1、 工业互联网信息模型园区应用白皮书工业互联网信息模型园区应用白皮书 工业互联网产业联盟（AII） 2021 年 11 月 声 明 本报告所载的材料和信息， 包括但不限于文本、 图片、 数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有 （注明是引自其他方的内容除外） ，并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播， 不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关
2、法律责任。 工业互联网产业联盟 联系电话： 邮箱： 编制说明 本书编写单位包括：中国信息通信研究院、沈阳工业大学、深圳前海禾盈科技有限公司、浙江中控技术股份有限公司、青岛海尔工业智能研究院有限公司、河北工业大学、中国移动通信集团、中国电信集团有限公司、华为技术有限公司、软通智慧科技有限公司、腾讯云计算（北京）有限责任公司、北京和利时工业软件公司、陕煤集团榆林化学有限责任公司、国家能源集团宁夏煤业集团有限责任公司、浙江中环科仪消防报警设备有限公司、空气道科技（北京）有限公司。 编写组成员（排名不分先后） ： 中国信息通信研究院：余思聪、黄颖、曹蓟光、李宗祥、于青民、沈彬、
3、林欢、田娟、谢滨、张译霖 沈阳工业大学：张晓玲，杨亮，姚菊梅 深圳前海禾盈科技有限公司：邝启康、毛平、张誉、夏豪、刘洁 浙江中控技术股份有限公司：周德营，刘永召，王少培 青岛海尔工业智能研究院有限公司：孙贺、陈健美、孙明 河北工业大学：刘晶、赵佳 中国移动通信集团：龙容、石祚夫、韦安妮、马帅、范晓晖 中国电信集团有限公司：孟维业、王学敏、李融、郭枝虾、沈亮 华为技术有限公司：聂永丰、吴文庆、莫若 软通智慧科技有限公司：尹洪涛、柏翔、陈能技、付浩、刘照华 中兴通讯股份有限公司：赵维铎、高峰、楚俊生 北京和利时工业软件公司：丁研陕煤集团榆林化学有限责任公司：武东升国家能源集团宁夏煤业集团有限责任公
4、司：庄稼浙江中环科仪消防报警设备有限公司：陈磊、齐明敏空气道科技（北京）有限公司：吴昊 前 言 工业互联网信息模型能够实现信息的有效集成和便捷应用，是工业互联网高质量发展的重要支撑技术。中国“十四五”规划明确提出，分级分类推进新型智慧城市建设，完善城市信息模型平台和运行管理服务平台。在工信部印发的工业互联网创新发展行动计划（2021-2023 年） 中，提到要提升异构工业网络互通能力，建立多层级网络信息模型体系，实现跨系统的互操作。本书聚焦信息模型园区应用及功能实现， 从解决园区互联互通互操作实际问题出发，给出工业互联网信息模型在园区的实践。 本书提到的园区包括两类，一类是单个企业自建的园区，
5、该园区涵盖生产模块、管理模块、安防模块等企业生产管理的全流程，由企业独立管理，涉及家电制造园区、煤化工生产园区和钢铁生产园区等；另一类是指政府集中统一规划的区域，该区域涵盖多个企业，由园区管委会统一管理，涉及自贸园区、产业开发区及其它产业集聚区等。需要指出的是，园区相关的探索实践将不断深化，工业互联网信息模型为园区的发展奠定坚实基础，后续本书会根据信息模型在园区的实际应用情况进行持续研究， 并适时修订或发布更多应用场景。 目 录 一、 园区发展面临的挑战及信息模型的应用价值 . 1 (一) 园区发展面临的挑战 . 1 (二) 园区对信息模型需求越来越强烈 . 1 二、 工业互联网信息模型园区实
6、施架构及技术体系 . 3 (一) 工业互联网信息模型园区实施架构 . 3 (二) 工业互联网信息模型园区技术体系 . 3 三、 工业互联网信息模型园区解决方案实践 . 12 (一) 家电行业制造园区 . 12 (二) 煤化工行业生产园区 . 19 (三) 钢铁行业生产园区 . 23 (四) 园区数据中心场景 . 28 (五) 园区智慧消防场景 . 31 (六) 园区智慧楼宇场景 . 35 四、 工业互联网信息模型园区应用及发展建议 . 39 (一) 攻关核心技术，夯实应用基础. 39 (二) 构建标准体系，推动协同应用. 39 (三) 设计典型场景，推进重点行业布局 . 39 (四) 注重人才
7、培养，建立完善人才体系 . 40 图 目 录 图 1 工业互联网信息模型园区实施参考架构 . 3 图 2 工业互联网信息模型园区实施技术体系 . 4 图 3 信息交互流程分解 . 5 图 4 园区信息集成框架 . 7 图 5 信息交易技术图. 7 图 6 信息安全技术图. 9 图 7 信息模型在家电园区智能生产的应用路径 . 13 图 8 信息模型在家电园区智能安防的应用路径 . 15 图 9 基于信息模型构建的统一人员管理系统 . 16 图 10 基于信息模型构建的统一消防管理系统 . 17 图 11 RPAS智能自动化企业管理系统 . 18 图 12 煤化工园区构成要素 . 20 图 13
