第二届中国工业互联网大赛成果汇编.pdf

千帆竞发，转型领航第二届中国工业互联网大赛成果汇编中国工业互联网大赛组委会国家工业信息安全发展研究中心CHINAINDUSTRIALINTERNETCONTEST2020主办单位工业和信息化部 浙江省人民政府承办单位国家工业信息安全发展研究中心浙江省经济和信息化厅 杭州市人民政府特别支持单位杭州市余杭区人民政府联合承办单位重庆市经济和信息化委员会 杭州市经济和信息化局青岛市工业和信息化局 深圳市工业和信息化局重庆两江新区管理委员会 青岛即墨区人民政府深圳市龙华区人民政府协办单位产业互联网发展联盟 东南数字化转型投资基金浙江省图灵互联网研究院03编写委员会主 任：赵 岩副主任：何小龙 郝志强 李 丽起草组组 长：陶 炜副组长：肖琳琳执笔人：夏宜君 黄 洁 王雪红 刘玫燚第二届中国工业互联网大赛组委会秘书处肖琳琳 李京南 伍凌芳 王雪红 李清敏 乔 睿 冯 帆 高 哲 王婷婷 郭晁煜 黄小燕 翟 悦特别鸣谢工业和信息化部信息技术发展司鸣谢第二届中国工业互联网大赛评审专家第二届中国工业互联网大赛参赛团队04前言工业互联网是中国工业转型升级的新赛道，正不断加速制造业数字化转型步伐。中国工业互联网大赛以贯彻落实党中央、国务院关于实施工业互联网创新发展的战略为导向，以服务制造业高质量发展为目标，聚焦制造业数字化转型的需求和关键，旨在进一步推动工业互联网产业有效发展。第二届中国工业互联网大赛由工信部和和浙江省人民政府共同主办，由国家工业信息安全发展研究中心、浙江省经济和信息化厅、杭州市人民政府、重庆市经济和信息化委员会、青岛市工业和信息化局、深圳市工业和信息化局等联合承办，于2020年7月至12月，分别在杭州、深圳、重庆、青岛等地，通过组织线上初赛、线下区域赛、全国半决赛、全国总决赛，从1457个参赛作品中遴选出40个工业互联网解决方案授予一二三等奖及优秀作品奖。本届大赛以“新基建、新动能、新经济”为主题，突出务实创新，深刻理解制造强国、质量强国、网络强国和数字中国建设任务，将中央决策部署落实到具体工作中；突出市场主导，激发产业创新活力和动力，描绘了工业互联网产业自下而上的发展全景图；突出价值牵引，以服务产业和地方发展为目标，完成工业互联网赋能制造业数字化转型实际成效的巡礼；突出生态理念，坚持新发展观，强化生态理念，着力发掘工业互联网生态影响和全局价值。编写组对大赛成果进行了研究、梳理和总结。在全局发展方面，大赛在展示工业互联网产业发展、呈现工业互联网赋能产业数字化转型成效、促进工业互联网生态培育等方面发挥了重要作用，检验了工业互联网发展水平。在技术供给方面，大赛呈现了2745项专利和5027项软著在产业中的应用成效，展示了5G、数字孪生、人工智能等新技术在与工业技术融合应用中发挥的重要作用。在特定领域方面，工业互联网赋能产业解决关键问题的水平不断提高，在设备健康、安全生产、节能降耗等重要领域的应用创新不断，成效显著。在行业深耕方面，工业互联网行业应用范围和深度不断扩大，在近三十个工业行业形成了一批具备行业特点、解决企业痛点、价值成效有亮点的解决方案。在赋能中小企业方面，工业互联网解决方案将设计能力、软件能力和管理能力通过云化软件、工业APP等方式实现模块化封装和调用，并采取共享、复用等方式推广扩散，助力企业低成本获取优质资源。本报告宣介大赛优秀成果，促进产业加深对工业互联网解决方案落地成效的认知，帮助工业企业找准共性问题、找准解决方案、找准服务商，并对第二届中国工业互联网大赛做一小结。