2022離散制造業(yè)邊緣計算解決方案白皮書解讀

離散制造業(yè)邊緣計算解決方案白皮書解讀什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關鍵基礎設施和新型應用模式，通過人、機、物的全面互聯(lián)，實現(xiàn)全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，將推動形成全新的工業(yè)生產制造和服務體系第四次工業(yè)革命的戰(zhàn)略必爭

深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”的重要基石

制造業(yè)高質量發(fā)展的關鍵基礎設施國際起源（美）—2012年，美國通用電氣（GE）提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)—2014年，美國產業(yè)界、學界、軍界經(jīng)過討論，達成發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產業(yè)共識，同年成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）—2016年，美國IIC與德國工業(yè)4.0簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議—2016年以來，美國IIC逐步國際化，已匯聚30余個國家和地區(qū)近300名會員聯(lián)網(wǎng)研究聯(lián)網(wǎng)研究《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先全面推進2014年9月2016年2017年102018年2019年開展重大軟課題研究；利用財政資金支持10點項目；開展試點示范聯(lián)盟（AII）

月啟動實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略安全體系工業(yè)智能化的安全可信保障安全體系工業(yè)智能化的安全可信保障識別和抵御安全威脅化解各種安全風險三大智能化閉環(huán)：從物理世界來，到物理世界去生產控制優(yōu)化、運營決策優(yōu)化、產業(yè)鏈價值鏈優(yōu)化采集交換 集成處 建模分 決策優(yōu) 控制理 析 化 行數(shù)據(jù) 控制物理系統(tǒng)（設備、生產線、工廠……）產業(yè)視角智能化生產企業(yè)內應用網(wǎng)絡化協(xié)同企業(yè)-企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)視角個性化定 服務化制 伸企業(yè)-用戶 企業(yè)-產品產業(yè)視角智能化生產企業(yè)內應用網(wǎng)絡化協(xié)同企業(yè)-企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)視角個性化定 服務化制 伸企業(yè)-用戶 企業(yè)-產品總體架構網(wǎng)絡信息互通數(shù)據(jù)車間/工廠/運營決策優(yōu)化安全產業(yè)建模、仿真與分析標識解析數(shù)據(jù)集成處理網(wǎng)絡互聯(lián)產業(yè)數(shù)據(jù)采集交換生產反饋控制物理系統(tǒng)工業(yè)智能化發(fā)展的核心載體海量數(shù)據(jù)匯聚與建模分析制造能力標準化與服務化工業(yè)知識軟件化與模塊化各類創(chuàng)新應用開發(fā)與運行平臺體系工業(yè)全要素全產業(yè)鏈全價值鏈泛在深度互聯(lián)網(wǎng)絡體系網(wǎng)絡安全設備安全控制安全數(shù)據(jù)安全應用安全用戶（消費者/企業(yè)用戶）

從三大關鍵要素到三大功能體系4我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)生體系在形成 核心能力與服務水平顯提升新技術研究與測試驗證51個測試床 49份研究報告新技術研究與測試驗證產品和解決方案輸出個解決方案資源池產品和解決方案輸出應用試點探索與落地個應用試點探索與落地標準規(guī)范制定與施行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準規(guī)范制定與施行垂直行業(yè)部署與推廣12個垂直行業(yè)部署與推廣邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IT和OT的重要融合點工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是基于全面互聯(lián)而形成數(shù)據(jù)驅動的智能，而邊緣計算在靠近物或數(shù)據(jù)源頭就近提供邊緣智能服務，在實時性和可靠性能夠滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求，從而有效支撐工業(yè)生產網(wǎng)絡化協(xié)工業(yè)企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的定位、部署方式和發(fā)展路徑不明確1.工業(yè)企業(yè)有什么改造需求，邊緣計算能為企業(yè)帶來哪些價值并解決企業(yè)的哪些問題？2.邊緣計算是工業(yè)企業(yè)實際應用中有哪些關鍵技術支撐，解決哪些問題？3.工業(yè)企業(yè)如何在內部實施部署邊緣計算，1.工業(yè)企業(yè)有什么改造需求，邊緣計算能為企業(yè)帶來哪些價值并解決企業(yè)的哪些問題？2.邊緣計算是工業(yè)企業(yè)實際應用中有哪些關鍵技術支撐，解決哪些問題？3.工業(yè)企業(yè)如何在內部實施部署邊緣計算，是否有通用的參考架構和典型應用案例？4.對于發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算有哪些切實可行的建議？其中，離散制造業(yè)借助邊緣計算推動數(shù)字化轉型需求旺盛《離散制造業(yè)邊緣計算解決方案白皮書》是產業(yè)發(fā)展的急需政產研政產研用白皮書能有效牽引、指導、推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算在具體產業(yè)落地及幫助產業(yè)生產與供應鏈資源有效組織的協(xié)同制造體系，帶動離散制造業(yè)企業(yè)開展網(wǎng)絡化改造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算應用，提升整體發(fā)展水平標為離散制造業(yè)相關企業(yè)了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的為離散制造業(yè)相關企業(yè)了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的考和借鑒，同時提供離散制造業(yè)邊緣計算部署建設的引導和具體參考幫助ICT企業(yè)了解離散制造業(yè)具體需求和痛點問題，完善產業(yè)生態(tài)。為企業(yè)提供一個便利的自我評價參考，發(fā)現(xiàn)存在的問題，并獲取相關的建議。一.離散制造業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及邊緣計算的應用價值一.離散制造業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及邊緣計算的應用價值《離散制造業(yè)邊緣計算解決方案白皮書》主要內容

