣綠色施工、綜合管廊等實踐。

3、加速科技跨越。建筑理念的發展推動了技術的進步,信息技術、互聯網技術和智能技術逐步進入建筑產業,自動繪圖、協同設計平臺、BIM 技術和 3D 打印等技術在建筑設計領域已普遍使用,并成為必不可少的工具。

4、模塊化裝配式建筑漸成產業主導。裝配式建筑區分于傳統的建筑方式,是將建筑所需要的墻體、疊合板等 PC 構件在工廠按標準生產好后,直接運輸至現場進行施工裝配,實現了從“建造”到“制造”的轉變,具有提高施工質量和效率、環境友好、縮短工期、提高施工安全等優勢。

5、建筑企業“走出去”的步伐加快?!耙粠б宦贰眹覒鹇猿蔀閹又袊ㄖ髽I加大海外投資的主要驅動因素,為企業走出國門提供了重大發展機遇。

2、 行業對工業互聯網實施的業務需求

根據建筑產業的特點和發展趨勢,對工業互聯網實施的業務需求非常明確,主要是以下四點:

1、日益增長的大規模個性化定制需求。

2、全產業鏈協同網絡的需要。

3、從線上虛擬建造到線下智能建造的建筑全生命周期需要。

4、建筑產業全球化的需求。

船舶行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

海洋工程裝備和高技術船舶已被“中國制造 2025”明確列為國家十大重點發展領域之一,其產業鏈覆蓋廣、規模大、水平高,優勢產品地位突出,集聚發展態勢明顯,行業工業互聯網發展對區域經濟帶動明顯。

船舶產品典型特征是零件數量級大、主尺度大、生命周期長,以大型豪華郵輪為例,其零件數超過 2500 萬個,長度超過 350 米、船寬大于 60 米、高大于70 米、噸位超過 20 萬噸。一般從設計到交付、保修期維護,全船壽命一般 10年至 30 年,中間需經歷多次大修。

船舶制造業是海洋工程領域的重點支柱產業,中國船舶制造的體量大,造船三大指標國際市場份額均位居世界第一,2017 年,全國造船完工量為 4268 萬載重噸;承接新船訂單量為 3373 萬載重噸,手持船舶訂單量為 8723 萬載重噸,分別占全球總量的 41.9%、45.5%和 44.6%。

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

隨著企業全球化業務的發展,船東對船舶產品的個性化定制要求越來越廣泛,船用設備物資的種類和供應渠道也越來越多,物流模式越來越復雜,如何實現跨業務模塊的流程優化、多信息化平臺的高效集成應用,船企與船東、供應商、第三方物流公司之間的橫向端對端集成,其要求越來越迫切。

船舶行業對工業互聯網平臺的需求是面向全流程的整體頂層解決方案,主要包括以下幾點:首先,船舶工業企業需要通過工業互聯網平臺應用,加速船舶智能制造的實現。其次,船舶工業企業需要通過物聯建設及邊緣應用,打通現場層數據瓶頸,有效合理組織生產。最后,船舶工業企業需要通過供應鏈協同應用,提高上下游信息共享水平,催生新型產業和新型制造模式。

電力行業工業互聯網實踐

1、行業基本情況及生產特點

電力行業是國民經濟基礎行業之一,電力產品在人們社會生活中的特殊地位,往往使其生產、傳輸、供應和服務的及時性、可靠性具有極強的經濟意義,有時甚至具有某種程度的政治、軍事意義。因此,電力企業的管理也被賦予了高度的可靠性和保密性。

電力企業生產過程中不僅有信息流與物質流,還包括了連續的能源流,而且伴隨復雜的物理化學反應,物質和能源的轉化和傳遞等過程。因此電力行業是一個非常復雜的工業行業,其生產工藝目標往往不能以獨立的數據形式實現直接控制。電力工業有以下幾大特點:

  1. 電力產品生產、銷售和使用一體化;

  2. 企業內外存在復雜的原輔料供求關系;

  3. 電力行業在不斷的改革當中;

2、行業對工業互聯網實施的業務需求

當前,我國電力企業在不同程度上實現了數字化和智能化,但數字化、智能化的程度與實際要求還存在一些差距,未來的發展需要不斷與云計算、大數據和物聯網、人工智能等先進技術相互整合,促進電力企業的進一步轉型升級。其主要表現在以下幾方面:

1、 設備運行的安全預警,保證電力設備的安全運行;

2、 設備故障診斷,實現發電和電網設備檢修、維護指導;

3、提升節能降耗水平;

4、智能化生產;

5、協同運營管理。

工業互聯網是結構性的、蛙跳式、融合式的戰略技術,它改變的是工業基礎設施,而不是表面應用。它帶來的是技術革命,而不是技術漸進。盡管每個垂直行業和企業投資及啟用工業互聯網的目的、場景不盡相同,但是它們實施路徑的邏輯和步驟是相似的,它們的試錯成本和經驗是可以共享的。企業在實施工業互聯網的同時會面臨大量投資風險和技術融合難點,也可能遭遇失敗和倒退,但是“創造性破壞”會讓每一個工業互聯網的先行實施企業在新一輪的工業轉型中前進更快、跳躍更高、離成功更近。

本文作者:Zero

本文來自:“人工智能產業鏈聯盟公眾號


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