第二届中国工业互联网大赛一、工业互联网迎来规模应用落地的新契机（一）工业互联网是支撑制造业数字化转型的新型基础设施（二）工业互联网在逆境考验下加速落地应用（三）工业互联网生态培育需要多元化交流服务载体二、工业互联网产业蓬勃发展全景呈现（一）产业发展蓬勃向上（二）解决方案供给方式不断丰富（三）产业生态价值不断凸显三、技术创新成果推动供给水平不断提高（一）5G与新技术组合应用花样翻新1.天机算系统：面向5G环境的机械制造数字孪生工业APP系统解决方案2.基于5G无人机机巢的无人值守超低空智慧巡检解决方案（二）数字孪生助力产线、车间、工厂数字化3.基于数字孪生的热处理车间远程运维解决方案4.数字孪生核电厂建设及运维领域应用解决方案5.基于全产业链数字孪生的建筑工业化解决方案（三）人工智能推动生产、管理的逐步自主式、无人化6.百度盘古工程机械无人作业解决方案7.工业互联网安全全流量日志AI分析系统解决方案（四）工业知识模块化、图谱化应用不断成熟8.基于盐湖工业互联网的钾盐生产工艺优化解决方案9.基于知识图谱的工业互联网解决方案10.面向高端装备行业的工业知识封装解决方案（五）新技术融合应用产品化程度不断提升11.mixIoT智慧工业核心引擎解决方案12.学泰X-MASTER四、专业化服务商探索重要场景的新方法、新模式（一）设备健康管理专业化服务水平不断提升13.自动化生产线的智能运维诊断解决方案14.基于新技术的电网智能巡检解决方案15.基于电气信号的机电设备自主式健康管理解决方案16.水电设备健康保障智慧赋能服务解决方案（二）安全生产成为政企创新合作的重要领域17.长征云安全生产监管解决方案7493145622291013161720232627293233363942434651525558616465目录CONTENTS781287980838689909396971001031051061091121151161181211241251301311341371381411441456871747518.电力智慧物联网-边缘物联代理系统解决方案19.面向复杂工业场景的智能安全管控解决方案（三）节能降耗促进用能服务专业化深耕20.基于工业互联网的新型智慧用能解决方案五、行业应用呈现新特色、新趋势、新成效（一）原材料行业关注工艺改进和智慧运营21.基于工业互联网平台的钢铁一体化生产智能管控解决方案22.面向铸造行业的数据驱动智慧生产解决方案23.流程工业生产数据化运营解决方案（二）装备行业探索新技术的复杂应用24.复杂航空产品数字化协同建模与仿真的工业互联网 解决方案25.船舶中组立全要素生产制造执行解决方案（三）消费品领域积极响应市场变化26.制鞋行业大规模个性化定制解决方案27.基于工业互联网的箱包个性化智能制造解决方案28.印染产业数字化智能化解决方案（四）新兴产业向价值链高端迈进29.半导体制造R2R极致品质控制解决方案30.SMT稳健质量工业互联网解决方案31.基于数据驱动的电子元器件企业智能生产管控解决方案（五）能源行业趋向多源协同发展32.基于能量矩阵的能源互联网平台解决方案33.基于工业互联网的新能源行业数字化转型升级解决方案34.核电机组运维智能化解决方案（六）一二三产业跨界融合打造合作新模式35.基建物资全生命周期管理解决方案六、中小企业关注低成本、易部署、轻量化解决方案（一）轻量化服务解决单点问题36.陶瓷行业数字化综合运营管理平台及解决方案37.服装智能研发与产业平台解决方案（二）云协同服务实现集群应用38.基于工业互联网的纺织云生态解决方案39.模云模具智能制造云平台解决方案（三）低成本服务解决分散化问题40.包装产业数字化解决方案071 工业互联网是中国工业转型升级的新赛道，第二届中国工业互联网大赛以“新基建、新动能、新经济”为主题，聚焦制造业数字化转型的需求和关键，旨在进一步推动工业互联网产业快速发展。