工业物联网平台集团版 技术白皮书

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一、需求分析
随着工业 4.0 与智能制造理念的深入发展，工业物联网（IIoT）已成为推动制造业转型升级的核心要素。在当下市场环境中，传统制造业企业承受着巨大压力，急需降低成本、提升生产效率、优化资源配置并增强市场竞争力，这使得工业物联网平台的需求呈现爆发式增长。
大型集团企业在工业领域占据重要地位，其业务结构复杂，涵盖多个行业板块、跨区域运营且具备多层级架构。这类企业在数字化转型进程中，面临着诸多棘手难题。
在管理方面，由于旗下拥有众多业务单元、工厂、部门，信息分散于各个层级与区域，难以实现高效汇总与分析，导致集团决策缺乏及时、精准的数据支撑，无法迅速响应市场变化。
在技术层面，集团企业期望拥有统一的开发与运维体系，并实现集团设备数字化、数据建模、数据采集、数据分析、应用开发运维的标准化落地，满足对众多下级工厂节点及设备进行实时、全面的监控与维护。
此外，集团企业业务拓展迅速，对平台的扩展性与兼容性要求极高。现有的工业物联网平台在面对集团企业业务量增长时，难以灵活增加节点实现横向扩展，分布式部署能力不足，无法有效处理大规模数据与高并发访问。
开发一款能够契合集团化企业复杂业务场景的工业物联网平台迫在眉睫，对推动集团企业数字化转型、提升市场竞争力具有关键意义。
二、产品简介
中服云深耕工业物联网多年，拥有丰富且功能强大的多个版本物联网平台，包括集团版、企业版、基础版、设备版、孪生版，旨在满足不同规模企业、不同应用场景的多样化需求。
其中集团版专为集团型企业打造，包括集团管控系统、工厂系统、开发发布系统、运维管理系统、网关系统5大子系统，旨在实现集团内部多工厂、多部门之间的协同管理和数据共享。通过构建一体化的工业物联网平台，整合各工厂的生产、设备数据和资源，打造集团统一的工业操作系统底座，为集团提供统一的管理视角和决策依据，提升集团整体运营效率和协同效应。

集团/业务单元管控系统
集团管控系统负责汇总和分析来自各个工厂、部门的数据，为集团/业务单元管理层提供决策依据。通过对跨部门、跨区域的生产、运营等数据进行深度挖掘和分析，帮助集团/业务单元制定科学合理的战略规划。
工厂系统
工厂系统根据实际需求可部署多个，用于工厂层面的生产管理。实现对工厂内设备的实时监控、异常报警、预防/预测性维护、设备指标分析、生产分析等功能。每个工厂系统能够独立运行，同时又与集团/业务单元管控系统保持数据交互，确保集团对各工厂生产情况的全面掌握。
开发系统
开发系统提供统一的开发环境和工具，支持集团内部开发团队进行定制化应用开发。包括数据可视化大屏开发、二三维组态开发、分析报表开发、数据应用开发、智能模型训练开发，支持与现有系统的集成接口开发，满足集团企业不断变化的业务需求。
运维系统
运维系统负责整个集团工业物联网平台的运维管理工作，包括各个系统之间的数据流转配置、联通状态、服务器资源、数据库状态、应用状态等监控以及故障工单的派发处理。
边缘网关系统
边缘网关系统同样可根据实际需求部署多个，实现对设备数据的采集、预处理和边缘计算，支持断点续传、设备现地控制，支持软硬网关两种部署模式。
三、功能特性
1．功能架构

2．核心功能介绍
（1）集团管控系统  
数据同步配置
实现集团与所要管控的工厂或单元节点的关联配置及数据同步配置，是实现集团多级管控的核心基础。

设备管理配置
基于数据同步配置，可实时且无差别地查看各工厂、车间、产线等设备的详细情况。

运行监控
利用设备组地图和集团设备地图，直观展示设备地理位置分布；运行看板呈现设备整体运行状态；设备物联概况、运行卡片、实时状态、资产台账和报警等功能，可全方位掌握单台、群集设备的运行信息，宏观向集团管理者展示设备总貌。