8、 信息模型在钢铁生产园区的应用布局 . 24 图 14 信息模型在钢铁园区能源管理中的应用 . 27 图 15 信息模型在钢铁生产园区的应用示例 . 27 图 16 信息模型在数据中心场景的应用路径 . 29 图 17 智慧消防整体架构 . 32 图 18 消防水监测示范应用 . 34 图 19 智慧消防综合应用管理平台 . 35 图 20 信息模型在智慧楼宇的应用路径 . 36 图 21 智慧楼宇系统平台 . 37 名 词 解 释 APS：高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling，APS)，可以解决生产排程和生产调度问题。 Automation ML：
9、 自 动 化 标 记 语 言 (Automation markup language，Automation ML)，是一种通用的工程数据交换格式。 CoAP：受限应用协议（Constrained Application Protocol，CoAP） ，一种传输协议。 EDDL:电子设备描述语言（Electronic Device Description Language，EDDL） ，是一种设备集成技术。 ERP：企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP） ，是一种可以提供跨地区、 跨部门甚至跨公司整合实时信息的企业管理信息系统。 FDT：现场设备工具（F
10、ield Device Tool，FDT） ，是一个将智能现场设备集成到过程和工厂自动化系统的开发标准。 HTTP： 超文本传输协议 （HyperText Transfer Protocol， HTTP） ，一种传输协议。 IDC：互联网数据中心（Internet Data Center，IDC） ，一种拥有完善的设备（包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等） 、 专业化的管理、 完善的应用的服务平台。 JSON： Java 脚本对象记法 （JavaScript Object Notation， JSON） ，是一种基于文本，独立于语言的轻量级数据交换格式，在传输过 程中
11、，以字符串形式存在。 MES： 制造执行系统 （Manufacturing Execution System， MES） ，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。 MQTT：消息队列遥测传输协议 （Message Queuing Telemetry Transport，MQTT） ，一种传输协议。 PLM：产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)，是一种产品全生命周期管理解决方案。 RFID：射频识别（Radio Frequency Identification, RFID） ，是一种自动识别技术。 SCADA：数据采集与监视控制系统(S
12、upervisory Control And Data Acquisition，SCADA)，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制。 UICC：通用集成电路卡（Universal Integrated Circuit Card，UICC） ，是在全球移动通信系统中使用的智能卡。 XML： 可扩展置标语言 （Extensible Markup Language， XML） ，是一种元语言，具有可扩展、自描述、结构化、内容和表现分离等特性。 3IM：工业互联网信息模型（Industrial Internet Information Model，3IM）
13、 ，主要指工业互联网全要素、全价值链、全产业链在信息空间的标准化表达。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 1 一一、园区发展面临的挑战及信息模型的应用价值 ( (一一) )园区发展面临的挑战园区发展面临的挑战 一是园区数据价值有待挖掘。园区产业类型多样，产业结构复杂，园区边缘层、系统层和服务层的数据互通缺乏统一标准和语言描述体系，数据调用成本高，信息孤岛现象普遍存在。大量数据沉淀在园区底层而无法产生应用价值， 园区的智能化发展面临数据价值体现不完整的挑战。 二是园区协同能力有待提升。 园区生产和管理往往涉及多个专业主体，且各专业主体间存在“条块分割”等问题，专业资源分散。同时，
