工業互聯網加快重點行業運用

西安法士特高智新公司變速器零件數字化生產線生產現場。 新華社記者 劉 瀟攝

日前，第三屆中國工業互聯網大賽在杭州閉幕，共吸引了1942支團隊、6500餘名選手參賽，挖掘出了一批技術先進、成效顯著、可複製推廣的行業級解決方案。

“大賽的舉辦加快了工業互聯網在汽車、鋼鐵、電力、新能源裝備製造等重點行業的普及應用。”中國工業互聯網研究院智能化研究所副所長顧維璽認為，作為新型基礎設施、應用模式和工業生態，工業互聯網既是新一輪科技革命和產業變革的關鍵驅動，也是製造業數字化轉型、高質量發展的強勁動能。

解決行業痛點

“本屆大賽圍繞製造業數字化轉型的痛點難點問題，結合行業實際和創新發展需要，搭建了成果展示平台、交流合作平台以及資源共享平台。”國家工業信息安全發展研究中心黨委副書記、主任趙岩說。

工業企業設備維護往往需要花費大量資金，發現故障主要依靠工作人員對裝備聲音、振動和溫度的感知經驗，難以發現早期故障。此外，工業裝備大多運行在山上、井下、高溫、高噪聲等條件較為惡劣的場景，非常不利於人工作業。

針對上述問題，北京華控智加科技有限公司研發了基於機器指紋的多維信息融合工業設備健康畫像和預測性維護系統，能夠實時采集設備核心部件的聲音、振動、溫度等信號，融合識別結果和工況數據，構建裝備畫像模型和能耗預測模型，實現工業設備故障的超早期診斷、預測性維護和智能化運行，使生產過程達到安全、節能、減排、增效，該項目獲得此次大賽新銳組一等獎。

“目前，我們的產品已經在電力、煤炭、鋼鐵、水泥等行業的大型複雜裝備上投入應用。”華控智加科技有限公司總經理劉德廣告訴記者，對火電廠主要設備磨煤機的日常巡檢，以前主要靠經驗豐富的老師傅用聽診設備判斷內部故障和磨輥磨損程度，很難實現定量測算。而周期性維護也無法杜絕過度維護和維護不到位的情況，是火電廠運維工作一大痛點。

為此，華控智加為京能集團火電廠安裝了基於機器聲紋識別技術的磨煤機運行監測和故障診斷系統，實時監測磨煤機整體運行狀態，通過人工智能模型對其磨損程度進行定量測算和趨勢預測，不但可對關鍵部件的突發、潛伏故障進行自動診斷，還能通過設備畫像、知識圖譜、數字孿生等技術手段完成可視化智能運維管理和運行能效分析，在降低設備維護成本的同時，大幅提升巡檢效率和質量。

工業互聯網不僅能解決傳統製造業生產過程中的難點問題，也為高技術製造業提升品質提供了有效方案。隨著半導體制造生產流程日益複雜、工藝規格日益提高，TCL格創東智公司提出，進一步提升產品良率是企業必須突破的瓶頸。由此，基於工業互聯網的半導體制造閉環反饋控制極致品質控制解決方案應運而生。

“半導體制造閉環反饋控制系統能夠實時分析數據，當發現設備處於不良狀況時會第一時間調整控制台參數，確保產品為最優品。”TCL格創東智半導體首席架構師肖長寶介紹，該方案已經在TCL華星武漢工廠應用，預計每年可為企業增加收入500萬元以上。

新技術融合創新

推進製造業數字化轉型，僅靠工業互聯網一項技術難以實現。“工業互聯網創新發展邁出堅實步伐，與人工智能、5G等新一代信息技術相互賦能，‘5G+工業互聯網’項目已累計建成3100多個。”工業和信息化部信息通信管理局負責人王鵬說。

中國信息通信研究院院長余曉暉表示，“5G+工業互聯網”已實現從“0”到“1”再到“10”的突破和拓展，在礦山、工廠、港口、電力等多個領域形成可複製解決方案，“人工智能與工業互聯網融合應用路徑與模式逐步形成，國內工業智能應用仍以傳統人工智能為主，但深度學習、知識圖譜等新興人工智能技術也有較好探索”。

