工业环境下信息通信类技术赋能智能制造研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 29 日 作者简介：覃鹏（1986），男，广西贵港人，本科学历，从事工作为计算机网络工程。-21-工业环境下信息通信类技术赋能智能制造研究 覃 鹏 中国移动通信集团广西有限公司南宁分公司，广西 南宁 530000 摘要：摘要：随着全球碳排放量的急剧上升和生态环境压力的持续增大，推动“绿色经济”的理念已经得到了全球各国的普遍认同。在构建全国统一大市场的大背景下，信息通信技术的快速发展和广泛应用，在提升市场整合能力和运营效率方面发挥了不可或缺的角色。本文在探讨信息通信技术对制造业绿色转型升级的影响时，信息通信技术作为一个调节变量，以验证信息通信技术在这两者关系中的中介作用。基于此，我们进行了实证研究，并围绕信息通信技术驱动下的智慧制造赋能企业的发展进行了详细论述。我们从三个方面解释了智能制造赋能企业开发研究的实施过程，并在此基础上分析了智能制造赋能企业未来的研究发展趋势。结合当前我国智能制造的发展趋势与现实条件，提出了推进智能制造的政策建议及对策措施。最终，我们采用了“质化”和“量化”两种不同的研究手段，以进一步深化对智能制造企业价值评估的研究，期望这些研究能为该领域的研究人员提供有价值的参考。关键词：关键词：信息通信；智能制造；赋能技术；安防系统 中图分类号：中图分类号：TN915.14 1 概述 在党的二十大报告里，特别强调了“推动制造业走向高端化、智能化和绿色化的协同进展”，并提倡构建智能制造产业的新发展模式。同时，也强调了高效进行供给侧结构性改革和“深化数字经济与实体经济之间的整合”。这些都对我国制造业的转型升级提出了更高要求，也为我国企业提供了难得机遇。经过数十年的迅猛增长，中国的经济已经步入了被称为经济增长“新常态”的新阶段。降低增长的“速度”和提高增长的“质量”已经成为中国经济发展的核心方向。制造业，作为代表国家的竞争力和整体实力的标志，已经成为各国在全球竞争中的关键支柱。随着我国综合国力的增强及人民生活水平的提高，我国制造业正迎来新一轮高速发展期。然而，在当前阶段，中国的制造业主要还是以低附加值的产业分工为主导，这在全球价值链的分工体系中是相对较低的。与此同时，随着世界范围内新一轮科技革命和产业革命的兴起，传统制造业正在向高端迈进。在 2013 年至 2023年期间，中国的制造业在总能源消耗中所占的比例介于 52%至 55%。在此背景下，绿色制造是解决我国当前制造业所面临问题的必然选择。长时间的低效、低质量、高成本、高能量消耗和高污染的经济增长方式对生态环境带来了沉重的负担。因此，必须转变传统制造业增长方式，实现由粗放型向集约型、节约型转变。传统制造业的“粗放式”生产方式已经不再适应制造业未来的发展方向。随着新一代信息通信技术的不断进步和创新，制造业对资源和劳动力等基本生产要素的过度依赖已经被打破，从而催生了一种将信息通信技术与先进制造技术结合的智能制造发展模式。同时，信息技术也为现代社会带来了新的生产力智慧产业。经济活动中信息和通信技术的深度整合，不仅有助于改变传统经济价值生成的方式，还能促进资源的最优配置。随着我国进入以智能化为标志的第四次工业革命时代，传统工业正在向智能工业转型升级，制造业将迎来新一轮变革和挑战。2 智能制造技术 在智能制造系统的最新进展中，新的制造产品/能力/资源体系为整个制造系统和整个生命周期的活动提供了共享和服务的产品、能力和资源。基于物联网技术的工业大数据平台将成为支撑智能制造的关键基础。在新的网络/感知体系中，达到工业全系统、全产业链、全价值链之间的深度连接和感知是其核心追求。新的平台架构是专为工业信息物理的整合和智能服务设计的关键平台，它通过产品制造、能力开发、资源整合、网络接入以及感知系统的虚拟化和服务化，为用户提供了全面的服务体验。