2023年工业互联网与工程机械行业融合应用参考指南

编写说明 党的二十大报告强调，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，促进数字经济和实体经济深度融合，推进新型工业化，加快建设制造强国、网络强国、数字中国。工业互联网作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现路径，已成为第四次工业革命的重要基石、数字经济和实体经济深度融合的关键底座和新型工业化的战略性基础设施。 党中央国务院高度重视工业互联网发展。近年来，在政产学研用各方的共同努力下，我国工业互联网发展逐渐形成了自己的认识体系、实现路径和实践成果，构建了“中央举旗定向、政府引导规划、地方务实推进、产业联动发展”的中国模式，形成了“巩固、提升、创新”并行推进的中国方案，打造了“5G+工业互联网”、5G工厂等中国品牌。工业互联网新型基础设施初步建成，融合应用融入45个国民经济大类， 产业规模突破1.2万亿元，为经济社会发展注入强大动力。为推动工业互联网创新发展，加快工业互联网规模化应 用，工业和信息化部开展了“链网协同”行动，推动工业互联网与重点产业链深度融合。编制行业融合应用参考指南是推进“链网协同”行动的重要举措，以帮助更多企业系统解答部署工业互联网面临的“为什么”“建什么”“怎么建”“找谁建”的 问题，为各行业建设工业互联网明确体系化、可落地的赋能价值，提供轻量化、可复制的建设指引，打造差异化、可操作的实践路径，汇聚多元化、可细分的供给资源。 工程机械行业是我国国民经济发展的重要支柱产业，在我国重大工程建设、新型城镇化建设进程中发挥了至关重要的作用。近年来，工程机械行业不断推进工业互联网建设实践，提质、增效、降本、绿色、安全发展取得积极成效，数字化车间、“5G+工业互联网”和5G工厂示范标杆不断涌现。为加速推动工程机械企业数字化转型由点状探索向规模化普及，工业和信息化部指导工业互联网产业联盟和中国工程机械工业协会，会同政产学研用各方共同研究编制了《工业互联网与工程机械行业融合应用参考指南》，旨在为工程机械行业工业互联网建设过程中的需求场景识别、应用模式打造、关键系统构建和组织实施方法提供参考借鉴。 工业互联网与工程机械行业融合应用总体还处于发展阶段，实施路径仍需要边探索边总结边推广边完善。后续还将根据实践情况和各界反馈意见，适时修订更新，通过不断释放工业互联网的服务赋能价值，促进工程机械产业持续向高端化、智能化和绿色化迈进。 目录 一、总则1 （一）适用范围1 （二）编制目的1 （三）编制框架1 二、工程机械行业融合应用场景需求3 （一）工程机械行业数字化现状3 （二）融合应用需求4 （三）融合创新应用场景7 （四）“5G+工业互联网”应用39 三、工业互联网与工程机械行业融合创新实施架构48 （一）工程机械行业融合创新应用架构设计思路48 （二）融合创新实施架构51 四、工业互联网网络设施建设54 （一）建设现状54 （二）建设需求55 （三）建设部署56 （四）“5G+工业互联网”61 五、工业互联网标识解析体系建设66 （一）建设现状66 （二）建设需求67 （三）建设部署68 六、工业互联网平台建设71 （一）建设现状71 （二）建设需求72 （三）建设部署75 七、工业互联网安全防护体系建设81 （一）建设现状81 （二）建设需求82 （三）建设部署83 八、组织实施87 （一）基本原则87 （二）实施流程87 （三）要素保障92 九、发展建议95 附件一主要供应商名录97 附件二典型解决方案简介102 （一）三一重工——5G工厂102 （二）广西柳工——挖掘机智能工厂104 （三）中联重科——车间智能排产106 （四）潍柴智能——产线柔性配置108 （五）山西建投——全流程质量管控110 （六）山河智能——基于5G的远程设备操控112 （七）铁建重工——基于5G的设备故障诊断113 （八）徐工集团——供应链弹性管控114 （九）广西柳工——产品全生命周期智能服务.116 附件三专业术语解释118 一、总则 （一）适用范围 本指南适用于工程机械制造业【国民经济行业分类 （GB/T4754—2017）行业代码351】，包括土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业、建筑及工业建设工程等各种综合性机械化施工工程所必需的机械装备制造。