14、园区网络化、数字化建设存在先来后到情况，各模块的管理和生产水平参差不齐。园区生产、销售、物流、安全等各环节的互联互通能力整体较弱， 资源的有效调度及信息的协同共享困难。 三是园区安全体系有待建设。 园区的安全仍处于割裂的状态，各部分安全措施结合不够紧密。在园区边界安全层面，边界基础设施、网络、应用、数据识别和抵抗各种安全威胁的能力薄弱。在园区企业安全层面， 企业管理平台以及涵盖设备、 控制、 网络、数据、应用等方面的安全防护系统发展不成熟,缺乏安全可信的生产环境。在园区公共安全层面，园区综合安防系统、态势感知平台及安全公共服务等有待构建。 ( (二二) )园区对信息模型需求越来越强烈园区对信息
15、模型需求越来越强烈 工业互联网信息模型在园区的应用可以实现园区全要素、 全价值链和全产业链在信息空间的标准化表达， 基于信息模型可以 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 2 满足园区智能化建设、 管理和服务的需求， 具体表现在三个方面。 园区智能化建设服务对数据资源的需求。 智慧园区的建设和服务需要深挖生产、管理和服务等各层级的数据价值，为园区生产优化、智能运维和决策、智能供应链服务等提供丰富数据资源储备。 信息模型可以针对园区数据应用需求提供标准化数据模板，通过对多源数据的统一建模构建分级分类数据资源体系， 为园区复杂、多样、海量数据资源的模块化管理和灵活化调用提供技术支持。
16、园区精细化生产管理对全域互联的需求。 园区的精细化生产管理需要打破物理空间和数字应用之间的 “次元壁” ， 实现企业、产业链与园区管理者之间的信息共享与交互。 园区信息跨域共享和协同的前提是信息的无障碍流通，以信息模型为载体，能够推动信息从企业边界向产业链上下游甚至跨领域延伸， 满足园区人、物、空间的深度融合需求，为建设园区全产业链、全价值链的生产管理体系提供实现手段。 园区一体化安全管控对多元融合的需求。 园区的一体化安全管控需要生产、管理和服务的深度融合，从整体全局的角度建设园区安全防控体系。园区生产、管理和服务体系架构的融合可以从信息模型着手，结合安全技术手段和管理机制，推动园区安全在公
17、共层面、企业层面和边界层面的整体提升，构筑园区监管、防护、治理等安全基线，为园区建设营造可信安全环境，促进跨产业、跨区域的健康稳定发展。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 3 二、工业互联网信息模型园区实施架构及技术体系 ( (一一) )工业互联网信息模型园区实施架构工业互联网信息模型园区实施架构 工业互联网信息模型在园区的实施架构包括边缘层、 系统层和服务层,在边缘层对企业生产设备和园区配套设施进行标准化信息建模,实现设备、物料等数据的统一采集和集成，如图 1 所示。在系统层，基于统一信息模型实现企业生产管理、园区管理的软件系统贯通授权，为园区智能化运营管理提供支撑。园区服务
18、层分为园区内和园区外， 园区内既可以是单个企业生产管理园区，也可以由多个企业组成的园区，园区外包括多个园区组成的关联园区。 来源：中国信息通信研究院 图 1 工业互联网信息模型园区实施参考架构 ( (二二) )工业互联网信息模型园区技术体系工业互联网信息模型园区技术体系 工业互联网信息模型园区关键技术包括信息描述技术、信息交互技术、信息集成技术、信息交易技术和信息安全技术，园区信息模型技术体系如图所示。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 4 来源：中国信息通信研究院 图 2 工业互联网信息模型园区实施技术体系 1.信息描述技术 信息描述被界定在语义语法层，引用标准包括 FDT、
19、EDDL 等语义描述规范，以及 XML、JSON、Automation ML 等标准语言描述技术。园区信息描述技术的使用分为不同的应用场景，如，电子制造企业通常使用 EDDL 信息描述技术，现场仪表类企业通常选择 EDDL+FDT+OPC UA 融合的信息描述技术等。 为便于园区信息交互， 在对信息描述的同时可用标识对模型和信息进行标记和表达。 标识的物理对象是指园区中的实体资源，如产品、 零部件、 机器设备等， 数字对象是指园区中的虚拟资源，如服务、文件、数据等，对象关联信息是指被标识对象的外部关 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 5 联数据，如属性信息、数据字典、语义信息等
