工業物聯網平臺集團版 技術白皮書

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一、需求分析
隨著工業 4.0 與智能制造理念的深入發展，工業物聯網（IIoT）已成為推動制造業轉型升級的核心要素。在當下市場環境中，傳統制造業企業承受著巨大壓力，急需降低成本、提升生產效率、優化資源配置并增強市場競爭力，這使得工業物聯網平臺的需求呈現爆發式增長。
大型集團企業在工業領域占據重要地位，其業務結構復雜，涵蓋多個行業板塊、跨區域運營且具備多層級架構。這類企業在數字化轉型進程中，面臨著諸多棘手難題。
在管理方面，由于旗下擁有眾多業務單元、工廠、部門，信息分散于各個層級與區域，難以實現高效匯總與分析，導致集團決策缺乏及時、精準的數據支撐，無法迅速響應市場變化。
在技術層面，集團企業期望擁有統一的開發與運維體系，并實現集團設備數字化、數據建模、數據采集、數據分析、應用開發運維的標準化落地，滿足對眾多下級工廠節點及設備進行實時、全面的監控與維護。
此外，集團企業業務拓展迅速，對平臺的擴展性與兼容性要求極高。現有的工業物聯網平臺在面對集團企業業務量增長時，難以靈活增加節點實現橫向擴展，分布式部署能力不足，無法有效處理大規模數據與高并發訪問。
開發一款能夠契合集團化企業復雜業務場景的工業物聯網平臺迫在眉睫，對推動集團企業數字化轉型、提升市場競爭力具有關鍵意義。
二、產品簡介
中服云深耕工業物聯網多年，擁有豐富且功能強大的多個版本物聯網平臺，包括集團版、企業版、基礎版、設備版、孿生版，旨在滿足不同規模企業、不同應用場景的多樣化需求。
其中集團版專為集團型企業打造，包括集團管控系統、工廠系統、開發發布系統、運維管理系統、網關系統5大子系統，旨在實現集團內部多工廠、多部門之間的協同管理和數據共享。通過構建一體化的工業物聯網平臺，整合各工廠的生產、設備數據和資源，打造集團統一的工業操作系統底座，為集團提供統一的管理視角和決策依據，提升集團整體運營效率和協同效應。

集團/業務單元管控系統
集團管控系統負責匯總和分析來自各個工廠、部門的數據，為集團/業務單元管理層提供決策依據。通過對跨部門、跨區域的生產、運營等數據進行深度挖掘和分析，幫助集團/業務單元制定科學合理的戰略規劃。
工廠系統
工廠系統根據實際需求可部署多個，用于工廠層面的生產管理。實現對工廠內設備的實時監控、異常報警、預防/預測性維護、設備指標分析、生產分析等功能。每個工廠系統能夠獨立運行，同時又與集團/業務單元管控系統保持數據交互，確保集團對各工廠生產情況的全面掌握。
開發系統
開發系統提供統一的開發環境和工具，支持集團內部開發團隊進行定制化應用開發。包括數據可視化大屏開發、二三維組態開發、分析報表開發、數據應用開發、智能模型訓練開發，支持與現有系統的集成接口開發，滿足集團企業不斷變化的業務需求。
運維系統
運維系統負責整個集團工業物聯網平臺的運維管理工作，包括各個系統之間的數據流轉配置、聯通狀態、服務器資源、數據庫狀態、應用狀態等監控以及故障工單的派發處理。
邊緣網關系統
邊緣網關系統同樣可根據實際需求部署多個，實現對設備數據的采集、預處理和邊緣計算，支持斷點續傳、設備現地控制，支持軟硬網關兩種部署模式。
三、功能特性
1．功能架構


2．核心功能介紹
（1）集團管控系統  
數據同步配置
實現集團與所要管控的工廠或單元節點的關聯配置及數據同步配置，是實現集團多級管控的核心基礎。


設備管理配置
基于數據同步配置，可實時且無差別地查看各工廠、車間、產線等設備的詳細情況。

運行監控
利用設備組地圖和集團設備地圖，直觀展示設備地理位置分布；運行看板呈現設備整體運行狀態；設備物聯概況、運行卡片、實時狀態、資產臺賬和報警等功能，可全方位掌握單臺、群集設備的運行信息，宏觀向集團管理者展示設備總貌。

