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工业互联网在化工行业的发展与应用

发表时间：2020/9/24 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王耀德

[导读] 摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，工业互联网建设越来越多。

        唐山中浩化工有限公司河北省唐山市 063000
        摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，工业互联网建设越来越多。工业互联网是新一代信息技术与现代工业技术深度融合的产物，是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体。工业互联网平台是新基建相关技术的集成应用，是联接上游设备制造、工业软件与下游工业场景应用的核心环节。着力打造工业互联网平台连续几年被写入政府工作报告，当前更作为应对疫情冲击化危为机的主战场，被寄予厚望。
        关键词：工业互联网；化工；互联化工；智能制造
        引言
        工业互联网平台是工业互联网创新发展的关键，其本质是实现工业能力与IT能力的集成、融合和创新，通过构建的物理对象数字孪生体，实现制造资源互联互通互操作，推动制造能力软件化、模块化和平台化，从而使制造体系由封闭走向开放，支持全社会制造资源和能力网络化动态配置，构建新的制造业生态。与其他新兴产品发展规律类似，工业互联网平台发展不是一蹴而就的，需遵循客观工业的基本规律、物理属性、专有技术，解决对工业环境的适应性、时间确定性、高可靠性、安全性等问题，经过不断的技术更新、模型推演才能实现广泛应用。
        1工业互联网平台的显著特征
        工业互联网平台是第四次工业革命的关键支撑。西方发达国家正掀起新一轮工业革命浪潮，美国的先进制造 2.0 侧重于“互联网+传统制造”，德国的工业 4.0 侧重于“传统制造+互联网”，其路径虽不相同，但无一例外都选择利用工业互联网平台支撑实现智能制造，进而推动传统工业的生产方式变革。工业互联网平台是新型制造生态系统。工业互联网平台通过数据自动采集、工业 PaaS（Platform as aService，平台即服务）层和工业 APP（Application，应用程序）等信息网络技术产品，有效整合接入平台的工业企业的各个制造环节，这使它既是能够优化流程管理、实现智能制造的操作网络，又是上下游企业之间以及企业与用户之间进行分工协作、产品交易、服务保障的重要枢纽。疫情期间，工业互联网平台有效推动了物理空间隔离、人员隔离、交通隔离，促进了制造业产业链上下游的协同复工。2012 年以来，工业互联网蓬勃兴起并成为主要工业国家抢占国际制造业竞争制高点的必然选择。据全球咨询巨头埃森哲公司预测，2020 年全球工业互联网投资规模将超过 5000 亿美元。而据测算，2020 年中国工业互联网产业将达到万亿元规模，年均增长约 18%，这也是中国制造业化危为机、实现“弯道超车”的历史机遇。
        2互联化工的概念与模型
        （1）跨尺度互联是“互联化工”的典型特征和核心价值。挖掘化工过程多尺度间的耦合关系、优化物质／能量／信息在跨尺度间的传递与互通机制，是“互联化工”的核心价值。比如，基于大数据的材料基因组技术已更多地应用于新材料和新药物的研究，其目标是建立组分、结构、合成与加工工艺等与材料宏观性能间的模型关系，是一种微尺度、介尺度与宏尺度融合的新方法，互联化工为此提供技术基础和平台。（2）全尺度和全产业链的综合是“互联化工”关键路径。新经济模式的特点是产业链整合，“互联化工”通过跨尺度的互联和综合，可在更大时空域内强化能质网络的运行效率，提升资源产出率和运行效益。（3）“互联化工”的多尺度协同性。互联化工的协同性是面向化学工业多尺度和多层次的，包括工艺的协同、能质网络的协同、资源配置的协同、以及过程安全的协同。互联化工的协同性有多种尺度下的不同形式，比如，微化工的基础是微单元间的协同性，而云制造则强调供应链尺度上的协同。（4）“互联化工”的智慧化。化工过程的互联、综合与协同是为了快速并精细化地处理各种问题，满足多目标、多准则下的优化要求，这离不开最新的信息技术成果的支持。