20、。当前，处于多标识并存的发展阶段，可分为公有标识和私有标识，公有标识适用于开环应用， 私有标识适用于闭环应用， 标识载体当前以一维码、二维码和 RFID 等应用为主，在智能家居、智慧交通等领域逐步引入了 UICC、通信模组等主动标识载体。用于园区信息模型的标识编码、标识采集设备、标识服务等规范可参考工业互联网标识解析体系系列标准。 2.信息交互技术 信息交互技术是指园区范围内信息使用者和提供者之间信息的接入、传输、路由、转换等，覆盖园区接口、网络、场景和服务等各个角落，是园区业务协同的基础。 来源：浙江中控技术股份有限公司 图 3 信息交互流程分解 信息交互流程如图 3 所示，信息交互系统通过
21、公共信息库、交互服务及对应的交互服务代理实现交互对象间数据的传输， 也可同步更新交互对象的可访问私有数据。 园区交互信息根据业务要求设置具体的存储位置和访问权限。 交互服务采用规范的交互方式完成交互对象间的信息交互，包括：消息路由、消息确认与交互服务代理交互服务代理交互服务业务数据业务软件交互对象A业务数据业务软件交互对象B信息交互系统消息传输消息传输消息传输消息传输公共信息公共数据公共文件3IM公共信息库交换数据交换数据 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 6 重发、消息差错处理、交互规则管理等。交互方式遵从 GB/T 20720.5-2015。 交互服务代理为各异构系统提供非
22、标接口到标准接口之间的通信协议、接口数据类型等的转换，并提供业务所需的信息处理。交互服务代理通过信息交互网络完成消息传输。信息交互网络是园区交互对象间信息传输的通道， 可采用消息中间件技术实现，可用协议包括：CoAP、MQTT、HTTP 等。 信息交互技术可按交互方式、互操作功能、交互时间、发起组件、目标组件、交互的信息内容来描述其交互应用场景，以保证互操作的规范性、完整性和可追溯性，满足园区不同交互对象的业务系统交互应用需求。 信息交互技术的应用为园区提供了信息传输的规范方法和路径，提升园区管理效率，帮助企业有序开展业务运营。 3.信息集成技术 信息集成技术是指基于信息灵活应用需求， 以信息
23、模型为对象， 以信息资源为本体， 以园区服务为动力， 以交互技术为手段，以协同作业为方法，把信息模型有机融合并使之优化的动态过程，具体包括设备层、产线层、企业层、产业链层的信息建模以及模型库建设。 常用的信息集成架构是集中+分布式相结合的方式，将园区各类数据信息通过模型或者模型库等方式集成到园区平台， 协助园区根据实际情况进行智能化运营管理。 如图 4 所示为园区信息集成的逻辑框架，包括园区的基础设施和网络、云承载、应用集成平台、智慧园区应用以及统一门户。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 7 来源：东北大学 图 4 园区信息集成框架 4.信息交易技术 信息交易涉及数据交易和知
24、识交易， 信息交易的达成可推动实现园区数据和知识的附加价值。信息交易的参与主体包括个体、企业、政府、机构，如图 5 所示，交易流程包括交易准备、交易实施、交易确认、交易维护等部分，每个部分对相关的参与主体有相应的要求。 来源：中国信息通信研究院、浙江中控技术股份有限公司、中国移动通信集团 图 5 信息交易技术图 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 8 数据交易是基于大数据技术的一种数据应用和流通技术。对于园区数量大、来源分散、格式多样的数据，交易参与方在进行交易前， 需要依据统一的数据质量和接口开放原则对数据进行预处理。采用数据清洗、信息脱敏、数据分类等技术提供完整的结构化数据，
25、并依据数据统一定价标准完成数据定价。 知识交易是对知识和经验的数字化沉淀过程。模型拥有者通过对模型转移过程进行“排他性”控制获得激励,交易结果是实现模型转移。 针对园区企业的知识产权， 如生产工艺、 产品配方、操作经验等均可建立知识模型，基于模型的形式实现知识交易。 目前，信息交易集中在原始数据、算法、模型等数据交易，知识交易尚未起步，在标准、技术、产业等方面都面临挑战。信息交易是信息模型发展的衍生价值，在园区生态场景下，在各主体间流动的数据和知识包含不同的类别和权限要求， 需要建立数据和知识分级分类管理。除了交易主体和数据的可信合法，交易内容涉及到园区生态参与者的核心知识产权时， 还需要保证