运行分析
从数采网关、设备资产、物联测点、物联数据、报警等多个角度深入分析设备，了解设备数据采集、设备资产、设备运行状况，从集团全局分析数字化建设深度、物联标准化体系落实情况。

多级智慧经营决策
提供从集团到工厂、车间、产线直至设备的多层次总览界面，如集团概览、各层级总览大屏、设备运行和健康大屏等，以可视化形式为各级管理者提供全面、详细的经营数据，辅助做出科学合理的决策。菜单可根据设备组及设备动态渲染，并根据用户权限自动过滤。

数据中台
对元数据、数据模型、标签、数据目录和数据服务等进行管理，同时可制定工业信息化模型，实现非物联数据（报表、统计分析等数据）的集团化汇聚。同时为集团管控提供统一、规范的数据支撑体系。

（2）工厂系统
工厂系统涵盖从设备的全生命周期过程，包括数采接入、设备配置与管理、设备监控报警、设备资产管理、设备日常运维、设备健康分析、设备数智分析、轻量化的数据管理功能，为厂领导、车间主任、工段长、设备科、操作工等各类角色提供定制化的功能，实现变被动式管理为主动式管理，保证设备良好的运行状态、延长设备寿命、降低运维成本
数据采集与配置管理
数据采集是整个工厂系统运行的基础，通过支持多种工业协议的数采接入，获取设备的实时运行数据。可针对不同设备灵活设置报警、动作、事件、状态规则等。

设备监控报警与健康分析
通过设备地图、运行状态监测等功能，实时掌握设备的位置、运行状况等信息。同时结合设备历史数据和预设分析模型，对设备的健康状况进行评估和预测。

设备资产与日常运维
设备资产管理涵盖设备从采购到报废的全生命周期管理，包括设备台账建立、重点设备管理、采购需求规划等。设备日常运维模块依据设备资产管理提供的设备信息，制定并执行设备的点巡检、保养、报修、维修等计划。例如，根据设备的使用年限和运行状况，确定设备的保养周期和维修计划，确保设备处于良好的运行状态。

设备数智分析与数据管理
设备数智分析模块利用机器学习、数据分析算法等技术，对采集到的设备数据进行处理和分析，挖掘数据价值，形成设备分析诊断模型，为生产优化和设备管理提供决策支持。

同时，工厂系统通过级联数据配置及数据管理功能，可将设备实时数据、报警数据、状态数据、统计分析及报表数据等，按照集团要求，进行全量或增量同步，以最小的资源消耗、简化的操作满足集团上下级数据汇聚的需求。在某工厂中，通过该功能实现了与集团总部的数据高效同步，为集团实时掌握工厂生产情况提供了有力支持。
（3）开发系统
开发系统提供完善的开发工具体系，从可视化开发、组态开发、报表开发、三维建模开发、数据分析建模开发、专属设备界面开发等多维度、多角度为开发团队赋能。工具支持在线开发、在线发布，支持新功能发布或是已有功能更新，满足不同的开发诉求。

同时借助于级联数据同步以及数据中台，实现开发环境与各工厂环境数据结构的完全一致，既保证开发环境的独立隔离、整个开发过程不会对各工厂节点生产环境产生任何干扰，同时能面向实际各厂、集团实际的设备、业务进行开发，避免因数据架构不一致导致的开发难、部署难、迁移难，大大增强开发团队的开发效率以及故障发生率。
（4）运维系统
运维系统以全局视角，统筹监控全集团各工厂节点、业务单元节点、集团节点等的各类资源，形成集团各节点全局拓扑关系、各节点状。当节点资源出现异常时，立刻向运维人员发送提醒。支持报警提醒升级，同时提供工单派发、问题反馈、平台消息维护等，实现运维业务的闭环管理。提供用户问题反馈，用户可随时反馈系统问题，系统会自动记录问题发生的系统节点、功能页面位置等，最大程度还原问题现象，辅助运维人员尽快处理。

（5）网关系统  
    中服提供软网关、硬网关两种设备数采终端产品形态，其核心即数采软件系统。支持数百种工业协议，内置多种通讯协议（Modbus RTU/TCP、Bacnet、DNP3.0、电力101/104、电表DL645、西门子、欧姆龙、施耐德、台达、三菱、和利时、信捷等主流工业设备协议），支持断点续传、远程调试、数据变化上报、数据边缘计算处理、数据流边缘执行、OTA远程升级、数据边缘仿真等。可根据实际设备分布情况部署多套网关，实现设备广泛接入。

