工業(yè)環(huán)境下信息通信類技術賦能智能制造研究

一、前言以科技革命與產(chǎn)業(yè)革命為主要內(nèi)容的新一輪工業(yè)革命已在全球快速展開。我國正步入“智能+”時代，面臨著復雜的國際/國內(nèi)新形勢和新征程，按照“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念，構建“以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進”的新發(fā)展格局。制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，其發(fā)展應與新時代、新形勢、新征程相適應和相匹配。當前，我國制造業(yè)正在轉入高質量發(fā)展階段，處于數(shù)字化轉型及智能化升級的攻堅期。智能制造作為制造業(yè)高質量發(fā)展的主攻方向，對于加快發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系、鞏固壯大實體經(jīng)濟根基、構建新發(fā)展格局、建設數(shù)字中國具有重大意義?！笆濉睍r期以來，國家積極推行智能制造試點示范應用、智能制造標準體系建設，顯著提升了我國制造數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，主要表現(xiàn)在：①制造業(yè)大國地位進一步鞏固，制造業(yè)規(guī)模已連續(xù)多年位居世界第一，一批高端品牌走向世界；②重點領域創(chuàng)新取得重大突破，如重大裝備制造能力實現(xiàn)跨越式發(fā)展，航空航天領域重大工程順利實施；③產(chǎn)業(yè)結構加快升級，高技術制造業(yè)和裝備制造業(yè)引領帶動作用顯著增強，如制造業(yè)數(shù)字化轉型全面提速，在諸多領域形成先進制造業(yè)集群；④制造業(yè)企業(yè)實力顯著增強，專業(yè)化水平持續(xù)提升，企業(yè)創(chuàng)新主體作用顯著增強，培育發(fā)展出一批綜合實力較強的領軍企業(yè)，具有一定行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺超過100家；⑤信息通信業(yè)實現(xiàn)新的跨越，第五代移動通信（5G）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術與制造業(yè)加速融合，數(shù)字工廠等新場景、新模式、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺助力形成網(wǎng)絡化協(xié)同、智能化生產(chǎn)、服務化延伸、數(shù)字化管理等智能制造新模式。在新的時期、新的形勢下，新智能制造系統(tǒng)概念應運而生，即以新一代人工智能（AI）技術為引領，涵蓋新制造產(chǎn)品/能力/資源體系、新網(wǎng)絡/感知體系、新平臺體系、新標準安全體系、新應用體系、新用戶體系等復雜系統(tǒng)。需要注意到，構建新智能制造系統(tǒng)不是簡單的技術改造問題，而是一項戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，需要建立和運行“技術、產(chǎn)業(yè)、應用、人才、政策、保障體系一體化”創(chuàng)新格局；而賦能技術正成為新智能制造系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化轉型和智能化升級的重要支撐。從技術實現(xiàn)的角度看，智能制造賦能技術是實現(xiàn)新智能制造系統(tǒng)技術群的重要組成部分，主要有新制造科學技術、新信息通信技術、新智能科學技術、新制造應用領域專業(yè)技術等。本文重點探討工業(yè)環(huán)境下信息通信類技術賦能智能制造課題，因而涉及的智能制造賦能技術僅限于部分典型的信息通信類技術，如5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、AI、建模仿真/數(shù)字孿生等類別。針對于此，梳理并分析工業(yè)環(huán)境下信息通信類賦能技術的內(nèi)涵及發(fā)展態(tài)勢，總結并提煉信息通信類技術賦能智能制造的縱向、橫向、端到端等典型應用場景，進而提出科技項目、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、應用示范等方面的發(fā)展建議，以期為新智能制造系統(tǒng)深化研究提供基礎參考。二、新智能制造系統(tǒng)的技術體系在新智能制造系統(tǒng)中，新制造產(chǎn)品/能力/資源體系提供制造全系統(tǒng)與全生命周期活動中共享及服務的產(chǎn)品、能力、資源；新網(wǎng)絡/感知體系實現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈泛在深度互聯(lián)與感知；新平臺體系是提供工業(yè)信息物理融合與智能化服務的核心載體，實現(xiàn)制造產(chǎn)品、能力、資源、接入網(wǎng)絡、感知系統(tǒng)的虛擬化和服務化；新標準安全體系是工業(yè)資源/能力/產(chǎn)品集成優(yōu)化與全系統(tǒng)應用安全可信的保障；新應用體系是面向行業(yè)、領域、場景的各類工業(yè)應用；新用戶體系是由服務提供者、服務運營者、服務使用者組成的人/組織體系。