26、信息交易后在授权范围内使用， 通过区块链等技术对整体交易的环境和使用情况进行监管是目前常见的技术手段， 但仍需在实际场景中实施验证。为了推动整个交易场景的突破，需要优化信息交易环境，逐步探索建立信息交易的法律法规和行业标准，推动实现标准化、规范化信息交易。 5.信息安全技术 为保证工业互联网信息模型园区技术体系的安全可靠，需要有相应的安全能力支撑，建立信息描述相关的描述安全技术、信 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 9 息交互相关的交互安全技术、信息集成相关的集成安全技术、信息交易相关的交易安全技术。 园区信息模型安全信息集成安全信息交互安全信息交易安全信息描述安全 来源：中国
27、电信集团有限公司 图 6 信息安全技术图 信息描述安全技术指的是为保证园区信息描述结果的准确可靠所使用的技术， 涉及信息建模语言安全与信息描述语义安全。信息建模语言安全指的是建模所使用的描述语言安全可信， 应使用规范的信息描述语言完成信息的描述。 信息描述语义安全指的是模型语义能正确映射物理实体并避免发生语义泄露， 如通过信息加密技术和 SQL 反注入技术防止语义信息向外部泄露。 信息交互安全技术指的是在园区内为实现信息准确流通采用的技术，涵盖信息调用安全与信息交互网络安全两方面。信息调用安全涉及信息提供方和信息接收方， 由于园区内广泛存在通过接口调用获取模型信息进行信息融合的需求， 因此信息
28、提供方 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 10 和信息接收方应针对信息调用接口引入过载保护、 日志审计等安全机制， 使用访问签名技术可以确保只有被授权的对象才能提交对模型信息的调用请求，加强信息调用安全。信息交互网络安全涉及网络协议和网络本身的通信， 园区的可通信网络包括通信网、互联网和物联网，由于使用开放性的网络协议，园区网络环境内存在多种安全隐患。 为防止外部人员利用园区网络安全隐患在信息交互过程中窃取信息模型， 可在信息交互过程中引入信息加密技术对信息加密，在网络的边界引入防火墙技术，并实施相应的安全控制策略，应使用病毒防范、漏洞扫描、黑客入侵检测等软件系统，加强对网络安
29、全隐患的排查能力，使用网络隔离技术可以加强网络安全可靠性，提升信息交互的安全程度。 信息集成安全技术指的是在信息集成共享的过程中为保证内容准确可靠所使用的技术， 信息集成安全涉及信息建模过程安全和信息模型库安全。 信息建模过程安全指的是信息建模过程的安全可信，除去使用规范的模型描述语言，还应包括共享信息本身的安全。信息模型库安全指的是信息模型库的安全管理，由于园区信息模型中广泛存在敏感属性元素， 如个人隐私信息和设备关键参数， 因此模型库内应实现访问权限控制和访问范围控制功能，避免由非授权用户访问模型库、授权用户访问越界所引发的信息安全事件。 园区信息模型库所在的服务器应通过配置加密协议的手段
30、实现远程管理，同时应使用数据库防火墙、数据完整性校验等手段加强安全管理。 操作系统运行安全是信息模型库安全的另一环节，信息模型库所依赖的操作系统环境应具备防病毒、 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 11 防攻击和对威胁的感知能力， 能通过反病毒技术实现计算机病毒的实时入侵检测。 信息交易安全技术包括数据交易安全和知识交易安全。数据交易安全技术是实现数据交易的基础， 涉及交易平台和数据开放接口两方面。数据交易通过交易平台执行数据交换，因此应在交易平台上规划用户注册和交易清算中心， 同时运用数据溯源技术、数据持续控制技术保障数据资源的可信流通， 在数据开放接口处开展对交易行为的实时
31、监控， 对交易中的违规行为进行实时拦截与告警。知识交易安全技术主要涉及信息模型的访问，针对模型开放接口保护机制，保障信息模型的流通安全。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 12 三、工业互联网信息模型园区解决方案实践 ( (一一) )家电行业制造园区家电行业制造园区 1.家电园区生产面临的问题和挑战 （1）园区智能生产面临的问题和挑战 家电园区智能生产需要工厂覆盖有多样化的通信网络和苛刻的网络性能，同时，云平台需要具备与现场生产设施、传感器等对象的实时通信和信息交互能力， 因此， 建设统一的网络架构，实现信息的无障碍流通至关重要。尽管如此，智能生产的实现仍存在以下问题。首先，传