工程机械产业链上游主要包括为工程机械产品生产制造提供原材料及零部件的相关企业，中游包括挖掘机、起重机、压路机、推土机等不同类型的工程机械企业，下游主要是基建、房地产等对工程机械有需求的行业企业。本指南主要面向中游环节，既适用于具有良好自动化、信息化基础的工程机械企业，也适用于数字化基础较弱，但有进一步改造提升需求的工程机械企业。 （二）编制目的 适应工程机械行业数字化转型需求，促进工程机械企业全面降本增效、提升产品质量稳定性、助力业务增长、打造绿色安全的生产体系，充分结合工业互联网体系架构设计方法与国内外实践路径编制本指南，旨在为工程机械企业工业互联网建设规划和融合应用提供实施方法与路径参考。 （三）编制框架 指南共分为九个章节：第一章为总则。第二章从工程机械行业融合应用需求场景出发，梳理形成工业互联网应用总 体视图。第三章结合需求，基于工业互联网体系架构构建工程机械行业总体实施架构。第四章至第七章深入剖析工程机械行业网络、标识、平台和安全等建设部署路径。第八章总结工程机械企业应用工业互联网开展数字化转型的方法步骤。第九章提出推动工业互联网与工程机械行业创新融合应用走深向实的建议。最后，指南梳理了相关应用领域的供应商名录，为企业建设工业互联网提供丰富多元的供给资源。 二、工程机械行业融合应用场景需求 工程机械行业是装备制造业的重要组成部分。近年来，我国工程机械行业实现快速增长，产业规模从2015年的4570 亿元增长至2021年的9065亿元，成为全球工程机械行业最重要的力量。2022年，我国工程机械出口金额达443亿美元，在全球工程机械领域成为门类最齐全、品种最丰富、产业链最完整的国家，拥有20大类、109组、450种机型、1090个系列、上万个型号的产品设备。同时，一批工程机械产品在全球产业体系中实现领先，“蓝鲸号”全球最大单臂起吊船，三一SCC40000A全球最大吨位履带式起重机、“京华号”全球第三大开挖直径盾构机等一批批标志性产品不断涌现。 （一）工程机械行业数字化现状 数字化对于工程机械企业实现降本增效，提升客户服务体验，继而形成差异化优势有着重要意义。工程机械行业作为我国国民经济建设的重要支柱产业，历来重视先进制造技术和信息技术的融合发展，基本形成了较为完备的信息化、自动化体系架构，主工序装备实现了较好水平的自动化控制，ERP、MES、PLM等信息系统已普遍应用于大型工程机械企业，建成了数字化、网络化的作业场景再现与作业参数实时反馈的监控体系，有效支撑了工程机械研发制造、施工管理、安全管理、协同作业、应急救援、维保服务等各环节的高效运营，同时积累了大量设备状态数据，为进一步提高产品性 能和服务能力，推动工程机械行业在产品全生命周期各阶段的高质量发展奠定了基础。根据《中国两化融合发展数据地图（2020）》1统计显示，2020年机械行业两化融合发展指数达51.9，关键工序数控化率为34.8%，数字化水平在所有行业中处于中游水平。 （二）融合应用需求 工业互联网作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合的产物，在工程机械行业的数字化、网络化、智能化发展中正逐渐发挥出重要支撑作用，助力工程机械企业实现全面降本增效、提升产品质量稳定性、助力业务增长、打造绿色安全的生产体系。 一是工程机械行业生产工序复杂、制造模式离散，亟需通过数字化实现市场变化快速响应、提升生产效率。工程机械产品结构层次多样、制造过程复杂。传统生产方式难以对宏观经济、市场动态、订单需求等进行精准预判，生产效率偏低。因而企业需要借助数字化手段加强生产全生命周期管控，实现高效协同生产。