運行分析
從數采網關、設備資產、物聯測點、物聯數據、報警等多個角度深入分析設備，了解設備數據采集、設備資產、設備運行狀況，從集團全局分析數字化建設深度、物聯標準化體系落實情況。

多級智慧經營決策
提供從集團到工廠、車間、產線直至設備的多層次總覽界面，如集團概覽、各層級總覽大屏、設備運行和健康大屏等，以可視化形式為各級管理者提供全面、詳細的經營數據，輔助做出科學合理的決策。菜單可根據設備組及設備動態渲染，并根據用戶權限自動過濾。

數據中臺
對元數據、數據模型、標簽、數據目錄和數據服務等進行管理，同時可制定工業信息化模型，實現非物聯數據（報表、統計分析等數據）的集團化匯聚。同時為集團管控提供統一、規范的數據支撐體系。

（2）工廠系統
工廠系統涵蓋從設備的全生命周期過程，包括數采接入、設備配置與管理、設備監控報警、設備資產管理、設備日常運維、設備健康分析、設備數智分析、輕量化的數據管理功能，為廠領導、車間主任、工段長、設備科、操作工等各類角色提供定制化的功能，實現變被動式管理為主動式管理，保證設備良好的運行狀態、延長設備壽命、降低運維成本
數據采集與配置管理
數據采集是整個工廠系統運行的基礎，通過支持多種工業協議的數采接入，獲取設備的實時運行數據。可針對不同設備靈活設置報警、動作、事件、狀態規則等。

設備監控報警與健康分析
通過設備地圖、運行狀態監測等功能，實時掌握設備的位置、運行狀況等信息。同時結合設備歷史數據和預設分析模型，對設備的健康狀況進行評估和預測。


設備資產與日常運維
設備資產管理涵蓋設備從采購到報廢的全生命周期管理，包括設備臺賬建立、重點設備管理、采購需求規劃等。設備日常運維模塊依據設備資產管理提供的設備信息，制定并執行設備的點巡檢、保養、報修、維修等計劃。例如，根據設備的使用年限和運行狀況，確定設備的保養周期和維修計劃，確保設備處于良好的運行狀態。

設備數智分析與數據管理
設備數智分析模塊利用機器學習、數據分析算法等技術，對采集到的設備數據進行處理和分析，挖掘數據價值，形成設備分析診斷模型，為生產優化和設備管理提供決策支持。

同時，工廠系統通過級聯數據配置及數據管理功能，可將設備實時數據、報警數據、狀態數據、統計分析及報表數據等，按照集團要求，進行全量或增量同步，以最小的資源消耗、簡化的操作滿足集團上下級數據匯聚的需求。在某工廠中，通過該功能實現了與集團總部的數據高效同步，為集團實時掌握工廠生產情況提供了有力支持。
（3）開發系統
開發系統提供完善的開發工具體系，從可視化開發、組態開發、報表開發、三維建模開發、數據分析建模開發、專屬設備界面開發等多維度、多角度為開發團隊賦能。工具支持在線開發、在線發布，支持新功能發布或是已有功能更新，滿足不同的開發訴求。


同時借助于級聯數據同步以及數據中臺，實現開發環境與各工廠環境數據結構的完全一致，既保證開發環境的獨立隔離、整個開發過程不會對各工廠節點生產環境產生任何干擾，同時能面向實際各廠、集團實際的設備、業務進行開發，避免因數據架構不一致導致的開發難、部署難、遷移難，大大增強開發團隊的開發效率以及故障發生率。
（4）運維系統
運維系統以全局視角，統籌監控全集團各工廠節點、業務單元節點、集團節點等的各類資源，形成集團各節點全局拓撲關系、各節點狀。當節點資源出現異常時，立刻向運維人員發送提醒。支持報警提醒升級，同時提供工單派發、問題反饋、平臺消息維護等，實現運維業務的閉環管理。提供用戶問題反饋，用戶可隨時反饋系統問題，系統會自動記錄問題發生的系統節點、功能頁面位置等，最大程度還原問題現象，輔助運維人員盡快處理。

（5）網關系統  
    中服提供軟網關、硬網關兩種設備數采終端產品形態，其核心即數采軟件系統。支持數百種工業協議，內置多種通訊協議（Modbus RTU/TCP、Bacnet、DNP3.0、電力101/104、電表DL645、西門子、歐姆龍、施耐德、臺達、三菱、和利時、信捷等主流工業設備協議），支持斷點續傳、遠程調試、數據變化上報、數據邊緣計算處理、數據流邊緣執行、OTA遠程升級、數據邊緣仿真等。可根據實際設備分布情況部署多套網關，實現設備廣泛接入。