32、统的园区建设以需求为驱动堆积先进技术和应用，没有系统性，为了智能化而智能化。其次，现有园区的大多数应用仍存在孤岛问题，缺乏数据贯通。最后，园区现有的智能化建设没有服务于提质增效，脱离实际的需求。 （2）园区智能安防面临的问题和挑战 家电园区智能安防的实现需要解决园区安全管理、 消防管理等方面的问题。在园区安全管理方面，一是人防为主，效率低，缺乏及时的预防和处置措施。智能应用少，缺少有效真实感知，需要大量人工分析处理，效果欠佳。如访客手续繁杂、身份鉴别难、通行高峰期易出现安防漏洞等；二是系统烟囱式建设，系统间数据未整合，形成数据孤岛，事件响应效率低。如车难停、路难找、无园区内精准导航、人工核实车
33、牌通行效率低等。三是管理成本高。人力成本持续升高， “人防为主，技防与物防为辅”的安全防护体系面临严重挑战。 如高峰期和重大活动时需要排队、园区人车物数量增长、 安保人员数量相应增加。 在消防管理方面， 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 13 一是报警点与视频无法联动， 无法及时确认警情并及时做出精确的应急处置流程；二是报警点与疏散系统无法联动，无法及时安排疏散路线指示；三是无法对消防设施进行实时监控（包括泵房水箱、楼宇内消防栓、喷淋水压等） ，无法检测设施损坏情况。因此，园区智能安防的实现亟需升级改造为系统可联动、指挥决策可视化、安防无死角的综合安防园区。 2.信息模型在家电
34、园区的应用路径 （1）信息模型在家电园区智能生产中的应用 工业互联网信息模型在家电生产园区的应用如图所示， 围绕边缘接入层、系统管理层和应用服务层的全域互联互通展开。 来源：青岛海尔工业智能研究院有限公司 图 7 信息模型在家电园区智能生产的应用路径 在边缘接入层，信息及数据的孤立是面临的主要挑战，由SCADA 实时采集设备状态、 生产完工信息、 质量信息等海量数据,依托信息模型实现多源异构数据归一化， 利用边缘设备实现底层数据汇聚向云平台集成。同时，通过 RFID、条码等技术，实现 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 14 生产过程的可追溯。基于信息模型实现智能制造全域互联互通
35、，使模块化生产和柔性制造成为可能。如，通过边缘层的 UAMES柔性化智能生产调度系统，可以发送控制指令给车间设备，并采集车间设备的数据， 经过分析和过滤， 为云计算层提供数据基础，实现全局调度和智能决策。 在系统管理层，构建系统信息模型，推动包括 PLM、APS、MES、ERP、SCADA 等工业软件的融合应用，打通信息壁垒，实现家电产业从销售下单、研发设计、工艺准备、仓储采购、生产制造，最终到物流交付的全链条、全要素的信息集成与闭环。在研发设计阶段，推进标准化、模块化和系列化，提升研发效率，让用户协同设计成为可能。在生产制造环节，生产数据集成管理、整合分析， 通过建立生产指挥系统， 实时洞察
36、工厂的生产、 质量、能耗和设备状态信息， 实现从生产排产指令的下达到完工信息的反馈闭环，提升家电产业链的柔性生产能力，最终实现按订单驱动，拉动式生产,减少在制品库存。 在应用服务层，构建平台层信息模型，通过安全可靠的工业互联网 PaaS 和 SaaS 应用，实现海量数据汇聚、建模分析、工业知识经验软件化与模块化、各类业务应用开发运行，全面支持家电生产的智能决策、业务模式创新等。将家电产业大数据与工业机理结合，实现数据分析挖掘，将工业知识固化为工业微服务组件和应用，借助微服务组件和应用，快速定制工业 APP，支撑工业生产决策，是工业业务创新的重要环节。 （2）信息模型在家电园区智能安防中的应用
37、工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 15 工业互联网信息模型在家电园区安防层面的应用如图所示，主要从统一数据采集、数据标准化处理、数据建模和基于模型的数据共享四个方面进行优化提升， 信息模型的应用可以实现门禁规则、一卡通权限规则等园区资源管理，以及消防应急模型、消防用水等园区安防。 来源：软通智慧科技有限公司 图 8 信息模型在家电园区智能安防的应用路径 在园区资源管理方面，基于信息模型打通资源管理系统，实现一卡通系统、门禁系统、闸机系统、人脸系统的权限互通，构建园区管理者、 入园企业员工、 访客人员等统一管理体系。 同时，通过统一信息模型构建 AI、 大数据、 GIS 等技术的
38、融合应用环境，在车辆便捷通行、车位智能引导、访客自助预约、园区内设施和服务导航等方面实现园区资源的最优化应用。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 16 来源：软通智慧科技有限公司 图 9 基于信息模型构建的统一人员管理系统 在园区安防方面，针对园区安防涉及的烟感设备、自动巡检装置、报警系统、消防用水智能管理系统、消防水泵、安防融合平台、智能无线疏散系统等，构建多层级信息模型体系，推动安防数据的集中统一采集、分析处理与协同共享，实现园区各主体间从警情确认、联动处置到实时响应的有机联动。在警情确认方面，摄像头在控制中心自动弹出实时图像，辨别消防警报真伪，启动消防应急处置流程，就近提