新智能制造系統(tǒng)具有“六新”特征。①新技術，依托數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化技術新手段，構成以用戶為中心，統(tǒng)一經(jīng)營，涵蓋資源、產(chǎn)品、能力的新智能制造的服務云（網(wǎng)）；用戶通過新智能終端、新智能制造服務平臺即可按需獲取新智能制造資源、產(chǎn)品、能力服務，進而優(yōu)質高效地完成制造全生命周期的各類活動。②新模式，即以用戶（政府、企業(yè)、個人）為中心，人、機、物、環(huán)境、信息優(yōu)化融合，“數(shù)字化、物聯(lián)化、服務化（云化）、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化”的協(xié)同互聯(lián)智能制造新模式。③新業(yè)態(tài)，體現(xiàn)為萬物智聯(lián)、智能引領、數(shù)/模驅動、共享服務、跨界融合、萬眾創(chuàng)新。④新特征，針對新制造全系統(tǒng)、全生命周期活動（產(chǎn)業(yè)鏈）中的人、機、物、環(huán)境、信息，自主智能地進行感知、互聯(lián)、協(xié)同、學習、分析、認知、決策、控制、執(zhí)行等活動。⑤新內(nèi)容，促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動中的人、技術/設備、管理、數(shù)據(jù)、材料、資金等要素，人、技術、管理、數(shù)據(jù)、物、資金等流動的新集成優(yōu)化。⑥新目標，支持新智能制造系統(tǒng)數(shù)字化轉型與智能化升級，實現(xiàn)制造產(chǎn)品和服務用戶的高效、優(yōu)質、節(jié)省、綠色、柔性，提高企業(yè)市場競爭能力。新智能制造系統(tǒng)的架構，適用于縱向范圍、橫向范圍（全產(chǎn)業(yè)鏈）、端到端的集成及優(yōu)化；在反映新系統(tǒng)主要特征的同時，突出了邊/云/端協(xié)同新架構、新信息通信技術與制造技術深度融合、感知/接入/通信網(wǎng)絡的虛擬化及服務化、工業(yè)機理模型驅動、云原生工業(yè)應用程序（APP）開發(fā)環(huán)境等系統(tǒng)性創(chuàng)新。相應的技術體系（見圖1）以新一代AI技術為引領，細分為整體架構、賦能技術、安全技術、標準技術、工業(yè)軟件等子體系。圖1?新智能制造系統(tǒng)技術體系框圖三、信息通信類賦能技術子體系信息通信類賦能技術子體系是新智能制造系統(tǒng)的核心支撐內(nèi)容，將在系統(tǒng)的建設和應用過程中發(fā)揮關鍵作用。為此，本文重點梳理了支撐新智能制造系統(tǒng)服務于制造業(yè)數(shù)字化轉型、智能化升級的典型信息通信類賦能技術體系（由5大類、13項子方向技術構成）。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術是細分粒度上的核心構成，5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI、建模仿真/數(shù)字孿生屬于原生技術的跨領域融合應用。（一）1類核心技術——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術

1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新信息通信技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎設施，也是新型應用模式和工業(yè)生態(tài)；全面連接人、機、物、系統(tǒng)，構建覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的制造與服務體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、硬件、軟件、智能的流通與互動，為工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化提供實現(xiàn)途徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以網(wǎng)絡為基礎、平臺為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，具有泛在連接、云化服務、知識轉化、應用創(chuàng)新等特征。以微服務/容器化、云中間件、低代碼開發(fā)、新型平臺架構等為代表的新技術，融入并驅動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的海量工業(yè)數(shù)據(jù)與各類工業(yè)模型管理、工業(yè)建模分析與智能決策、工業(yè)應用敏捷開發(fā)與創(chuàng)新、工業(yè)資源集聚與優(yōu)化配置等系列關鍵能力提供支撐。2.