近年来,数字孪生、信息物理系统、低代码等新技术在工业互联网领域应用日渐广泛,进一步推动工业互联网在更广范围、更深程度、更高水平上开展融合创新。

开发普通产品时,工程师们还可以通过实物试验来测试产品性能,修改设计方案、迭代优化,但如果是像“天问一号”这样的火星探测器,就无法在真实的应用场景进行实物试验。这时,就需要对“天问一号”的各个子系统,以及从地球飞向火星的轨迹、火星大气和着陆区环境等,建立数字孪生模型,开展仿真试验。

数字化向深层次发展,需要解决大量的不确定性问题。利用数字孪生集合各类新兴技术,将数字世界与物理世界融合,为工业设备等提供完整的生命周期数据,已逐渐成为工业互联网发展的一个重要趋势。

制造企业研发新产品时,可借助产品数字孪生模型来优化设计方案、进行工艺规划;在制造过程中可实现高效排产,一些企业还利用数字孪生技术建设柔性自动化生产线;在产品服役阶段,数字孪生技术还可以通过监测运行状况,来进行故障预测和预测性维修维护。

工业互联网不仅需要解决感知问题,更需要解决对物理对象的操控问题。这就需要进一步发展信息物理系统。信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,能够实现对大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务,在工业互联网领域发挥着重要的作用。

中国工程院院士王国栋以钢铁行业举例说:“冶金研究的是材料,输入的是成分、工艺,输出的是材料的性能、尺寸、表面质量以及消耗成本等,它们之间是相关的。这个过程可能很复杂,但是我们可以在生产过程中建立数字孪生模型,用大数据、机器学习等手段,对大量的输入数据、输出数据进行处理,来找到这个复杂过程的内部关系。”

有了数字孪生模型,就可以动态调整成分、工艺,使其达到目标值。这样就构成了一个‘基础设施’。”王国栋进一步解释,“这个‘基础设施’如果装在生产线旁边,就是一个原位分析系统。加上大数据状态感知、实时分析,又可以用来进行科学决策,最终我们反馈到生产线去,利用其来精准地执行,就成为一个信息物理系统。”

信息物理系统是一个具有控制属性的网络。它不仅仅是将现有的设备简单地连在一起,还会催生出众多具有计算、通信、控制、协同等性能的设备。随着信息物理系统的发展和普及,将进一步推动工业产品和技术的升级。

工业互联网带动的数字化转型不仅发生在大企业,也给广大中小企业带来新的发展机遇。以智能数控为例,过去需要数控系统厂家来辅助用户编程。现在只需要开放接口和低代码平台,就可以直接服务用户。一些中小企业即使不懂人工智能技术,也能开发出适合的数控应用程序。

目前,工业互联网产业发展迅速、前景广阔,但总量还不够大,存在一些需要引起重视的问题。在核心产业建设方面,工业互联网还没形成全国构架,标准规范缺失,一些关键核心技术受制于人,设备材料自给率较低。跨界融合不够、应用场景不多等,也制约着工业互联网的进一步发展。

工业互联网核心产业要抓好关键技术攻关,提升自主可控能力以及核心制造能力,积极有序推进数字基础设施建设。“工业互联网发展要走深走实,地方要结合实际、因地制宜,离散式、流程式制造要因业施策,要坚持因企而异,注重基础能力再造。”

工业互联网的主战场在实体经济,特别是工业领域,面向工业、立足工业、服务工业。从去年开始,中国工业经济联合会联合开展工业互联网融合创新应用·行业推广行动,已汇集全国各工业行业数字化领域具有代表性的应用案例近千个。工业互联网多元性、专业性、复杂性高,发展要与各行业各领域技术、知识、经验、痛点紧密结合,推动工业互联网融合应用需要持续发力、久久为功。

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