39、供安保措施。在联动处置方面，通过自动巡检装置等获取人员热力图， 根据火情程度推送灾情指引，联动打开所有安全出口，便于人员快速疏散。在实时响应方面，通过安防融合平台通知消防员、消防局，并配合现场救援。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 17 来源：软通智慧科技有限公司 图 10 基于信息模型构建的统一消防管理系统 3.信息模型在家电园区的应用效果 工业互联网信息模型在家电行业生产园区的应用可以构建工厂设备接入层、系统层和平台应用层的全域互联互通，达到纵向解耦、横向整合的效果，实现工厂的柔性化、智能化生产。 （1）基于统一信息模型构建的智能生产系统 基于信息建模， 可以实现家电制造
40、园区生产和管理系统的协同工作，如，前海禾盈的 RPAS智能自动化企业管理系统通过信息模型的调用， 实现 ERP、 RPA、 MES、 SCADA 等异构系统的集成，推动传统工厂的智能化改造。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 18 来源：深圳前海禾盈科技有限公司 图 11 RPAS智能自动化企业管理系统 传统的首件检验工位， 人工检查方式效率低下， 且容易出错，基于对待检查物品信息模型的构建，实现物品信息的统一调用，通过信息模型 AR 眼镜只需识别待检查物品的标识，即可自动调取所有信息。该检查方法大大降低了操作难度，检查记录同步存储在程序中，完成一次检查效率提升 70%，操作效
41、率提升 300%，节省纸质报告成本 100%。 作为洗衣机的重要外观件， 冲压车间的钢板表面划痕是重要的质量检验点， 在检验关键点通过高清摄像头配合信息建模技术，对钢板表面各种缺陷进行检测、监控及数据分析，可快速识别问题并触发停线。同时，全息记录整个过程数据并进行汇总分析和知识转化，通过信息化系统适时推送给相关工位、相关人员，为工艺的改良和生产过程优化、追溯提供重要的数据支撑。 针对无人夹包车和智能联网 AGV 进行信息建模， 实现园区物 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 19 流系统的智能化。利用信息模型+5G+视觉+驾驶技术，将现有的夹包车进行改造， 第一步实现从下线点到货
42、区的自动夹抱和运输，第二步实现从货区到运输车的搬运，彻底实现无人成品库。 （2）基于统一信息模型构建的智能安防系统 基于对烟感设备、井盖设施、垃圾桶、路灯照明设施、停车系统等园区基础设施进行标准化建模， 构建信息模型的统一管理平台。信息模型包括地理位置信息、门禁设备信息、人员 ID 信息、权限信息、动态行为信息以及信息之间的关联，通过建立安全规则，信息动态采集更新与规则对比，实现人员安全防护动态识别与重点区域进出权限的关联动态控制。 通过信息模型的应用，实现了设备的动态添加与规则的动态更新，安防系统能以“无代码开发”模式应对环境更新与安全态势的变化。 ( (二二) )煤化工行业生产园区煤化工行
43、业生产园区 1.煤化工园区生产面临的问题和挑战 （1）园区供应链协同面临的问题和挑战 现代煤化工是以煤为原料，通过煤转化利用技术，用化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或中间产品，而后再进一步加工成化工、能源产品的工业。在煤化工产业集群中，由于产业链上下游企业业务领域不同，存在技术差异较大，信息理解不一致的问题， 这就导致出现产业链节点活动不符合产业链运行要求的风险。煤化工行业对电力、天然气等能源的供应很敏感，在产业链缺乏通用的调度模型时， 会导致无法及时合理的分配能源，存在园区内部能源互供不平衡的风险。 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 20 （2）园区工艺设计面临的问题
44、和挑战 在煤化工园区中运行有间接煤制油、煤制烯烃、精细化工等数十套工艺装置，园区有供水、工业气体、热电、原料仓储、产品仓储、污水处理、物料输送公共服务系统，以及公路、铁路专用线等基础设施。 来源：浙江中控技术股份有限公司 图 12 煤化工园区构成要素 智慧煤化工生产园区在开发中需要符合 “一体化” 开发要求，包括项目设计一体化，利用化工产品上下游关联的特点，形成化工项目链。公用工程一体化，对园区能源供应进行统一规划、集中建设，形成一体化的公用工程岛。物流传输一体化，通过输送管网、仓库、道路等，形成园区内一体化的物流运输系统。环境保护一体化， 园区内设立环保中心， 统一处理废水、 废气、 废渣。