物聯(lián)網(wǎng)/信息物理系統(tǒng)技術通過射頻識別、紅外感應、全球定位、激光掃描等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接并進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，相應網(wǎng)絡即為物聯(lián)網(wǎng)；以大規(guī)模全面感知、可靠傳送、實時智能處理為基本特征，以萬物智聯(lián)、安全隱私、綠色低功耗（無源）為未來發(fā)展方向。信息物理系統(tǒng)（CPS）技術實質為構建信息空間與物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動流動，涵蓋狀態(tài)感知、實時分析、科學決策、精準執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系；以數(shù)據(jù)驅動、軟件定義、泛在連接、虛實映射、異構集成、系統(tǒng)自治為核心內(nèi)涵，將提升系統(tǒng)的實現(xiàn)能力、適應性、可伸縮性、彈性、安全性、可用性。未來，CPS作為技術支撐，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化轉型融合共促發(fā)展（更為體系化、復雜化方向），增強自主認知與學習、控制與決策、對實體空間的實時反饋、精準執(zhí)行等能力。3.云計算技術云計算通過網(wǎng)絡來統(tǒng)一組織并靈活調用各種信息資源，實現(xiàn)大規(guī)模計算的信息處理；利用分布式計算、虛擬網(wǎng)絡資源管理等技術，將計算資源集合起來形成共享資源池，以動態(tài)、按需、可度量的方式向用戶提供服務。按需分配的自助服務、寬帶網(wǎng)絡訪問、資源池化、快速彈性、可評測服務是云計算技術的基本特點，與基礎能力（數(shù)據(jù)庫、算法庫、模型庫、大數(shù)據(jù)平臺、計算能力等）進一步融合，側重響應工業(yè)智能制造需求并在諸多方面（云論證、云設計、云仿真、云生產(chǎn)加工、云實（試）驗、云經(jīng)營管理、云維修、云集成等）提供針對性服務。4.邊緣計算技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造領域，邊緣計算是在靠近物、數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側，就近提供邊緣智能服務，滿足敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等行業(yè)數(shù)字化的關鍵需求。低時延、高帶寬、高安全性、分布性、位置認知是邊緣計算技術的主要特點，未來發(fā)展在于：資源分配管理技術演進發(fā)展，促進各類制造資源、產(chǎn)品、能力在邊緣管理系統(tǒng)的調配下更好發(fā)揮作用；異構集成技術進一步加強，兼顧異構制造資源及能力的虛擬化、服務化、按需組合與集成，異構模型、虛擬樣機的集成。5.高性能計算技術高性能計算技術指使用眾多處理器或集群上的計算系統(tǒng)及環(huán)境，處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的密集型計算任務，可分為仿真、建模、渲染等；相關系統(tǒng)包括計算、存儲、網(wǎng)絡、集群軟件四部分。并行、高帶寬、大容量存儲、可拓展是高性能計算技術的基礎特征。未來發(fā)展重點有：深化基礎理論、算法、系統(tǒng)研究，如嵌入式高性能計算硬件、高性能計算集群管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、高性能存儲系統(tǒng)等；深度融合信息通信、AI、系統(tǒng)工程、制造領域等多類技術，發(fā)展空間廣闊；基于跨媒體推理等新技術，加強面向用戶的智能化云服務技術研究，與云服務結合以拓展應用范圍；研究制造業(yè)全生命周期中新的模式、流程、手段，如基于高性能仿真的CPS技術等。6.區(qū)塊鏈技術區(qū)塊鏈技術自動執(zhí)行智能合約，無需中心化機構審核，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴等記賬功能；集成點對點網(wǎng)絡、密碼學、共識機制、智能合約等，提供了在不可信網(wǎng)絡中進行信息與價值傳遞交換的可信通道，具有去中心化、不可篡改、可追溯、對參與方透明等特點。區(qū)塊鏈技術與其他技術的不斷融合，催生更為安全高效的技術應用：與AI技術融合，解決AI應用中的數(shù)據(jù)、模型可信度問題，降低AI應用遭受攻擊的風險；與大數(shù)據(jù)技術融合，使得數(shù)據(jù)存儲的可靠性增強且可追溯，將分散的“數(shù)據(jù)孤島”聯(lián)系起來，使得數(shù)據(jù)分享、更大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘成為可能；與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合，支持實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡安全與物理安全，構建可信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，催生諸如分布式智能等新的應用場景，促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析的全球互通互認，推動數(shù)據(jù)市場化進程，形成“萬物互聯(lián)”產(chǎn)業(yè)生態(tài)。