四、系統優勢
多層級架構管理能力
能夠完美適配集團企業復雜的多層級組織架構，從集團總部到下屬工廠、車間，再到具體設備，實現自上而下的統一管理和自下而上的數據匯總分析，確保信息流通順暢，決策及時準確。
    靈活定義工廠、業務單元、集團等多節點的上下級關系，并可各自獨立定義數據同步范圍，滿足直管以及跨級直管等各類管理模式。
物聯數據協同及工業信息數據協同
內置物聯數據協同能力，包括設備物模型、報警、事件、狀態、運行記錄等圍繞設備物模型本身的數據級聯協同，簡單易用快速配置。
支持工業信息模型配置、etl數據協同，滿足個性化的產線報表、設備指標、生產分析等數據模型的定義與數據協同，靈活可配置。
統一開發與運維
豐富的開發及運維工具，并擁有獨立的開發環境，確保開發不會對生產造成任何影響。統一集中運維監控，滿足集團獨立信息化團隊支撐全集團開發運維的需求。
橫向擴展與分布式部署
具備強大的橫向擴展能力，可根據業務增長和用戶需求，靈活增加工廠子系統、邊緣網關子系統等節點，不影響現有系統運行。同時支持分布式部署，將平臺功能分散到多個物理節點，提高系統性能和可靠性，有效應對大規模數據處理和高并發訪問。
高度定制化
針對不同工廠、不同業務單元的特殊需求，平臺能夠進行深度定制化開發，系統之間不會互相影響，實現高度定制。
五、客戶價值
提升集團決策效率與科學性
集團/業務單元可實時獲取工廠等子節點數據，縮短集團管理層決策周期，降低決策失誤率。例如，某大型制造業集團在使用平臺后，管理層獲取各工廠關鍵運營數據的時間從以往的平均 2 天縮短至 1小時以內。
優化生產，提高生產效率
工廠子系統包括設備數據的采、存、管、用全過程管理，是數字化轉型的基礎，基于此系統實現各類物聯及智能化場景，滿足設備的管理、監控、運維、預測、分析，在實際應用中成效顯著。在某離散制造工廠，通過設備實時監控與生產調度優化，設備利用率從 65% 提升至 80% 以上，產品次品率降低了 15%。
降低開發運維成本，提高響應速度
通過開發工具體系，賦能信息化團隊自主可控能力，從原先的無自主響應能力變為簡單需求4小時內響應，復雜需求快速響應。
運維團隊及時發現各子節點異常，提前維護，降低事故率。在相同的開發及運維人數下，需求變化響應速度大幅提高，降低企業運營成本。
數字化標準落地，物聯數據切實輔助決策
實時感知數字化標準落地情況，同時基于重點產線、設備物聯數據輔助分析經營數據異常（分析經營報表中的異常點、真實性），為領導層提供真實有效的決策建議。
六、典型案例
某電力裝備制造集團-工業物聯網平臺
建設集團智慧園區統一的工業物聯網系統，建立物聯感知標準體系，規范前端感知源數據采集、匯聚各類物聯網終端和系統的數據資源、破除多系統數據流通壁壘，實現集設備數據接入存儲計算、綜合監控、物聯場景開發、數據調試仿真的一體化平臺。
標準體系建設
    規范設備采購驗收標準、設備數字化采集標準、設備數據項標準（運行、工藝、能耗、質檢、生產等），為后續集團工廠建設、設備采購升級提供標準化指導；
數據接入
實現2個工業園區、9個產業公司、11個工廠所有設備（10萬+測點）數據存儲、計算、轉發，支持后續新園區設備接入；
用戶功能
面向集團用戶，實現工廠數據匯聚，提供經營與生產等宏觀決策分析；
面向工廠用戶（工廠領導、車間主任、工段長、維修工、操作工）提供差異化的設備及產線綜合分析功能；
面向平臺管理員提供設備接入配置及系統管理功能；
面向開發者提供低代碼工具，響應用戶不斷深化、延伸的展示分析需求；
面向集團數字孿生、綜合管理系統等，提供設備實時數據及設備指標分析數據服務。