一方面通过自动定位装夹设备、焊接机器人、搬运机器人等自动化设备的使用，融合人工智能、物联网、边缘计算等新技术，提升生产自动化水平。另一方面基于数据的集成打通和建模分析，在提高各工序、各业务、各基地协同程度的同时，进一步提高制造过程的生产计划优 1国家工业信息安全发展研究中心，《中国两化融合发展数据地图（2020）》，2020 化、资源动态组织、柔性生产作业和精准运营管控水平。 二是工程机械行业产品价值高、备品备件多样，亟需通过数字化实现全周期质量追溯、提升产品质量。工程机械作为国民经济发展的重要生产工具，对质量要求极为严格，且其生产涉及到多个渠道供应的多种零部件的加工、组装，对质量的全流程追溯和全生命周期管控的需求较大。因而企业需要通过数字化手段提升质量稳定性，利用机器视觉等技术，通过数字化检验设备的使用，针对部件表面划痕、颜色缺陷、涂层厚度等进行自动检测，集成全价值流质量数据，结合质量问题机理模型的构建，建立事前预防、事中控制、事后优化的产品质量管理体系，实现从零部件到整机、从研发到运维的质量在线检测、质量精准追溯、质量动态优化等全生命周期质量管理。 三是工程机械行业周期性较强、供应链复杂，亟需通过数字化提高供应链韧性、降低运营成本。工程机械行业需求主要来自基建及房地产投资，存在周期波动性，产品小批量、多品种，供应链复杂，依靠传统人工的粗放式生产管理容易造成资源浪费。因而企业需要通过数字化手段优化运营管理体系，减少资源和资金低效占用。其一是结合智能生产管理系统搭建柔性化产线，实现快速换型生产，节省人力物力。其二是基于模型对龙门吊、铣床、镗床等设备数据进行挖掘分析，实现设备故障预警等功能，按需维护设备，降低资源 浪费。其三是搭建统一的供应链管理平台，推进物流、信息流、资金流全方位融合，实现供应链高效协同，降低供应链运营成本。 四是工程机械行业步入存量市场、用户个性化要求高，亟需通过数字化构建竞争新优势、助力业务增长。随着工程机械整机市场进入存量时代，行业竞争日趋激烈，用户对于工程机械产品设备及配套服务的要求更高。因而企业需要借助数字化手段响应不断升级的用户端需求，探索更广阔的盈利空间。一方面是基于对以往海量的生产经营数据进行深度挖掘，支撑业务决策，优化生产经营方式，改进产品质量和性能，提升客户体验。另一方面是深入探索“制造+服务”模式，围绕挖掘机、起重机、泵车、压路机等工程机械产品设备，从单纯生产加工转向提供远程运维、个性化定制、供应链金融、远程施工等创新服务，拓展多渠道盈利模式。 五是工程机械行业具有高能耗、高排放的“双高”特点，亟需通过数字化降低能耗排放、实现绿色生产。在碳达峰碳中和背景下，工程机械行业亟需在自身生产减排、产品节能降耗、供应链高效低碳等方向上进行发力。通过提升工程机械生产制造流程的自动化与智能化水平，减少工序协同不足导致的能耗物耗，提高焊接、加工等设备能源利用水平。加强能源智能化和集成化管控，实现多介质的生产、存储、转换、输送和消耗环节的在线监测和预警，构建模型实现能源 动态平衡和优化利用。同时，借助数字化的手段积极发展再制造产业，助力工程机械行业实现“双碳目标”。 需要注意的是，工业互联网是支撑工程机械行业实现高质量发展的基础设施、应用模式和实践方法，但行业整体转型升级还需在其自身产品、工艺、装备等各领域发展进步的基础上，融合大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术，推动产业高端化、智能化、绿色化发展。 （三）融合创新应用场景 工业互联网赋能工程机械行业形成平台化设计、智能化生产、个性化定制、服务化延伸、数字化管理及网络化协同六大模式，覆盖32个应用场景，初步形成93个具体应用。 图2-1工程机械行业工业互联网创新应用场景总览 8 1.平台化设计 将工程机械行业产品、工艺、工厂的各类信息以数字化模型等形式表达，依托工业互联网平台组织研发创新相关资源，结合人工智能、虚拟现实等新一代信息技术，形成数据驱动、虚实映射、高效协同的新型研发模式。 图2-2设