本届大赛在展示工业互联网产业发展、呈现工业互联网赋能产业数字化转型成效、促进工业互联网生态培育等方面发挥了重要作用，在中国工业互联网的推广模式上树立了一个新的里程碑。一、工业互联网迎来规模应用落地的新契机|2 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编（一）工业互联网是支撑制造业数字化转型的新型基础设施（二）工业互联网在逆境考验下加速落地应用（三）工业互联网生态培育需要多元化交流服务载体随着以5G、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术加速创新与渗透融合，全球新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃兴起，工业数字化转型迫在眉睫。工业互联网通过实现工业经济全要素、全产业链、全价值链的全面连接，已成为支撑实体经济数字化、网络化、智能化转型的新型基础设施。在全球，发展工业互联网已经成为主要发达国家推进工业经济数字化转型、谋求巩固和扩大技术产业领先优势的共同选择。在我国，党中央、国务院高度重视工业互联网创新发展。2020年2月21日，习近平总书记在中共中央政治局会议强调，要推动5G网络、工业互联网等新基础设施建设加快发展。3月4日，中共中央政治局常务委员会会议指出，要加快新型基础设施建设进度，要注重调动民间投资积极性。近年来，全球经济不确定性和风险挑战显著增多，2020年席卷全球的新冠疫情进一步加剧全球供应链紧张态势，与逆全球化形成叠加效应，多国股市触发熔断机制，物质流、人才流、资金流全面受阻，各国工业经济发展迎来大考。危机酝酿机遇，面对复杂多变的疫情与国际形势，我国工业互联网企业充分利用新技术、新产品、新模式，快速助力疫情防控和复工复产，有效缓解了产业断供风险，让各行业对工业互联网的价值有了新的深刻认识。在此背景下，工信部统一部署，全国各地积极出台一系列支持政策，引导工业企业积极运用工业互联网开展疫情防控、复工复产、保障供应链安全等工作，加速制造业转型升级，促进经济发展质量变革、效率变革、动力变革，工业互联网迎来快速落地应用的新契机。当前，工业互联网在商业应用上尚未成熟，大多数企业仍处于探索商业模式、寻找市场机会阶段，仍需要资本的广泛参与，以促进工业互联网生态完善。中国工业互联网大赛是深入贯彻习近平总书记重要指示精神，全面落实国家战略部署，推动工业互联网创新发展的一项重要举措。首届中国工业互联大赛掀起了工业互联网创新应用的热潮，吸引了896个团队、1009个作品、5134人角逐奖项，挖掘出了一批高质量人才队伍与优秀解决方案。第二届中国工业互联网大赛继续针对我国制造业数字化转型痛点，结合产业发展阶段和创新需求，搭建创新成果展示平台、交流合作平台、资源共享平台，充分激发人才活力、释放创新潜力、增强转型动力，推动提升工业互联网解决方案供给能力，以应用价值为牵引形成迭代创新、安全可靠的工业互联网生态。3 二、工业互联网产业蓬勃发展全景呈现|4 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编（一）产业发展蓬勃向上2020年，东西南北四大赛区集结全国30个省市共1457支团队、超2000个参赛企业、近7000人角逐竞技，和去年相比增长了近50%；吸引包括央企、民企、制造业龙头、互联网软件、ICT、小微创业等多方主体同台比拼。