本次大賽上，“工業互聯網+人工智能”專業賽遴選出一批人工智能與工業互聯網深度融合的優質解決方案，促進先進技術落地，樹立行業標杆。北京瑞萊智慧科技有限公司憑借第三代安全可靠可控人工智能平台獲專業賽特別獎。“該平台已應用於中信戴卡股份有限公司的壓鑄機工藝參數智能優化項目中，通過數據驅動機器學習方法，實現對汽車零配件壓鑄機工藝參數在線調節，解決用工成本高、技術人員經驗不足的問題。”瑞萊智慧公司高級副總裁朱萌告訴記者，公司打造的AI安全防火牆系統幫助電網企業提升監控系統的安全性與可靠性，通過系統性漏洞檢測和防禦加固，減少未知風險對電網線路的威脅。

“人工智能技術創新是製造業企業實現智能製造的基礎。通過工業互聯網和人工智能深度融合，實現工業數據、工業機理和人工智能算法三要素合一，幫助製造業企業實現降本、提質、增效、減存，加快數字化、智能化轉型進程。”顧維璽說。

應用邁向縱深

當前，工業互聯網應用已從龍頭企業內部拓展到產業鏈上下遊，大中小企業融通創新格局正在形成。應用範圍也已從個別行業向鋼鐵、機械、電力、交通、能源等45個國民經濟大類加速滲透，有力支撐一二三產業融合發展，並形成了平台化設計、智能化製造、網絡化協同、個性化定製、服務化延伸、數字化管理六大典型應用模式，有效支撐了製造業向高端化、智能化、綠色化發展。

工業產品在設計研發環節就需要定製化、專業化仿真軟體平台進行模擬實驗。“有限元分析軟體是設計大型液化天然氣儲罐的核心技術，此前一直被國外企業壟斷。我們通過與雲道智造科技有限公司合作，開發出國內第一款獨立自主、面向液化天然氣儲罐設計的有限元分析軟體。”中海石油氣電集團研發中心工程師陳團海介紹，“我們為這款軟體配置了大量定製化開發功能，比如所有界面都是中文的，並按照儲罐設計流程開展計算分析，以圖片、曲線、動畫、數據等形式輸出各種仿真結果，設計效率能提升85%以上。”

工業互聯網融合應用成效明顯離不開網絡基礎設施建設扎實推進。“截至目前，工業互聯網高質量外網覆蓋300多個城市，工業互聯網標識解析體系基本建成，國家頂級節點日均解析量提升至1.5億次，二級節點覆蓋29個省份34個重點行業。”顧維璽說，具有一定行業和區域影響力的特色平台超150家，共遴選出28個跨行業跨領域工業互聯網平台。其中，重點平台工業設備連接數超7900萬台、工業APP數量達28萬餘個。

但也要看到，工業互聯網發展還面臨著底層工控軟硬體“卡脖子”、相關技術標準欠缺等問題。“應著力突破邊緣傳感器、高端數控機床、工控軟體、設計研發工業軟體等國產替代關鍵技術，聚焦新技術融合開展試點示範遴選，加快培育平台創新解決方案和低成本、輕量化、易使用的工業APP，提升工業互聯網平台產品和服務供給能力。”顧維璽建議，要持續完善工業互聯網標準體系，開展關鍵標準研製和應用推廣，加快制定相關規範和準則，構建公平有序開放的平台發展環境，實現功能模塊在不同平台的部署、調用與訂閱，推動數據與服務互聯互通。此外，還要以具體應用為切入點，持續推動雙跨平台和特色鮮明的區域型、行業型平台建設，加快工業互聯網示範區建設，開展平台培育培優行動，促進平台在垂直行業和重點區域的規模化應用和迭代升級，打造一批異塵餘生帶動能力強的工業互聯網發展高地。 （經濟日報記者 李芃達）