7.系統(tǒng)安全技術系統(tǒng)安全指應用系統(tǒng)安全工程和系統(tǒng)安全管理方法，辨識隱患并采取防范措施，提升系統(tǒng)生命周期內(nèi)的性能、進度、成本安全水平，主要特點是：海量、異構工業(yè)設備接入及設備資源受限，不同架構工業(yè)云的協(xié)調運維與快速部署，工業(yè)微服務多樣化及多服務協(xié)同，工業(yè)應用的協(xié)同工作與開放定制，工業(yè)數(shù)據(jù)的多源異構、大規(guī)模訪問與共享。未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造加速發(fā)展，海量工業(yè)設備進一步泛在互聯(lián)，系統(tǒng)安全技術將著重圍繞工控蜜罐、數(shù)據(jù)保護、供應鏈、AI安全等技術方向進行應用突破，更好走向產(chǎn)業(yè)實踐。8.自動控制技術自動控制技術驅動自動控制裝置，使生產(chǎn)過程或生產(chǎn)機械（被控對象）自動地按照某種規(guī)律（目標）運行，進而被控對象的物理量、加工工藝等按照預定要求進行變化；可編程邏輯控制器（PLC）、工業(yè)計算機（PC）在這一過程中發(fā)揮了關鍵作用。小型化、網(wǎng)絡化、提高通信性能是PLC未來發(fā)展的主要方面，分散控制系統(tǒng)（DCS）朝著集成“測控管”方向發(fā)展，正在穩(wěn)步提高小型化、交流化水平。9.傳感器技術傳感器感受規(guī)定的被測量，按照一定規(guī)律將被測量轉換成為輸出信號，是實現(xiàn)自動檢測、自動控制、智能控制等的首要環(huán)節(jié)；主要特點有微型化、數(shù)字化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化、智能化。未來面向智能制造賦能的傳感器技術發(fā)展趨勢是：應用新材料、新工藝開發(fā)新型傳感器，實現(xiàn)傳感器的多功能、高精度、集成化、智能化，促進傳感技術硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化，通過傳感器與其他類別裝置的交叉整合來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡化。（二）4類基礎技術

1.工業(yè)大數(shù)據(jù)技術

工業(yè)大數(shù)據(jù)指在工業(yè)領域中，圍繞典型智能制造模式，在產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、技術、應用。工業(yè)環(huán)境下的大數(shù)據(jù)及其處理，既有大數(shù)據(jù)4V（規(guī)模性、多樣性、高速性、價值性）特征，還有多源數(shù)據(jù)綜合集成、復雜異構數(shù)據(jù)類型、時間序列相關性、高度實時性、不確定性等特點。在設計環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅動的工業(yè)設計與建模仿真將廣泛應用于復雜產(chǎn)品非機理建模；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅動的生產(chǎn)過程控制將推動數(shù)據(jù)化模糊控制應用，可更好適應強噪聲、不確定的復雜工業(yè)環(huán)境；在運維環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅動的設備健康管理模型將進一步完善設備機理模型，提升設備運維的時效和精度。2.AI技術新一代AI指基于新的信息環(huán)境、技術、發(fā)展目標的AI，發(fā)展趨勢表現(xiàn)為數(shù)據(jù)驅動下的深度強化學習智能、基于網(wǎng)絡的群體智能、人機/腦機交互的技術導向混合智能、跨媒體推理智能、自主智能無人系統(tǒng)等。新一代AI技術逐步成為通用技術，將在智能制造領域滲透應用，推動產(chǎn)品設計、生產(chǎn)管控、制造服務等向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化轉型升級。3.5G技術5G作為高速率、低時延、大連接的新一代寬帶移動通信技術，是實現(xiàn)人、機、物互聯(lián)的網(wǎng)絡基礎設施；支撐人、機、物的海量互聯(lián)，滿足端到端毫秒級時延、近100%可靠性通信要求，為新智能制造系統(tǒng)的實時控制、可靠預警等提供技術保障，未來可在遠程控制、設備預測性維護等場景下創(chuàng)造商業(yè)價值。工業(yè)虛擬現(xiàn)實（VR）將輔助工業(yè)設計，實現(xiàn)工廠的三維立體虛擬化展示，而5G將在兩方面賦能工業(yè)增強現(xiàn)實（AR）與工業(yè)VR：提升工業(yè)AR/VR的顯示效果，增強工業(yè)AR/VR的交互體驗。4.