领军企业引领行业创新发展方向，参赛企业中国企占比达到38.2%，包含国家电网、中核、中国电子、中国石化、中国航天、中国移动、中国船舶等央企巨头，汇聚了行业创新前沿应用；民企比例达到54.5%，涵盖海尔、浪潮、百度、TCL、用友等领军企业，带动新模式加速推广。图1：参赛团队/领军组/新锐组-区域分布情况资料来源：国家工业信息安全发展研究中心5|第二届中国工业互联网大赛国家工业信息安全发展研究中心图3：参赛团队成立年限分布情况中小企业释放创新活力，中小企业踊跃参赛，其中，成立不足三年的企业占比达到23.7%，以格创东智、长扬科技为代表的一批创新型工业互联网服务商异军突起，实现了市场、技术的多重突破。资料来源：国家工业信息安全发展研究中心资料来源：国家工业信息安全发展研究中心参赛团队领军组新锐组参赛团队领军组新锐组图2：参赛团队/领军组/新锐组-单位性质分布情况38.2%54.5%3.5%3.8%50.3%41.7%3.9%4.0%8.25%2.36%国有民营三资其他86.1%3.3%|6 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编（二）解决方案供给方式不断丰富解决方案与实际需求紧密结合，供给方式不断创新。本次大赛解决方案申报集中在提升工业企业生产能力保障能力、优化工业企业核心业务运营能力和工业互联网赋能技术创新应用模式方面，同时保障产业链供应链稳定与促进产业融合创新领域的应用逐渐增多。服务主体由原来的服务商单打独斗转变为服务商联合工业企业、高校院所等主体协同合作、联合攻关。百强的作品中，有26%的解决方案由政产学研用协同参赛。如SMT稳健质量解决方案、钾盐生产工艺优化解决方案等均由平台企业、研究机构、行业应用企业和智能化改造服务商联合参与解决方案的开发、应用和推广。在此基础上，解决方案服务收费模式也从单一的一次性付费转变成订阅式付费、托管付费、云化服务收费、定制收费等多种新型服务供给付费模式。（三）产业生态价值不断凸显工业互联网生态是一个结果，也是一个过程。借助大赛“打擂台”的形式挖掘企业创新潜力，提供多区域、众领域、全行业的配套政策和生态服务，促进政产学研合力推动工业互联网生态建设。一是合力推动技术创新市场转化，聚焦工业互联网发展中突出问题和短板，通过专家坐阵点拨，帮助创新技术获得更多技术同行、行业用户和投资方的关注，加速技术创新的市场转化，不断提升工业互联网供给体系对需求的适配性。二是合力推动优质服务商由小变大，通过分赛区、总决赛的各类对接活动，扩展参赛服务商的合作对象和服务范围，助力企业从区域走向全国，从细分领域走进生态体系。如杭州作为全国总决赛主场，通过对接活动获得了70多家参赛服务商的落地意向；数联魔方通过大赛与北京海智元、山东阅芯、杭州数纺等3家服务商实现对接合作。三是合力推动优秀解决方案落地应用，大赛期间各赛区均开展了企业参访、投融资对接等活动，成为解决方案成效展示和复制推广的重要窗口，如印染大脑解决方案通过大赛对接渠道，帮助某大型纺织厂解决了燃眉之急。图4：大赛各赛道赛题方向统计情况资料来源：国家工业信息安全发展研究中心7 三、技术创新成果推动供给水平不断提高|8 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编工业互联网解决方案在技术上更加聚焦短板突破和自主研发，通过新技术推动工业机理在工业场景的深度融合、重构与复制，实现了从研发设计到产业协同的全生命周期覆盖。据统计，本届大赛作品共涉及2745项专利和5027项软著成果，在5G、数字孪生、人工智能等新技术与工业技术融合应用方面发挥了重要作用。其中，百强团队创新研发和技术能力突出，数量虽不足十分之一，却涉及了本次大赛中近30%的专利及软著成果。