45、 （3）园区监督管理面临的问题和挑战 煤化工行业对蒸汽、工业水等公用工程依赖性较强，通常由单个企业为园区提供公用工程服务， 存在应对园区外部环境变化示例1：煤化工全产业链一体化运行以XX煤化工产业园为例煤化工产业链：煤制烯烃、煤制芳烃、煤制乙二醇、煤基精细化工、煤制油。一些园区中，煤化工 “一体化系统”产业链中，存在多法人生产公司，这些公司将在“联盟”制度下统一调度运行。关系示例工艺、设备研究机构；设计院；院校等配套企业（如电力、动力、气体、水）设备制造商供应商物流企业煤-化工/石化一体化；盐-化工一体化园区管理部门、园区公共服务系统、应急系统政府有关部门07020304050601煤化工“一
46、体化系统”内各系统协同运行、生产物流调度01煤化工“一体化系统”与配套系统（外部）的物流供需调度03与01煤化工“一体化系统”与设备制造商远程维护系统交换数据，接受“协议规定的”服务04与01煤化工“一体化系统”与供应商、物流企业交换数据，实现供应链协同05与01园区管理部门监控“煤化工一体化系统、供应商、物流企业、设备制造企业、配套企业（工厂）、设计/研究/院校“的协同运行过程，评价园区运行水平，必要时提供协调服务。应急管理部门监控生产企业、仓储企业配套企业重大危险源状态、企业应急资源状态，与企业应急系统联动06与01、02、03、04、05政府技术监管部门监管园区企业“特种设备、锅炉、危险
47、化学品 、特种作业人员资质 等“的状态或动态，提供培训服务等；政府有关经济部门监控园区经济运行，评价园区动态竞争力、对区域经济发展的贡献，提供相应政府服务07与01、02、03、04、05、06工艺设备研究机构、设计院、院校与煤化工“一体化系统”交换数据，提供服务，如新产品 开发、工艺优化、设备改进；院校、培训机构与煤化工“一体化系统”交换数据，提供人才服务；02与01园区执行政府有关文件，报告执行绩效。应急时，报告相关情况；07与06 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 21 能力不足的风险。煤化工生产装置有不同的检维修要求，设备智能化程度不足，装置维护孤岛现象普遍，监管困难，
48、存在装置非计划检维修引起的产业链停产风险。 由于产业链企业之间生产安全关联性强，容易发生连锁反应，应急调度信息的互联互通机制不完善时，会导致无法及时协调和指挥应急联动的风险。 2.信息模型在煤化工园区的应用路径 （1）信息模型在煤化工园区供应链协同中的应用 煤化工园区供应链协同是指两个或两个以上企业结成的一种联盟，它跨越企业边界，建立共享的供应链协同信息模型，将供应链节点上各信息系统连接在一起，形成完整的业务链，以加强企业间的合作关系。供应链协同的内容由供应链协同规范规定。 供应链协同规范对供应链协同的目标、规则、业务流程和组织等做出明确规定，以提高供应链协同水平和协同效应。供应链协同信息模型
49、的内容取决于业务流程、工艺流程、生产物流的设计和运行要求。通过对业务协同对象、协同操作定义信息、协同运作调度信息、运作绩效信息、运作能力信息、协同流程信息等进行信息模型建模，实现煤化工“一体化系统”的各子系统协同运行、生产物流调度。 （2）信息模型在煤化工园区工艺设计中的应用 工艺设备研究机构、设计院与煤化工“一体化系统”协同设计， 通过对共享设计文件和系统公共数据、 工艺优化的参数设置、 工业互联网信息模型园区应用白皮书（2021 年） 22 设备改进信息等进行信息模型建模，实现规范化数据交互，提供新产品开发、工艺优化、设备改进等服务。高校、培训机构等与煤化工“一体化系统”建立人才培养机制，
50、通过对人力资源公共数据建模，实现规范化数据交互，提供人才服务。 （3）信息模型在煤化工园区监督管理中的应用 信息模型在煤化工园区监督管理中的应用围绕园区管理部门、应急管理部门、政府技术监管部门的管理活动实现。园区管理部门监控“煤化工一体化系统 、供应商、物流企业、设备制造企业、配套企业（工厂） 、设计院/研究机构”的协同运行，通过对供应商供应信息、物流企业运输信息、设备维护信息及其他协同运作绩效信息等进行信息模型建模，评价园区运行水平，必要时提供协调服务。应急管理部门监控生产企业、仓储企业、配套企业重大危险源状态、企业应急资源状态，与企业应急系统联动。 政府技术监管部门监管园区企业“特种设备、
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