建模仿真/數(shù)字孿生技術建模仿真/數(shù)字孿生技術深度融合信息通信技術、AI技術、現(xiàn)代建模仿真、制造領域專業(yè)技術，旨在提升系統(tǒng)建模、仿真運行、結果分析/處理等方面的綜合性能；針對物理對象并接收其數(shù)據(jù)，開展相應數(shù)字模型的構建、映射、演進、評估、管理，基于仿真手段實時/準實時地進行監(jiān)控、診斷、預測、決策，通過自動/半自動的反饋/反控來優(yōu)化物理對象全生命周期。加強新型建模與仿真技術研究（如模型工程、數(shù)據(jù)驅動建模與仿真、高性能仿真、VR/AR工程、云仿真、邊緣仿真、嵌入式/普適仿真、智能仿真、復雜系統(tǒng)仿真、實裝仿真），構建新的建模/仿真模式及技術手段，是未來發(fā)展的主要方面。四、信息通信類技術賦能智能制造的應用場景本文基于信息通信類賦能技術應用實踐，總結形成了賦能新智能制造系統(tǒng)的3類應用場景：縱向應用、橫向應用、端到端應用（見圖2）。①面向新智能制造系統(tǒng)的縱向應用，主要按照設備級、車間級、企業(yè)級、行業(yè)/區(qū)域級等進行應用范圍分類，實現(xiàn)不同層級、各系統(tǒng)之間的集成應用，使企業(yè)內(nèi)外所有環(huán)節(jié)上的人–信息–物理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。②面向新智能制造系統(tǒng)的橫向應用，主要按照研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、流程/供應鏈管控、仿真/試驗、服務等進行制造全產(chǎn)業(yè)鏈分類，在產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通、集成、融合，驅動不同制造環(huán)節(jié)中的信息共享、資源整合、流程優(yōu)化、社會化協(xié)同。③面向新智能制造系統(tǒng)的端到端應用，圍繞產(chǎn)品/服務（從供給端到用戶端），覆蓋產(chǎn)品全生命周期各個環(huán)節(jié)以及各個終端，體現(xiàn)為多源異構信息在信息終端、數(shù)字物理終端上的連通，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)制造資源、產(chǎn)品、能力的集成與互通。圖2信息通信類技術賦能智能制造的應用場景（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術賦能智能制造的縱向應用場景

1.傳感器技術賦能智能制造傳感器技術可賦能工業(yè)設備控制，如在數(shù)控機床上，溫度傳感器用來檢測加工過程中因電機旋轉、部件移動、切削等造成的溫差，為數(shù)控系統(tǒng)實施溫度補償提供輸入條件。傳感器技術可賦能加工過程優(yōu)化，如光電式帶材跑偏檢測器用來檢測帶型材料在加工過程中偏離正確位置的大小及方向，為印染、送紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過程中的糾偏控制電路提供關鍵信號。傳感器技術賦能設備健康監(jiān)控，如霍爾傳感器對刀具磨損的監(jiān)控可敏感到刀具磨損誘發(fā)的機床主軸電動機負荷、電流、電壓變化以及隨之出現(xiàn)的功率改變，為數(shù)控系統(tǒng)提供及時的報警信號。2.自動控制技術賦能智能制造一是PLC控制系統(tǒng)，可為多個自動化設備提供安全、可靠的控制方案。二是DCS控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治與綜合協(xié)調設計原則的分布式計算機控制系統(tǒng)，也是控制技術、計算機技術、通信技術、圖形顯示相結合的產(chǎn)物。三是工業(yè)PC控制系統(tǒng)，作為基礎性、分布式的工業(yè)自動化控制，有替代PLC、DCS控制系統(tǒng)的趨勢。在工業(yè)以太網(wǎng)、先進控制理論的推動下，自動控制技術在智能制造領域的應用正朝著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方向擴展和延伸。3.物聯(lián)網(wǎng)/CPS技術賦能智能制造物聯(lián)網(wǎng)技術賦能主要指：在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術下的工業(yè)生產(chǎn)，可對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行采集和挖掘，找出短板以針對性地優(yōu)化生產(chǎn)工藝；基于物聯(lián)網(wǎng)技術對工業(yè)生產(chǎn)原材料、成品等物件的采購、銷售、庫存等進行實時監(jiān)控及分析，為優(yōu)化企業(yè)供應鏈管理提供支撐。將工業(yè)生產(chǎn)環(huán)保設備接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，對污染治理環(huán)節(jié)的關鍵性指標進行實時監(jiān)控及分析，為企業(yè)生產(chǎn)能耗及環(huán)保管控提供依據(jù)?