四、系统优势
多层级架构管理能力
能够完美适配集团企业复杂的多层级组织架构，从集团总部到下属工厂、车间，再到具体设备，实现自上而下的统一管理和自下而上的数据汇总分析，确保信息流通顺畅，决策及时准确。
    灵活定义工厂、业务单元、集团等多节点的上下级关系，并可各自独立定义数据同步范围，满足直管以及跨级直管等各类管理模式。
物联数据协同及工业信息数据协同
内置物联数据协同能力，包括设备物模型、报警、事件、状态、运行记录等围绕设备物模型本身的数据级联协同，简单易用快速配置。
支持工业信息模型配置、etl数据协同，满足个性化的产线报表、设备指标、生产分析等数据模型的定义与数据协同，灵活可配置。
统一开发与运维
丰富的开发及运维工具，并拥有独立的开发环境，确保开发不会对生产造成任何影响。统一集中运维监控，满足集团独立信息化团队支撑全集团开发运维的需求。
横向扩展与分布式部署
具备强大的横向扩展能力，可根据业务增长和用户需求，灵活增加工厂子系统、边缘网关子系统等节点，不影响现有系统运行。同时支持分布式部署，将平台功能分散到多个物理节点，提高系统性能和可靠性，有效应对大规模数据处理和高并发访问。
高度定制化
针对不同工厂、不同业务单元的特殊需求，平台能够进行深度定制化开发，系统之间不会互相影响，实现高度定制。
五、客户价值
提升集团决策效率与科学性
集团/业务单元可实时获取工厂等子节点数据，缩短集团管理层决策周期，降低决策失误率。例如，某大型制造业集团在使用平台后，管理层获取各工厂关键运营数据的时间从以往的平均 2 天缩短至 1小时以内。
优化生产，提高生产效率
工厂子系统包括设备数据的采、存、管、用全过程管理，是数字化转型的基础，基于此系统实现各类物联及智能化场景，满足设备的管理、监控、运维、预测、分析，在实际应用中成效显著。在某离散制造工厂，通过设备实时监控与生产调度优化，设备利用率从 65% 提升至 80% 以上，产品次品率降低了 15%。
降低开发运维成本，提高响应速度
通过开发工具体系，赋能信息化团队自主可控能力，从原先的无自主响应能力变为简单需求4小时内响应，复杂需求快速响应。
运维团队及时发现各子节点异常，提前维护，降低事故率。在相同的开发及运维人数下，需求变化响应速度大幅提高，降低企业运营成本。
数字化标准落地，物联数据切实辅助决策
实时感知数字化标准落地情况，同时基于重点产线、设备物联数据辅助分析经营数据异常（分析经营报表中的异常点、真实性），为领导层提供真实有效的决策建议。
六、典型案例
某电力装备制造集团-工业物联网平台
建设集团智慧园区统一的工业物联网系统，建立物联感知标准体系，规范前端感知源数据采集、汇聚各类物联网终端和系统的数据资源、破除多系统数据流通壁垒，实现集设备数据接入存储计算、综合监控、物联场景开发、数据调试仿真的一体化平台。
标准体系建设
    规范设备采购验收标准、设备数字化采集标准、设备数据项标准（运行、工艺、能耗、质检、生产等），为后续集团工厂建设、设备采购升级提供标准化指导；
数据接入
实现2个工业园区、9个产业公司、11个工厂所有设备（10万+测点）数据存储、计算、转发，支持后续新园区设备接入；
用户功能
面向集团用户，实现工厂数据汇聚，提供经营与生产等宏观决策分析；
面向工厂用户（工厂领导、车间主任、工段长、维修工、操作工）提供差异化的设备及产线综合分析功能；
面向平台管理员提供设备接入配置及系统管理功能； 
面向开发者提供低代码工具，响应用户不断深化、延伸的展示分析需求；
面向集团数字孪生、综合管理系统等，提供设备实时数据及设备指标分析数据服务。