图5：大赛百强解决方案技术应用情况资料来源：国家工业信息安全发展研究中心35.2%33.2%21.8%6.7%3.1%自动化设备中提取数据已有系统之间数据互联互通加装传感器获取设备数据人工填单转为数字表单无记录变为有记录9|第二届中国工业互联网大赛国家工业信息安全发展研究中心图6：大赛百强解决方案-5G技术应用情况（一）5G与新技术组合应用花样翻新5G为工业专用网络提供定制化的专业设备和安全性服务，融合带动工业技术创新、管理创新、模式创新，在工业企业场景中的应用环节逐步从外围辅助环节向核心生产环节渗透，成为释放工业互联网潜能的重要技术。如天机算系统应用5G网络实现“制造工艺实时反馈控制”，部署时间减少50%，运营成本降低40%以上，更大范围的应用数据形成更有能力的计算方法；基于5G无人机机巢的无人值守超低空智慧巡检方案通过融合5G等网络，扩大无人机飞行范围覆盖面，提高了无人机群体作业能力和维护效率，实现了开放性的信息管理云平台。资料来源：国家工业信息安全发展研究中心11.8%大数据人工智能边缘计算5G数字孪生AR/VR/MR其他区块链|10 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编“天机算系统：面向5G环境的机械制造数字孪生工业APP系统”解决方案由深圳吉兰丁和联通（浙江）共同完成。深圳吉兰丁智能科技有限公司是一家专注于机械制造领域深度数据挖掘的高科技公司。吉兰丁拥有对于机械制造机理和数据分析的专业能力，以此构建了专业的“天机算系统”，并得到了行业多家知名客户的认可。联通（浙江）产业互联网有限公司定位于产业互联网创新服务提供商，在本项目中，提供了充分的5G测试条件，以及基于工业互联网平台的市场推广。1.行业/企业痛点机械制造产业链上的机床、工具、核心元器件产业都是国家的重要基础产业和核心战略产业。而在这些领域，中国产业创新力弱、产业发展环境不健康，亟需有效方法帮助企业实现创新开发的高效化、低成本化。2.主要应用环节“天机算系统”是一套“面向5G环境的机械制造数字孪生工业APP系统”，提供的解决方案如下：面向机械制造客户，“天机算系统”提供全面的数据智能解决方案，在客户的工艺设计、决策支持和制造控制中提供服务，实现基于数据的逆向问题分析和正向工艺系统设计。面向机械制造产业链上的机床、工具、核心元器件客户，“天机算系统”帮助这类产品提升设计性能，实现其本身产品的智能化的同时，大幅度加速其产品创新迭代。1.主要内容“天机算系统”混合了“数据采集层系统”，“边缘计算系统”和“云端计算系统”。“数据采集层系统”实现了多源数据进行采集，是“天机算系统”中各类APP计算所需要的重要原材料。“边缘计算系统”对多种数据进行融合后，可以部署“需要在ms级对加工过程进行实时反馈控制”的APP，比如机床的“碰撞缓冲保护系统”等，以及“非5G条件下运行的各种对加工过程进行实时反馈控制”的APP，比如“刀具寿命预测”、“机床的热变形补偿”等。同时，这类APP产生的特征值也会根据需要和配置传输给“云端计算系统”。案例1天机算系统：面向5G环境的机械制造数字孪生工业APP系统解决方案服务商简介背景和需求解决方案做法11|国家工业信息安全发展研究中心第二届中国工业互联网大赛“云端计算系统”对各种数据进行汇总、存储，同时收集各种标签数据信息，并基于这些数据进行各种“决策支持系统”的计算，以提醒和报告的形式和客户对接；同时，在5G条件下，非ms级实时控制的APP可以部署在“工业互联网平台”上。2.