；诠I(yè)物聯(lián)網(wǎng)收集采購、生產(chǎn)、銷售、售后等環(huán)節(jié)的人員和設備數(shù)據(jù)，為企業(yè)精準化決策提供數(shù)據(jù)支撐。CPS技術應用涉及設備管理、柔性生產(chǎn)、質量管控、運行維護、供應鏈協(xié)同等多類制造場景。制造企業(yè)依托平臺將行業(yè)原理、基礎工藝、業(yè)務流程、專家經(jīng)驗等共性技術進行知識代碼化、組件化、模型化，以數(shù)字化模型的形式積累并按需共享。在高端裝備制造業(yè)，典型場景有基于模型定義的設計研發(fā)、生產(chǎn)過程復雜問題AI決策、面向工業(yè)設備的故障預測與健康管理。4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術賦能智能制造在協(xié)同制造方面，制造企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)平臺的雙邊連接作用，打破行業(yè)壁壘及行業(yè)信息不對稱，實現(xiàn)制造業(yè)閑置設備、技術、人才的供求合理化與匹配高效化。在個性化定制方面，企業(yè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，加速將碎片化、通俗化的需求信息轉化為標準化、可執(zhí)行的工藝語言，驅動研發(fā)、生產(chǎn)、運維等部門協(xié)調配置制造資源，從而敏捷響應用戶的個性化需求；開展智慧化營銷、交互式設計、可視化生產(chǎn)、精準化服務，實現(xiàn)制造資源與用戶需求全方位、全生命周期精準對接。在供應鏈優(yōu)化方面，企業(yè)依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺整合上、下游資源，建立物流、信息流、資金流協(xié)同一體的運作體系；提供面向客戶的庫存管理、零部件管理、實時補貨、物流配送等服務，實時響應客戶交付需求。在遠程運維服務方面，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)進行采集，分析運維需求，定制服務進程，動態(tài)調配人員、設備，實現(xiàn)服務能力跨部門、跨企業(yè)的調度與協(xié)同。5.云計算技術賦能智能制造制造全系統(tǒng)、全生命周期業(yè)務“云化”，通過云計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、信息共享、流程協(xié)同；運用云計算中心的大規(guī)模處理能力來實施學習、分析、認知、決策，進而支持業(yè)務優(yōu)化。借助云計算實現(xiàn)廣義的共享與協(xié)同，包括智能“軟”制造資源（制造過程中的各種模型、（大）數(shù)據(jù)、軟件、信息、知識等），智能“硬”制造資源（機床、機器人、加工中心、計算設備、仿真設備、實（試）驗設備、檢測設備、計量設備等大制造全生命周期過程中涉及的智能制造設施及材料、能源），智能制造能力（制造過程相關的論證、設計、仿真、生產(chǎn)、實（試）驗、管理、銷售、（產(chǎn)品）運營、（產(chǎn)品）維修、集成等），智能制造互聯(lián)產(chǎn)品（數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的新型制造互聯(lián)產(chǎn)品，如通過新互聯(lián)網(wǎng)絡接入的智能運輸車輛、工程機械）。6.邊緣計算技術賦能智能制造邊緣計算與云計算協(xié)同處理工業(yè)云環(huán)境中的計算任務，創(chuàng)造云與網(wǎng)絡邊緣側融合進行數(shù)據(jù)分析和計算的新模式。當前的云計算模式難以對工業(yè)生產(chǎn)過程中的海量數(shù)據(jù)進行實時分析，而在靠近物、數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側就近提供邊緣智能服務，可滿足工業(yè)制造對敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等需求。7.高性能計算技術賦能智能制造高性能計算與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、仿真等新興技術結合，構建高性能云平臺，將高性能資源虛擬化、服務化，構成高性能服務云池，進行協(xié)調優(yōu)化的管理和經(jīng)營。通過網(wǎng)絡、終端及時獲取高性能計算資源與服務，滿足工業(yè)制造中的各類高性能計算需求（如建模、仿真、海量數(shù)據(jù)處理）。8.區(qū)塊鏈技術賦能智能制造供應鏈可視化、分布式生產(chǎn)、工業(yè)物流運輸管理、工業(yè)維修工單管理是典型應用場景，還可圍繞工業(yè)企業(yè)的供應鏈金融、工業(yè)設備產(chǎn)品租賃、工業(yè)產(chǎn)品設備二手交易、工業(yè)品回收等領域場景提供安全保障。