工业云技术的出现为新中国科技期刊数据库 工业 A-22-的业务模式创造了可能。新制定的安全标准体系不仅确保了工业资源、能力和产品的高效整合，还确保了整个系统应用的安全性和可靠性。新的业务需求体系使得新业务更加灵活、便捷地部署到各个层面。在新的应用体系中，各种工业应用可以根据不同的行业、领域和场景进行定制和应用。本文对新的应用体系下的用户需求、功能架构和关键技术等方面做一分析，给出相应的解决方案。新的用户体系是由服务提供者、服务运营者以及服务使用者共同组成的一个人/组织构架。2.1 新一代智能制造系统呈现出六个全新特征 目前，中国正在经历转型发展模式、经济结构优化和新旧动能转换的关键时期。互联网+、计算机和云计算等先进的信息通信技术的崛起和迅速发展，将在实现技术支持的跨时空转移、降低信息传输成本、加快信息传播速度以及提供便捷的信息传输和处理支持等多个方面起到至关重要的作用。与此同时，随着信息技术的不断发展和广泛应用，生产性服务业作为第三产业的一个新业态也得到了迅猛的发展。在这波信息和通信技术的热潮中，生产型服务行业获得了最大的利益。从产业融合角度来看，信息通信技术的应用可以加速生产性服务领域的企业间协作和资源整合，进而提高资源利用效率，降低交易成本，从而进一步增强行业竞争实力，促进产业结构不断调整与优化。为了促进制造业向更高层次的转型和升级，中国逐步加强了对信息通信技术研发的关注和推动，以便更好地发挥其在信息通信技术和制造业转型升级方面的积极作用。在经济新常态的背景下，面对制造业当前所遭遇的发展难题，转变传统的制造业发展策略，并推动制造业向“绿色化”方向转型，成为了这个时代所强调的核心议题。尽管如此，制造业的进步并不是孤立存在的，它在很大程度上受到生产性服务业投资和其他高级因素的影响。因此，信息通信技术可以提高企业生产率、推动技术进步和产业结构优化升级。随着生产型服务行业的飞速增长，产业的集中已经变成了其核心的组织模式，并逐步得到了政府相关部门的关注。因此，研究信息通信技术对产业转型升级的影响具有非常重要的意义。新一代的智能制造系统架构，特别适合于涵盖垂直和水平两个领域（包括完整的产业链）的端到端的集成与优化工作。本文从应用需求出发，提出一种面向新一代智能制造系统框架体系，并对其核心概念进行定义。在阐述新系统的核心特性时，我们特别强调了边缘计算、云计算与边缘计算之间的合作框架，并深入探讨了新一代信息通信技术与制造技术的完美结合。此外，我们还强调了感知、接入和通信网络的虚拟化和服务化，以及以工业机制模型为核心的创新思维。此外，文章还突出了云原生工业应用程序（APP）开发环境中的系统革新。以新一代的 AI技术为中心，我们将整个技术体系细分为多个子体系，包括整体架构、赋能技术、安全技术、标准技术以及工业软件等。2.2 信息通信技术对制造业绿色转型升级的作用机理 在产业中的经济规模效应。从一方面看，由生产性服务业的专业化聚集形成的市场，可以降低制造业的相关成本，而这种专业化的劳动市场也有助于降低企业员工的培训费用。因此，生产性服务业专业化与集聚对企业绩效产生积极影响，而制造业专业化则会削弱这种作用。从另一个角度看，生产性服务业的专业化聚集有助于企业之间共享公共基础设施，从而减少公共资源的分配成本。因此，在市场经济的背景下，而信息通信技术在其中起到不可替代的作用。在产业中的竞争影响。在全球经济一体化进程中，生产性服务业作为一种新业态正日益成为各国参与国际竞争的重要力量。创新被视为推动发展的首要力量。在此背景下，如何提高生产性服务业效率并降低其对环境造成的污染已成为当前理论界关注的焦点之一。因此，在市场竞争愈发剧烈的背景下，生产性服务业将不可避免地积极参与知识、技术和业务管理等多个方面的创新活动。这其中也包括制造业在低污染生产方面所需的技术和知识，以满足制造业日益多样化和高端化的需求。