关键自主技术的难点和创新点(1)基于机械加工机理和AI的混合建模技术“天机算系统”的核心技术融合了“机械加工机理建模”和“大数据AI建模”。“机械加工机理建模”综合考虑“机械加工系统”的全要素，包括“机床”、“工具”、“材料”、“工艺参数”和“制造过程”，涉及到力学、摩擦学、传热学和机械动力学特性，进行综合性建模，充分利用数据分析技术和机械加工原理技术，综合形成高精度模型。“大数据AI建模”充分使用数据科学的各种方法，对统计性数据特征进行提取，并进行相应的建模，包括相应的机器学习和深度学习方法。“机理+AI混合建模”方法，强调二者之间的混合使用，既实现了机理模型的快速、准确和可改善性，也兼容了AI的持续性。(2)5G网络及MEC技术5G网络的超高带宽、超低时延和超高可靠性特点，助力天机算系统实现“云化控制”，从而使得系统的配置部署更方便，升级更快速，汇总更大范围的数据，形成更有能力的计算方法。1.应用情况吉兰丁通过“天机算系统”的各个模块和整体系统解决方案建立销售关系并服务的客户为132家，其中半数为国际一线高质量制造业客户和机床客户。主要聚焦于以下典型行业和代表客户：(1)高端汽车零部件制造客户：康明斯、大众、本田等；(2)高端轴承、齿轮制造客户：斯凯孚、铁姆肯、采埃孚等；(3)航空零部件制造客户：中航发集团、中航工业集团等；(4)数控机床及数控系统客户：丰田工机、日发精机等。2.应用价值解决如下行业共性问题：(1)机床的智能化控制：包括刀具状态监控及刀具寿命预测；避免因为机床碰撞而意外停机损失；自适应最佳参数实时设置、机床热变形补偿等。(2)基于零件加工指标的机床的预测性维护系统，帮助客户合理的判断机床健康状态。(3)高效工艺开发。(4)故障诊断及问题解决的速度提升。3.应用实例企业名称北京福田康明斯发动机有限公司主营业务北京福田康明斯发动机有限公司是典型的汽车动力总成制造工厂，是高附加值大批量制造业的代表。应用内容“刀具寿命预测”、“刀具断刀监控”、“主轴碰撞保护”、“机械手碰撞保护”、“设备预测性维护保养”、“MES系统数据接入”。应用效果对于重点刀具提升50%以上寿命，合理安排维修计划和备件管理，节约维修成本50%，帮助客户1次性锁定问题根源，快速实现了问题解决与改善，提升工艺开发效率10倍以上。方案应用效果|12 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编企业名称浙江日发精密机械股份有限公司主营业务机床行业的上市公司，在轴承磨床领域占据接近60%的市场份额，是典型的机床客户。应用内容机床智能化提升：“消空程/防碰撞”APP、“智能断刀监控”APP的应用。基于数据的机床性能精准提升。应用效果机床智能化提升：提效20%，砂轮寿命提升30%以上，助力机床售价提升3万元/台，约占机床价格的10%，从2019年初至今，增加销售额近1000万。机床性能精准提升：结合数据，对机床性能进行分析后，进行精准性能提升，大大缩短了机床迭代的效率。企业名称采埃孚（天津）风电有限公司主营业务风电齿轮箱制造工厂，是高附加值小批量制造业的典型代表。应用内容磨削过程监控系统：对应客户“磨削效率提升”的需求；工艺优化管理系统：对应客户“基于数据进行工艺设计”。应用效果1.磨削效率提升：通过磨削过程的监测，进行空程优化和砂轮修整间隔优化，助力客户提效20%，年节省成本250万。2.基于过程监测数据的磨削工艺优化：通过对于振动的分析，进行精准的设备故障维修；通过对于温度的分析，从而更好地控制尺寸稳定性，实现工艺开发速度提升15倍以上。1.商业模式“天机算系统”基于APP的组合制方式，针对客户需求提供定制化产品服务。2.