工業(yè)設(shè)備上云是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是切入點(diǎn)，意義十分重大。2018年7月工信部發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及推廣指南》，提出要“實(shí)施工業(yè)設(shè)備上云‘領(lǐng)跑者’計(jì)劃”，并明確了四類十大重點(diǎn)工業(yè)設(shè)備，即以煉鐵高爐、工業(yè)鍋爐、石化設(shè)備為代表的高能耗設(shè)備，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、大中型電機(jī)、大型空壓機(jī)為代表的高通用設(shè)備，以工程機(jī)械、數(shù)控機(jī)床為代表的高價(jià)值設(shè)備和以風(fēng)電、光伏為表的新能源設(shè)備。
三年來，工業(yè)設(shè)備上云取得了重大進(jìn)展，全國重點(diǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)連接的工業(yè)設(shè)備數(shù)量超過7300萬臺(tái)套，上云深度從狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷向預(yù)測預(yù)警、精準(zhǔn)運(yùn)維演進(jìn)。為幫助業(yè)界進(jìn)一步明確不同工業(yè)設(shè)備上云面臨的痛點(diǎn)問題、應(yīng)用場景、實(shí)施路徑和推廣前景，賽迪智庫信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究室在調(diào)研40余家企業(yè)的基礎(chǔ)上，編制形成了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)+工業(yè)設(shè)備上云”系列研究報(bào)告。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著產(chǎn)品研發(fā)周期長、設(shè)備服役工況復(fù)雜、設(shè)備故障率較高等痛點(diǎn)問題。以濰柴、福田康明斯等為代表的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)積極探索基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)推動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上云，并開展智能研發(fā)、在線管理、預(yù)測性維護(hù)等新型應(yīng)用服務(wù)，有效縮短柴油發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)周期，減少柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)間。
痛點(diǎn)問題
01產(chǎn)品研發(fā)周期長
我國柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展時(shí)間相對(duì)于國外較短，長時(shí)間處于逆向開發(fā)階段，技術(shù)積累不足，鋼材類型、零件處理方式、生產(chǎn)工藝的不同都會(huì)影響產(chǎn)品動(dòng)力性能、可靠性和安全性，還需要兼顧油耗和排放指標(biāo)，研發(fā)難度大。同時(shí)，任何一款新機(jī)型的開發(fā)上市，還要經(jīng)歷漫長而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)，積累大量數(shù)據(jù)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)標(biāo)定，整體研發(fā)周期長。
02設(shè)備服役工況復(fù)雜
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為中間件，廣泛配套在其他產(chǎn)品中，是汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、船舶、內(nèi)燃機(jī)車、地質(zhì)和石油鉆機(jī)、軍用設(shè)備、通用設(shè)備、移動(dòng)和備用電站裝備等的主要配套動(dòng)力。面對(duì)復(fù)雜多變的工作環(huán)境和功率要求，目前柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)種類難以適應(yīng)各種工況下的專業(yè)化需求，造成不必要的能耗浪費(fèi)，降低能量轉(zhuǎn)化效率。
03設(shè)備故障率較高
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是高精度動(dòng)力設(shè)備，每個(gè)工作循環(huán)都經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，由于受到燃油質(zhì)量、操作、環(huán)境、負(fù)荷等等其他因素的影響，會(huì)導(dǎo)致很多不必要的故障出現(xiàn)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的故障種類很多，如起動(dòng)困難、運(yùn)轉(zhuǎn)異常、運(yùn)轉(zhuǎn)的功率不正常、轉(zhuǎn)速異常、振動(dòng)強(qiáng)烈等，其故障診斷主要依賴相關(guān)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場檢測，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
應(yīng)用場景
01智能研發(fā)
推動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上云，基于產(chǎn)品全生命周期海量數(shù)據(jù)，有利于匯聚優(yōu)勢(shì)資源，優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)流程，促進(jìn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品邁向高端化。一是數(shù)據(jù)貫通?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過邊緣感知，實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)送機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集分析，為產(chǎn)品全生命周期管理提供數(shù)據(jù)支撐。二是設(shè)計(jì)仿真?；诓裼蜋C(jī)設(shè)備上云的海量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，構(gòu)建柴油發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型或數(shù)字孿生體，通過參數(shù)設(shè)置、模擬實(shí)驗(yàn)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)周期。三是協(xié)同研發(fā)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建柴油發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)云生態(tài)，促進(jìn)全球范圍內(nèi)頂級(jí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)制造商、高端研發(fā)人才、優(yōu)質(zhì)企業(yè)用戶等力量共同攻克難點(diǎn)。