现有的研究文献已经明确指出，技术的进步在企业减少污染排放方面发挥了至关重要的角色。因此，提高生产性服务业的专业化集聚程度将有助于推动制造业的创新，从而实现绿色转型和升级，而信息通信技术提升则加快了生产性服务业发展的速度。3 信息通信类技术用“信息通信类赋能技术子体系构成了新型智能制中国科技期刊数据库 工业 A-23-造系统的核心和关键部分，它在系统的搭建和实际应用中起到了不可或缺的作用。”工业互联网系统是信息通信技术中最具有代表性的一类。工业互联网系统技术在多个行业中占据着至关重要的地位，它是由 5G、工业大数据、人工智能以及建模仿真/数字孪生等多种原始技术在不同领域中的综合应用所组成的。3.1 高性能计算技术 高性能计算技术主要是一种依赖于多个处理器或集群上的计算系统和环境来处理大规模数据计算任务的先进技术。它包括了大规模并行算法、分布式并行编程模型和基于消息传递机制的分布式计算平台。该工具适用于模拟、建模、渲染等多种高密度的计算任务。在这些任务中，需要用到大量的硬件设备、操作系统及应用程序。计算、存储、网络和集群软件构成了相关系统的四大核心部分。高性能计算作为一项重要技术正在受到越来越多的关注，并成为当前计算机科学中最活跃的领域之一。高性能计算技术的核心特性涵盖了能够同时完成多项任务、拥有强大的数据传输能力、有能力储存大量的数据，并且可以根据实际需求进行扩充。目前，基于计算资源、计算能力及处理能力上存在很大差距的企业已经开始了对高性能计算技术的应用探索，并取得一些进展。未来的进展将主要聚焦于进一步深化基础理论、算法和系统研究，比如嵌入式高性能计算硬件、高性能计算集群管理系统、操作系统和高性能存储系统等方面。智能信息处理、知识处理、机器学习及模式识别、大数据处理等新兴交叉学科将成为今后的发展趋势。深度整合了信息通信、人工智能、系统工程以及制造等多个技术领域，展现出巨大的发展潜力。本文介绍了当前国内外智能计算环境下的应用现状。通过对基于跨媒体推理等先进技术的研究，我们加强了面向用户的智能化云服务技术的研究，目的是与云服务相结合，从而进一步拓宽其应用范围。同时要建立一个高效的组织管理体系来保障这些智能创新活动得以顺利进行。在制造业的整个生命周期中，研究创新的方法、流程和工具，比如基于高性能仿真的 CPS 技术等。将先进的信息化和数字化技术与传统行业相结合，利用信息技术提高生产效率，从而达到节能减排的目的。3.2 物联网与信息物理系统连接技术 物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业又一次革命性变化，其应用遍及社会经济生活的方方面面。其主要特色包括广泛的全面感知、稳定的信息传输和实时的智能化处理，而物联网的广泛应用、安全与隐私的维护，以及节能和环境保护将是其未来的主要发展趋势。物联网的应用可以帮助我们更好地理解人类社会的本质，从而促进经济增长方式转变，提高生活质量。CPS 技术的核心目标是构建一个能够自动处理流动数据的闭环赋能系统，该系统包括状态感知、实时分析、科学决策和精准执行等多个方面，以实现信息空间和物理空间之间的有效连接。随着大数据分析技术的进步，其应用场景也会逐渐拓展到更多的行业领域中。随着数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成和系统自治等核心理念的发展，系统的实现能力、适应性、可伸缩性、弹性、安全性和可用性都将得到显著提升。目前，我国正在加快推进数字经济建设，并取得显着成效。展望未来，CPS 将作为技术后盾，与工业互联网及数字化转型紧密结合，共同助力发展进程。这一发展趋势将变得更为系统和复杂，同时也会增强个体的自主认知和学习能力，提高对实体空间的即时反馈和精确执行能力，以及加强对控制和决策过程的能力。