推广应用在市场开拓策略上，吉兰丁采用“行业聚焦+区域快速响应”的模式，来推动客户对于该领域的理解和相关业务的推进。通过与工业互联网平台结合5G技术，加速进行推广和部署。“天机算系统”以“机械制造数字孪生模型”为核心理论，以“机械加工机理+AI混合建模”为核心技术，构建了一套面向5G和工业互联网的APP体系，助力中国乃至世界机械制造行业推进该领域科学化，并提高制造质量和效率。总结商业价值13|国家工业信息安全发展研究中心第二届中国工业互联网大赛武汉飞流智能技术有限公司是超低空智慧巡检监测系统解决方案提供商,为工业行业提供全天候自主化、“端-站-云”一体化智慧巡检解决方案及产品。产品已成功应用于电力、环保、测绘、消防等多个领域，为客户创造了良好的经济效益。1.主要内容飞流智能超低空智慧巡检监测系统包括多用途无人机、多功能传感载荷、无人机智能机巢、飞流云平台系统控制软件等部分。“端-站-云”产品架构，完全覆盖巡检过程中的作业、维护、分析等环节；“五遥一体”数据链路架构，为复杂、多变的巡检工作提供长距离、高带宽、多维度的信息通路；模组化产品形态，根据所选用无人机机型的不同，可快捷适配可见光巡检、红外巡检、激光雷达等应用需求；飞流云平台提供任务规划、任务分配、任务载入、数据分析等诸多环节的数据处理应用，一站式解决所有数据相关问题；智能机巢支持多无人机的集群作业、精准降落、自动充换电、自主维护等功能，为无人机的全天候、全自主作业提供设施基础。2.关键自主技术的难点和创新点(1)扩大无人机作业覆盖面。以5G/4G网络、近距离无线通信技术、以太网的多数据链路融合与智能均衡通信方式，扩大通信覆盖区域，确保数据传输品质；以移动式智能机场，扩大无人机飞行覆盖面。(2)提高无人机群体的作业能力。管理云平台根据任务需求，动态、自动为无人机群体内各无人机终端分配监测内容、作业路线、作业范围、任务次序、维护次序，实现无人机群体的作业效能最大化。1.行业/企业痛点当今的各种工业巡检方式存在诸多弊端。水质监察场合中，人工采样永远抓不住偷排暗排的违法行为；电力巡检场合中，无人机的引入虽然给巡查环节带来了些许效率的提升，却又带来其他环节的额外负担；灾害测绘场合中，数以天记的三维重建过程，常常导致错过最佳抢险时机。在其他应急或者日常工业巡检监测场合，不实时、不机动、精度差、有盲区的问题同样普遍存在。这些工业监测相关行业，都亟需一种全天候低空巡检智慧平台来实现真正无人化、自主化、自适应、强实时的巡检。2.主要应用环节飞流智能超低空智慧巡检监测系统，可应用于多个工业行业的运维环节，提供一种更高效、更智能、全天候、闭环化的解决方案。系统具备一巢多机、集群控制、自主规划任务、适应地形等功能，在输电和配电网络巡检中能够进行铁塔/杆塔高清巡检、红外巡检；针对线路通道，能够进行巡线飞行、导线建模、识别缺陷、测量树障；应用在变电巡检领域，能够周期性定时自启动自动巡检，及时发现故障点并进行预警。全自动化站点作业，多种场景自动适应，多个参量自动采集，云端在线处理数据，实时输出结果。案例2基于5G无人机机巢的无人值守超低空智慧巡检解决方案服务商简介背景和需求解决方案做法|14 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编(3)提高无人机维护效率，降低无人机维护成本。所有无人机终端、智能机场、云平台实时互通互联，无人机作业全流程均实现无人化。(4)实现开放性的信息管理云平台。云平台具有信息安全性和通用性的特点，是数据的呈现平台和任务的规划与发布平台，并支持人工智能影像识别功能的加入和知识库扩展、支持其他已有的和待部署的监测手段和数据的快速接入、支持海量数据存储。