（一）離散制造業(yè)迎來新的發(fā)展機遇（二）離散制造業(yè)轉型發(fā)展對邊緣計算能力的需求分析（三）離散制造業(yè)邊緣計算應用基本情況 二.離散制造業(yè)邊緣計算施架及技體系 （一）離散制造業(yè)邊緣計算實施架構（二）離散制造業(yè)邊緣計算關鍵技術 三.離散制造業(yè)邊緣計算決方實踐 （一）汽車生產制造領域邊緣計算解決方案實踐（二）電子制造領域邊緣計算解決方案實踐（三）工程機械領域邊緣計算解決方案實踐（四）船舶制造領域邊緣計算解決方案實踐（五）定制家具領域邊緣計算解決方案實踐（一）離散制造業(yè)邊緣計算未來展望（一）離散制造業(yè)邊緣計算未來展望（二）離散制造業(yè)邊緣計算技術和產業(yè)化發(fā)展建議四.離散制造業(yè)邊緣計算發(fā)展趨勢及建議離散制造業(yè)具有鮮明的行業(yè)特點離散工業(yè)主要是通過對原材料物理性狀的改變、組裝成為產品，使其增值。產品質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平，自動化主要集中在單元級（例如數(shù)控機床、機器人）。離散制造業(yè)的三個特點：垂直細分行業(yè)廣，工業(yè)產品復雜度高，工業(yè)產品安全性高。多品種小批量離散行業(yè)：如航空、船舶、工程機械等，具有產品種類多、規(guī)模小、價值高、研制和生產周期長特點，對協(xié)同程度有較高要求設計設計生產管理運維少品種多批量離散行業(yè)，如汽車、家電、電子等，具有產品種類少、規(guī)模大特點，對產品質量和生產效率要求較高，產品種類向多樣性發(fā)展設備缺少開放式接口，缺少統(tǒng)一的互聯(lián)互通標準數(shù)據(jù)采集困難，缺少完整的數(shù)據(jù)集成應用架構工廠運營人員勞動強度大，效率低裝備和產線自動化軟件系統(tǒng)薄弱，軟件升級維護困難生產線設備的功能安全和信息安全形勢嚴峻原有標準和解決方案不適應轉型發(fā)展離散制造業(yè)轉型發(fā)展六大需求設備缺少開放式接口，缺少統(tǒng)一的互聯(lián)互通標準數(shù)據(jù)采集困難，缺少完整的數(shù)據(jù)集成應用架構工廠運營人員勞動強度大，效率低裝備和產線自動化軟件系統(tǒng)薄弱，軟件升級維護困難生產線設備的功能安全和信息安全形勢嚴峻原有標準和解決方案不適應轉型發(fā)展 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算能力提供生產效率優(yōu)化能力提供生產效率優(yōu)化能力實現(xiàn)工業(yè)軟件開發(fā)的軟硬件解耦提供信息數(shù)據(jù)安全防護能力為數(shù)據(jù)孿生系統(tǒng)提供支撐提供邊緣側的建模工具及智能工具提供完善的連接配置和管理能力提供數(shù)據(jù)匯聚及處理決策能力支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的技術體系應用與業(yè)務管理技術邊緣智能技術