3.2.1 信息通信系统的安全 系统安全的核心目标是利用系统安全工程和系统安全管理策略，来识别并应对可能的风险，从而提高系统在其整个生命周期中的性能、进度和成本的安全性。本文以某石化企业为背景，设计了一个基于工业云和大数据的智能监控与管理系统，实现对现场生产过程进行实时监测、故障报警及应急处置等功能。这个系统的显著特性是能够接入大量和异质的工业设备，同时也受到设备资源的制约；在不同的工业云架构中进行协同操作和快速部署；复杂多样的业务需求与技术发展的不同步等问题。工业微型服务的多元化以及多种服务的协同工作；面向复杂业务场景下的智能决策与优化控制等方面。在工业领域中，我们注重协作与开放性的定制应用；此外，还有来自多个来源的异构工业数据，这些数据需要大规模的访问和共享。这些都对工业网络安全提出了新要求。在未来，工业互联网和智能制造领域将经历迅猛的增长，众多的工业设备将进一步实现深度互联。系统的安全技术将主要聚焦于工控蜜罐、数据防护、供应链管理以及 AI 安全等关键技术领域，以期在实际产业中获得更广泛的中国科技期刊数据库 工业 A-24-应用。3.2.2 边缘计算在信息通信系统中的运用 在工业互联网智能制造的领域中，边缘计算指的是在接近物体或数据源的网络边缘区域，提供近距离的边缘智能服务，以满足行业数字化的核心需求，这包括敏捷连接、实时业务处理、数据优化、应用智能技术以及安全和隐私保护等方面。边缘计算的核心问题在于如何将各种不同类型的计算环境融合成一个统一平台。边缘计算技术的显著特性涵盖了较低的时延、宽广的带宽、高度的安全性、分散性以及位置感知能力。边缘计算的研究热点有基于机器学习的个性化推荐算法、面向多类型生产过程的调度方法、分布式资源管理策略等。未来的发展关键在于资源分配管理技术的进步和发展，通过调整边缘管理系统，更好地发挥各种制造资源、产品和能力的作用。随着异构集成技术的持续进步，我们能够更加高效地融合和使用异构的制造资源与能力，达到虚拟化、服务化、按需整合和集成的目标，同时也能实现异构模型与虚拟原型的融合。3.2.3 信息通信网络区块链技术的运用 区块链技术能够自动执行智能合约，无需中心化机构的审核，能够实现数据的一致存储、不易篡改、防止抵赖等记账功能。边缘计算的核心问题在于如何将各种不同类型的计算环境融合成一个统一平台。该系统融合了点对点网络、密码学、共识机制以及智能合约等多种技术，为在不可信任的网络环境中进行信息和价值的可靠传递和交换提供了可靠的通道。随着分布式账本的普及以及区块链上智能合约的广泛使用，区块链被认为是一种全新的互联网思维模式，将给社会带来巨大变革。区块链技术以其去中心化、数据不可篡改、可追溯性以及对所有参与方的透明性为显著特点。区块链作为一种新的计算模式和信任机制，为数字货币、金融系统、电子商务和电子政务等领域带来革命性影响，也成为未来社会经济生活的基础支撑技术。区块链技术与其他多种技术的结合不断地促进了更为安全和高效的技术应用的进步，尤其是与人工智能技术的结合，这有助于解决在人工智能应用中数据和模型的可靠性问题，进而减少了人工智能应用遭受攻击的可能性。通过引入区块链技术，可以使传统的基于数据库的系统向更加开放、可扩展的方向演进。通过将大数据技术与结构化数据融合，我们可以增强数据存储的稳健性和可追溯性，并促进不同数据源之间的互联，从而增加数据共享和大规模数据挖掘的机会。通过建立一种全新的基于工业互联网的新型商业模式工业互联网，能够有效地提升企业对客户的响应速度以及服务质量，进而为整个行业带来巨大变革。工业互联网的整合不仅可以确保工业互联网络的安全性和物理防护，还可以建立一个值得信赖的数据网络，进而促进分布式智能等新型应用场景的出现。因此，在未来，随着工业互联网技术和云计算以及物联网的进一步深入结合，将会为人们带来更加丰富而多样的服务内容，进而使得整个社会经济得到更好地发展。