例如，濰柴動(dòng)力搭建起了全球協(xié)同研發(fā)平臺(tái)，通過開發(fā)工具、知識(shí)、數(shù)據(jù)信息的云端共享，實(shí)現(xiàn)六國十二地協(xié)同研發(fā)。北京福田康明斯通過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上云，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)的數(shù)據(jù)收集時(shí)間95%，提高產(chǎn)品研發(fā)效率。
02在線管理
推動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上云，實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過可視化處理，推送到電腦終端或者移動(dòng)終端，可以幫助用戶實(shí)時(shí)掌握發(fā)動(dòng)機(jī)健康水平，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維。一是設(shè)備連接。通過接入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)本身系統(tǒng)或者安裝傳感器的方式，推動(dòng)不同區(qū)域、型號(hào)、工況的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)。二是可視化展示?；谛乱淮畔⒓夹g(shù)，對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)信息做可視化處理，通過終端大屏、AR/VR等方式進(jìn)行簡約展示，幫助維修技師直觀掌握設(shè)備健康狀況。三是遠(yuǎn)程調(diào)控。根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備狀態(tài)，建立數(shù)據(jù)分析模型，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析計(jì)算，不斷優(yōu)化設(shè)備工作功率、時(shí)長，延長設(shè)備壽命。
例如，廣柴通過與樹根互聯(lián)合作，在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝物聯(lián)盒，讀取出原本柴油機(jī)上監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)并上傳至云端，用電腦或手機(jī)實(shí)時(shí)獲取每一臺(tái)柴油機(jī)的功率、實(shí)時(shí)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速、定位等參數(shù)，掌握航行在海洋深處的船舶發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的運(yùn)行情況，降低約30%的設(shè)備管理成本，縮短20%左右的設(shè)備管理反應(yīng)時(shí)間。
03預(yù)測性維護(hù)
推動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備上云，實(shí)時(shí)監(jiān)控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建健康診斷、預(yù)測預(yù)警、故障評(píng)估等模型，建立快速故障響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)智能維修。一是狀態(tài)監(jiān)測。通過對(duì)底層設(shè)備的識(shí)別，加裝傳感器硬件，通過網(wǎng)絡(luò)連接完成數(shù)據(jù)采集，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在線監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)。二是預(yù)測預(yù)警。構(gòu)建柴油機(jī)健康診斷模型，基于過往的運(yùn)行指標(biāo)和參數(shù)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的對(duì)比分析來識(shí)別設(shè)備潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的健康評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。三是智能維護(hù)。通過構(gòu)建故障模型并分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成維修碼及維修檔案，提前完成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備維護(hù)，降低故障發(fā)生的頻次，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
例如，北京福田康明斯建立車聯(lián)網(wǎng)IoV模型，采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、GPS等車輛數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)分析，提供車輛故障報(bào)警及遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。
推廣前景
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，是重型汽車、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、航空航天等設(shè)備的重要配套設(shè)施，經(jīng)過十多年的發(fā)展，逐漸形成了完整的生態(tài)體系。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展在很大程度上取決于相關(guān)終端產(chǎn)品市場情況，隨著全球機(jī)械化、智能化進(jìn)程加快，汽車、農(nóng)用機(jī)械、高端裝備等行業(yè)的興起，全球柴油發(fā)動(dòng)機(jī)需求總量將穩(wěn)定上漲，預(yù)測將以5%的速度向前發(fā)展。面對(duì)日益突出的環(huán)境污染、產(chǎn)能浪費(fèi)、和故障頻發(fā)等問題，推動(dòng)柴油發(fā)送機(jī)設(shè)備上云，通過大數(shù)據(jù)分析、模型計(jì)算，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的在線監(jiān)測、智能運(yùn)維、共享研發(fā)、迭代優(yōu)化，將會(huì)直接產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。
文 | 賽迪智庫信軟所工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究室 孫剛
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