基于區(qū)塊鏈的智能制造數(shù)據(jù)平臺，通過引入?yún)^(qū)塊鏈分布式系統(tǒng)相關的可信、安全技術，構建去中心化的數(shù)據(jù)平臺，使制造企業(yè)及其上、下游企業(yè)之間的設計、生產(chǎn)、物流等環(huán)節(jié)信息上鏈，打破企業(yè)之間的“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象，支持工廠、企業(yè)各環(huán)節(jié)之間建立良好的數(shù)據(jù)協(xié)作，制造行業(yè)實現(xiàn)跨平臺安全共享數(shù)據(jù)。9.系統(tǒng)安全技術賦能智能制造相關應用處于工業(yè)企業(yè)、平臺企業(yè)、安全企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、硬件企業(yè)多方共建狀態(tài)。①龍頭工業(yè)企業(yè)、大型智能制造公司面向工業(yè)轉型發(fā)展需求，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺并同步實施安全加固；從綜合安全防護的角度出發(fā)，在平臺各層次及數(shù)據(jù)方面部署相應安全防護措施。②大型制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)依托自身特色打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，孵化獨立運營的平臺服務，向其他企業(yè)輸出具備一定安全能力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。③安全企業(yè)利用自身積累的安全經(jīng)驗，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供安全解決方案；除了資產(chǎn)測繪、殺毒軟件、防火墻、入侵檢測、流量審計、安全監(jiān)測等傳統(tǒng)安全功能外，還通過軟件即服務模式輸出安全能力，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供技術支撐。④互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)依托系統(tǒng)、軟件專精優(yōu)勢，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供安全的操作系統(tǒng)、虛擬化軟件、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)分析模型等。⑤硬件企業(yè)研發(fā)集成安全能力的硬件設備，如工業(yè)控制設備、安全路由、安全網(wǎng)關、安全邊緣節(jié)點、可信服務器，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供基于硬件的安全防護能力。（二）4類基礎技術賦能智能制造的應用場景

1.工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI技術賦能智能制造的橫向應用場景工業(yè)大數(shù)據(jù)技術賦能智能制造的橫向應用場景，主要涉及五方面。一是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化設計。整合產(chǎn)品生命周期設計中各個環(huán)節(jié)所需知識資源，運用大數(shù)據(jù)相關技術將之集成至各種設計過程，以高度有序的方式展示產(chǎn)品生命周期大數(shù)據(jù)與設計之間的關系，形成產(chǎn)品設計知識，提高研發(fā)效率和質量，支持協(xié)同設計。二是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化生產(chǎn)。采集并匯聚設備運行、工藝參數(shù)、質量檢測、物料配送、進度管理等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術分析并應用至制造工藝、生產(chǎn)流程、質量管理、設備維護、能耗管理等具體場景應用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。三是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡化協(xié)同制造，體現(xiàn)在協(xié)同研發(fā)與制造、供應鏈管理體系優(yōu)化、制造能力資源優(yōu)化等方面。四是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化服務。工業(yè)大數(shù)據(jù)與新一代技術融合應用，賦予市場、銷售、運營維護等產(chǎn)品全生命周期服務全新的內(nèi)容，從大規(guī)模流水線生產(chǎn)轉向規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)，從生產(chǎn)型制造向服務型制造轉變。五是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的個性化定制。工業(yè)大數(shù)據(jù)與大規(guī)模個性化定制模式相結合，支持工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)個性化、設備管理個性化、企業(yè)管理個性化、人員管理個性化、垂直行業(yè)個性化，形成工業(yè)價值創(chuàng)造新模式。