此外，这样的整合也有助于在全球范围内推动工业互联网标识的互相理解和承认，加速数据市场化的步伐，并最终塑造一个包罗万象的产业生态环境。4 信息通信技术对制造业的影响 4.1 信息通信技术发展对制造业生产率增长的影响 城市的生产效率提升可以通过两个主要途径来达成：一是信息和通信技术的持续进步，二是工作效率的提高。本文以某石化企业为背景，设计了一个基于工业云和大数据的智能监控与管理系统，实现对现场生产过程进行实时监测、故障报警及应急处置等功能。从技术进步的角度来看，信息通信技术作为一种广泛应用的技术，有助于加快信息在地理范围内的传播和整合，为联网经济体提供了一个共享、学习、理解和处理信息的平台，从而促进了社会知识的积累和技术的进步。此外，信息通信技术的广泛普及也能够使人们更加容易地获取信息和获取新的服务，进而推动生产率的持续增长。此外，信息通信技术也有助于提高经济要素的配置效率，并增强生产要素的组合效果。此外，信息技术也会带来技术创新，进而推动经济发展模式转变。此外，信息通信技术为所有创新的参与者提供了一个方便的实时交流平台，这有助于他们减少或避免研发过程中的误差，从而推动技术的快速进步。此外，信息通信技术也有助于更高效地分配资源，确保资源的合理使用，进而增强整体的经济表现。此外，信息通信技术也能促使企业进行技术创新，进而改善整个国家的创新能力。最后，信息和通信技术具有改变经济体思维模式的巨大潜力，而一个开放、平中国科技期刊数据库 工业 A-25-等、合作和共享的思维模式将有助于促进社会创新。总之，信息通信技术通过影响企业创新行为进而对国家创新体系产生巨大影响，并进一步作用于经济增长。因此，信息和通信技术成为推动我国经济向更高层次转型和升级的关键动力。第四，信息通信技术对社会资本形成了巨大影响。由于创新活动具有高风险、长时间周期和高度不确定性，再加上信息不足可能会影响风险评估的准确性，社会资本通常不太愿意对创新项目进行投资。在信息与通信技术尚未成熟的情况下，企业创新项目很难获得社会资本的支持。然而，随着信息和通信技术的不断发展以及信息透明度的提升，社会资本对参与企业创新项目的热情将逐渐增强，这将有助于缓解创新过程中资金短缺的问题，并促进技术的持续进步。从提升工作效率的角度看，信息通信技术的普及和信息技术水平的持续进步将有助于促进虚拟经济与实体经济之间的更紧密结合，打破资源使用的固有限制，降低信息传递的费用，进而增强整体的工作效率。其次，信息技术应用于企业经营活动过程后，会改变企业的经营方式和组织结构，进而影响企业内部的各种要素配置以及整个企业运行模式。通过将互联网和其他新媒体技术融入到企业管理中，信息通信技术可以有效地解决企业在人力资源配置上的问题，确保企业的人力资源得到合理的分配，从而最大化企业的经济效益。其次，信息通信技术对传统经济增长方式产生了巨大冲击。比如说，信息通信技术为雇主提供了发布招聘信息和帮助劳动力寻找工作的便利，这不仅有助于减少劳动力的机会成本和提高其流动性，还能吸引更多未被利用的资源进入生产领域，从而有助于缓解市场不平衡的问题，并优化资源的分配。因此，信息通信技术为我国经济社会发展带来了巨大效益。此外，信息通信技术也可以有效地促进人力资本的积累和技术的创新，从而推动产业结构的升级，实现产业结构的调整和转型。再者，以知识和信息技术为核心的信息通信技术，具备突破自由市场体制下高交易成本障碍的能力，这将深刻地改变经济和生产环境，以及生产、交换和分配的各个环节，从而极大地提升生产效率。此外，信息通信技术也能够打破传统的分工格局，使企业间竞争由原来的“产品”之争转向“服务”之争。信息通信技术不仅可以提升人力资源的质量，还能有效地促进科技的进步和发展，进而推动产业结构的升级。再次，信息通信技术是一个复杂系统，其自身具有自组织特征，它能够使各种资源得以优化配置，从而为社会提供更多优质的服务。