協(xié)同技術邊云微服務架構，業(yè)務代理 動態(tài)計算遷移邊云智能視覺，分布式推理，邊緣AI數(shù)據(jù)管理技術

數(shù)據(jù)預處理，流分析，時序數(shù)據(jù)庫

無服務器架構IaaS技術網(wǎng)絡技術

容器，協(xié)議轉換，異構計算，負載均衡，邊緣操作系統(tǒng)5G/4G/3G，NB-IOT，TSN，SDN，OPCUA

協(xié)同調度算法與模型離散制造業(yè)邊緣計算參考實施架構離散制造業(yè)邊緣計算應用實踐（1/2）涵蓋各個環(huán)節(jié)邊緣計算在離散制造業(yè)的典型應用案例涵蓋了生產全過程的各個環(huán)節(jié)。覆蓋多個行業(yè)應用案例覆蓋了汽車、電子制造、船舶制造、工程機械、家電制造、定制家具等行業(yè)。涵蓋各個環(huán)節(jié)邊緣計算在離散制造業(yè)的典型應用案例涵蓋了生產全過程的各個環(huán)節(jié)。覆蓋多個行業(yè)應用案例覆蓋了汽車、電子制造、船舶制造、工程機械、家電制造、定制家具等行業(yè)。輻射效應顯著應用案例積累了廣泛的實踐經(jīng)驗，在行業(yè)內形成了輻射效應，具備落地推廣的基礎。邊緣智能邊緣智能運維管理機器視覺遠程控制云化AGV汽車制造工廠 電子制造工廠 船舶制造工廠 機械制造工廠 家具制造工廠汽車制造工廠電子制造工廠船舶制造工廠機械制造工廠家具制造工廠汽車生產制造領域邊緣計算解決方案實踐面臨問題和挑戰(zhàn)：面臨問題和挑戰(zhàn)：動光學檢測等邊緣計算解決方案實踐：邊緣計算解決方案實踐：MES，負荷，提高了數(shù)據(jù)信息處理效率實踐效果：實踐效果：調整生產任務利用數(shù)據(jù)分析不斷優(yōu)化產線工藝

機床設備數(shù)據(jù)采集機床設備數(shù)據(jù)采集APS系統(tǒng)實時完工統(tǒng)計系統(tǒng)生產計劃智能產線終端異常ANDON處理工藝防錯完工標簽打印面臨問題和挑戰(zhàn)：數(shù)字化編碼不完善面臨問題和挑戰(zhàn)：數(shù)字化編碼不完善邊緣計算解決方案實踐：協(xié)同及生產過程優(yōu)化管理SRMPLMERPCRM...TXTHTTPWebServiceETL……(MQTT/Modbus/OPC/HTTP)PAAS/ PAAS…AGV實踐效果：節(jié)省人工成本30實踐效果：節(jié)省人工成本3099.5%生產作業(yè)自動化率達85100%自動數(shù)采率可顯著提高到90工程機械領域邊緣計算解決方案實踐

面臨問題和挑戰(zhàn)：面臨問題和挑戰(zhàn)：邊緣計算解決方案實踐：實踐效果：產能規(guī)模：單個工廠20100生產效率：流水化裝配524%，制造成本解決約1億元。4014%實踐效果：實踐效果：船舶工業(yè)云平臺MESERP邊緣計算網(wǎng)絡車間級工業(yè)船舶工業(yè)云平臺MESERP邊緣計算網(wǎng)絡車間級工業(yè)SDN+TSN控制網(wǎng)絡...WIA-FA工業(yè)無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡安全邊緣計算網(wǎng)關OPC-UA嵌入式實時操作系統(tǒng)邊緣計算網(wǎng)關OPC-UA嵌入式實時操作系統(tǒng)工業(yè)數(shù)據(jù)安全面臨問題和挑戰(zhàn)：邊緣計算數(shù)據(jù)平臺邊緣計算解決方案實踐：邊緣計算解決方案實踐：全的通信能力；合，實現(xiàn)生產設備業(yè)務上的協(xié)同