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        3对我国工业互联网平台未来发展的几点思考
        3.1加强平台关键技术研究，推动新一代信息技术融合应用
        推动产学研各方开展联合攻关，开展平台关键技术研究、标准研制、试验验证、应用推广、人才培训等工作，不断提升平台技术创新供给能力。推动较强实力的平台服务商加快平台核心技术研发与产业化，开展前沿性、融合性技术创新集成应用。鼓励平台服务商与制造企业加强合作，推动新一代信息技术与制造业技术融合，培育一批新技术融合应用解决方案。继续组织实施工业互联网创新发展工程，完善平台试验测试、公共服务和关键标准体系。
        3.2持续推进工业大数据资源化布局
        要加快推动建立工业数据的产生规范和流通规范，促进工业大数据与工业互联网标识解析体系的结合，逐渐建立覆盖全行业的数据管理方法。大力推动中小企业数字化升级。细化工业设备数字化升级提升入网解决方案，如对于不具备入网能力的工业设备设施，通过加装传感器等方式实现设备入网和数据联接；对于具备入网能力的工业设备设施，解决数据接口开放、兼容和共享等问题。探索制定工业设备设施入网管理规范，将工业设备设施入网作为设备进入市场的准入条件。大力支持企业上云。
        3.3信息集成、产业协同问题
        近年来，在政策引领、支持和推动下，集团从解决现实生产中的实际问题出发，以安全生产为前提，以信息共享为目标，以创造价值为导向，大力建设和发展生产自动化和运营信息化，形成了趋于完善的自动化和信息化系统，涵盖了生产计划、物料供应、工艺改进、质量管控、能效提升等应用，在这些应用系统的建设过程中，不断遇到了一些系统性问题。在国家大力推行智能制造和工业互联网的时代背景下，集团现有系统的应用封闭和信息孤岛现状，已经难以满足企业安全生产、节能环保、协同共享的发展需求，亟需通过先进科学技术手段解决难题，促进集团稳步、科学、转型发展。
        3.4完善多方合作机制，建立健全产业发展支撑体系
        工业互联网平台发展过程涉及技术、安全、管理、市场推广等多个环节，需积极引导产业组织完善合作机制和利益共享机制，开展平台、工业APP细分领域功能绩效评价，推动建立基于平台的线上企业资质、产品质量和服务能力认证体系，鼓励工业互联网创新宣传推介、投融资对接、国际交流等活动形式，以市场化手段建立健全产业发展支撑体系。
        结语
        综上所述，互联化工是面向化学工业的工业互联网的具体技术形态，目前正处于快速发展之中，对化学工业多尺度、多维度和多层次结构的认识在很大程度上决定了它能否突破技术瓶颈，取得成功。知识自动化工作机制还将面向企业普遍存在的资金、材料、设备、人员等资源配置方面的难题，充分发挥互联化工的集成化优势和资源调度优势，强化供应链的融合与协同，提升化工行业的资源利用效率与能效管理水平，推动绿色化、环境友好的可持续发展，实现“智能产品-智能产线-智能工厂-智慧园区-智慧产业链”的行业整体升级。
        参考文献：
        [1]孙宏伟：《化学工程的发展趋势——认识时空多尺度结构及其效应》，《化工进展》，2003年第22卷第3期，第224～227页。
        [2]覃伟中、冯玉仲、陈定江等：《面向智能工厂的炼化企业生产运营信息化集成模式研究》，《清华大学学报》（自然科学版），2015年第4期。
        [3]周济：《智能制造——“中国制造2025”的主攻方向》，《中国机械工程》，2015年第26卷第17期，第2273～2284页。
        [4]钱锋、杜文莉、钟伟民等：《石油和化工行业智能优化制造若干问题及挑战》，《自动化学报》，2017年第6期。
        [5]陈溪南：《基于区块链的云制造安全性研究》，硕士学位论文，四川大学化学工程学院，2019年。