最后，通过应用信息通信技术，我们不仅可以加速信息的传递速度，降低传输成本，还能解决管理效率低下的问题，从而提升整体经济效益。4.2 对市场的间接影响 随着信息通信技术的进步，信息的传播手段正在经历深刻的变革，这不仅提高了资源的分配效率，还对经济增长产生了显著的推动作用。本文主要分析了信息通信技术与生产率之间存在的正相关系。在信息技术革命中，计算机的广泛应用导致了生产率水平不断上升，随着信息通信技术的不断发展，城市间的市场融合成为可能，这种市场融合作为资源分配的关键手段，对于提升城市的生产效率具有至关重要的影响，信息通信技术能够显着促进生产率提升。因此本文从市场整合的角度分析了信息通信技术对城市生产率增长的促进作用。与传统的观点不同，区域协调发展理论认为市场整合是提升城市生产率的基础，而集聚经济和产业结构升级则被看作是提升城市生产率的关键因素。随着信息和通信技术的进步，城市的生产效率得到了提升，其中市场的整合发挥了极为关键的驱动角色。本文通过对相关文献进行梳理发现，关于市场整合影响因素及其作用机制等方面研究较多，而关于市场整合对城市生产率的影响研究相对缺乏。利用信息通信技术，我们可以增强空间的连通性、降低交易的成本、促进城市间的市场融合、加大市场间的争夺、方便技术的外溢、更好地分配资源，并助力提升城市的生产效率。从理论上讲，市场整合能够为企业提供一个良好的环境以实现生产要素配置最优化，进而提高劳动生产率和资源利用率。更具体地说，随着市场整合程度的不断提高，竞争将变得更加激烈。为了确保在竞争中获得利润，生产者将持续地围绕产品的质量和种类进行研发和创新，这些研发和创新将有助于提高城市的生产率；另外，市场竞争还会促使更多的厂商选择进入某一行业进行投资或合作以获得更大收益，这有助于提高生产率。其次，在市场整合程度较高的区域，开放市场能极大地促进技术的溢出效应，这意味着可以通过多种溢出途径对当地的技术进步和中国科技期刊数据库 工业 A-26-效率产生直接或间接的影响，从而有助于提升城市的生产效率；三是当市场整合度达到一定程度时，市场竞争会导致产品差异化加剧，并使不同地区之间出现“柠檬”现象，使得城市间存在明显的差异。最终，随着市场整合能力的增强和社会分工的深化，效率较低的企业和资源持续被淘汰，资源的流动范围也在扩大，生产部门中各要素的分配比例得到了优化，这也推动了城市生产率的提升。5 结论 综观以上各方面，信息通信技术在智能制造业的成长过程中起到推波助澜的作用，对中国供给侧结构性改革的全方位推动以及传统制造业向高质量方向的转型都产生了正面的影响。同时，由于智能制造企业自身特点和所处行业环境等原因导致其在快速成长过程中也存在着一些问题和挑战。因此，政府与各领域的专家和学者应当深化合作，从多个角度、多个维度和多个层次进行深入研究，以共同促进我国智能制造企业从单纯的规模扩张转向质量提升的深层次发展。在中低端生产性服务业中应用信息通信技术是非常必要的。积极促进信息和通信技术的广泛传播和应用，以推动制造业朝着高质量和高效率的方向发展。同时，还应加大政府政策扶持力度，促进信息化与工业化深度融合，培育新型工业互联网产业体系，提高我国制造业整体创新能力。为了更有效地提升制造业对信息通信技术的吸纳能力，制造业需要明确自己的发展阶段，并根据实际需求来合理选择和应用信息通信技术。处于成长阶段的制造企业应优先选择成本相对较低且易于吸收的技术，并随着技术发展的步伐逐渐加快，逐步引入高端的信息通信技术，同时在这一过程中持续推动企业技术创新和积累。参考文献 1李伯虎.云制造制造领域中的云计算J.中国制造业信息化,2011(5):24-26.2宋纯贺,曾鹏,于海斌.工业互联网智能制造边缘计算现状与挑战J.中兴通讯技术,2019(3):50-57.3白文亭.边缘计算的应用场景J.电气时代,2018(6):44-46.