AI技術賦能智能制造的橫向應用場景，主要涉及三方面。一是AI賦能產(chǎn)品/產(chǎn)線優(yōu)化及智能化設計。采用AI技術進行產(chǎn)品/產(chǎn)線建模，利用AR/VR等技術實現(xiàn)虛擬模型與物理模型的數(shù)據(jù)融合，應用仿真優(yōu)化技術開展產(chǎn)品/產(chǎn)線的閉環(huán)迭代優(yōu)化，最終支撐制造系統(tǒng)產(chǎn)品/產(chǎn)線的仿真、分析和優(yōu)化。二是AI視覺賦能智能監(jiān)控與檢測。面向生產(chǎn)制造過程中的數(shù)據(jù)智能化分析需求，創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅動的工業(yè)機理模型，智能化處理工業(yè)大數(shù)據(jù)，進行設備監(jiān)控、巡檢、突發(fā)性故障排查、過程質量檢測等。三是AI賦能智能化管控。通過大數(shù)據(jù)、知識圖譜等支持企業(yè)從銷售、采購等環(huán)節(jié)來優(yōu)化供應鏈運行效率，最終實現(xiàn)所有設備的云端可視化智能管控，構建產(chǎn)品全生命周期和供應鏈全要素協(xié)同的智慧產(chǎn)業(yè)鏈應用模式。四是大數(shù)據(jù)智能賦能遠程運維服務。利用大數(shù)據(jù)和AI技術構建設備管理、運行工況監(jiān)測、故障診斷等算法模型，支持實現(xiàn)基于云的智能監(jiān)控、故障診斷、遠程運維等智能服務。2.5G、建模仿真/數(shù)字孿生技術賦能智能制造的端到端應用場景5G技術賦能智能制造的端到端應用場景，主要涉及三方面。一是5G賦能云化智能設備，以云化工業(yè)機器人為典型，從位于云端的控制平臺出發(fā)，利用AI、大數(shù)據(jù)等技術控制本地機器人執(zhí)行任務；實現(xiàn)機器人的遠程實時控制并加強機器人之間的協(xié)作能力，使機器人更加敏捷、安全地與人協(xié)同。二是5G賦能工業(yè)VR，主要應用在虛擬裝配、虛擬培訓、虛擬展廳等場景；VR虛擬裝配可在設計接口、部件外觀等方面優(yōu)化產(chǎn)品實際裝配能效，VR虛擬培訓場景表達更直觀、信息傳遞更豐富，VR虛擬展廳讓觀展者具有“身臨現(xiàn)場”的遠程體驗。三是5G賦能實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，促進工廠內(nèi)海量數(shù)據(jù)實時上傳，支持超高清視頻監(jiān)控和機器視覺識別，提升工廠設備遠程運維能力。建模仿真/數(shù)字孿生技術賦能智能制造的端到端應用場景。圍繞論證、研究、分析、設計、生產(chǎn)、管理、試驗、運行、訓練、評估、銷售、服務、銷毀等全生命周期活動，基于模型與數(shù)據(jù)驅動，將人、物理空間、信息/賽博空間連接為一體，使人、機、物、環(huán)境、信息等要素能自主智能地感知、學習、分析、決策和執(zhí)行?；诮７抡?數(shù)字孿生的產(chǎn)品多學科仿真研發(fā)，基于建模仿真/數(shù)字孿生的產(chǎn)品并行設計，基于數(shù)字樣機的產(chǎn)品遠程運維是主要的細分應用場景。五、信息通信類技術賦能智能制造的發(fā)展建議（一）技術性建議在技術研究方面，建議重點發(fā)展以下技術：5G先進網(wǎng)絡、協(xié)同計算、跨鏈知識構建等技術；工業(yè)大數(shù)據(jù)機理模型建模、知識推理等高端新型工業(yè)大數(shù)據(jù)軟件核心技術；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)核心技術，如物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新技術體系、CPS核心支撐技術、云論證/云設計/云仿真/云生產(chǎn)加工/云試驗/云經(jīng)營管理/云服務融合應用技術、高性能仿真計算機技術、工業(yè)區(qū)塊鏈核心架構技術、工業(yè)智能傳感器技術；AI與工業(yè)技術深度融合應用的工業(yè)智能技術；適用于數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化的新智能制造系統(tǒng)的建模仿真/數(shù)字孿生核心技術。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，建議重點實施以下內(nèi)容：5G應用與網(wǎng)絡協(xié)同的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；新型工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)供應鏈數(shù)據(jù)協(xié)同共享平臺研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；面向多場景的工業(yè)資源/能力/產(chǎn)品智能專件及APP、AI物聯(lián)網(wǎng)“端管云”一體化平臺、面向工業(yè)CPS的工業(yè)軟件、邊緣制造/高性能仿真計算機工具集（硬件/軟件