1.应用情况从应用领域上看，项目产品可重点应用在以下领域。(1)电力巡检。本项目产品基于自主化无人机机场，实现了作业的无人化和闭环化，基于激光雷达密集点云与可见光影像即时融合建模，实现了单木分割和单线提取，良好解决了场景需求。(2)厂区巡检。包括厂区安防巡检、矿体盘存等。本项目系统能够实现现场即时建模，即飞即测，以即时性满足了应用需求。(3)大气与水质应急监测巡检。本项目系统则能够第一时间快速出动，并获得丰富、准确的数据，体现出良好的效率和实效性。(4)大气与水质调查取证。对于违法排废行为，本项目产品能够以较快的速度、较轻量的部署到达传统调查取证方式难以到达的位置，并获得第一手样本，这对于调查取证应用而言，意义重大。(5)自然环境变化相关科学观测研究。项目产品中的大气和水环境监测系统提供全方位的环境信息采集，无人及智能机场系统使得巡检作业实现日常无人化，数据云平台实现数据的自主记录分析。(6)大气污染溯源。对于大气异常污染，本项目产品能够自主空间三维寻迹监测，寻找污染气体的浓度梯度方向，进而精准定位污染源。(7)智慧城市建设。本项目产品将能够累积大量的城市与城市周边监测信息，这对于智慧城市的规划和建设也将起到指导作用。(8)数据服务。本项目产品的核心之一是开放性的数据云平台。可以将数据和工具接入系统，以便发掘更多信息。图1：系统架构图方案应用效果15|国家工业信息安全发展研究中心第二届中国工业互联网大赛1.商业模式(1)实物产品销售。以设备实体销售，适合于电网单位、电网服务企业、工厂场矿、环境监察部门、科研院所、数据服务企业等需要长期巡查监测获取数据的单位部门。(2)服务与租赁产品销售。即不销售设备实体，但以较经济的价格租赁设备实体给用户，或按用户要求进行作业并提供最终监测数据。适合于对设备使用频次不高的用户。(3)与资产评估和金融业务结合。本项目产品具有良好的可扩展性，尤其是应用领域和应用数据可扩展，这对于能源资源、水体资源、林木资源、矿产资源、土地资源等资源资产价值的评估，能够提供丰富、有效的数据支持，进一步地，可基于这些数据支持，开展资产评估和金融服务相关业务。2.推广应用我公司目前主要专注于电力和环境巡检监测行业，下一步将向交通巡检、智慧城市巡检方面扩展推广，主要采取系统销售、系统租赁+数据服务两种销售策略。企业名称广东省广州市某换流站主营业务南方电网输变电管理应用内容部署了增强型智能机场 FLIVEXPORT-E，用以对换流站基础设施安全情况进行全天候无人化巡检。应用效果在实际应用中，结合输电专业的需求，系统已经实现牛从甲线、牛从乙线若干铁塔线路全自动巡检工作；结合换流站实际需求，系统已经实现从西换流站外围全自动巡视巡查工作。企业名称武汉光电工业技术研究院主营业务高科技企业园区应用内容部署了增强型智能机场FLIVEXPORT-E，对园区内部及周边进行日常巡视巡查、空气质量监测等。应用效果该系统能够对园区进行安防情况、车辆违停情况、园区内部及周边空气质量进行实时监测，替代了部分人工巡检，提升了园区巡检的智能化程度。企业名称甘肃省某高速公路区段主营业务高速公路管理应用内容部署了全能型智能机场FLIVEXPORT-E2，用以对高速公路区段的交通流量、异常状况进行自主化巡检。应用效果该系统能够对部署点位上下区段的高速公路进行日常和应急巡检，及时发现高速公路上占用应急车道、路面异物、交通事故等异常情况，并及时通知相关工作人员进行快速反应处理，降低交通事故发生率。2.应用价值超低空全天候无人值守智慧监测平台能够广泛应用在各工业行业的日常和应急巡视巡检，如输电线路的巡检，能够更加快速地获取巡检目标的各种综合性数据信息，并能够依靠云平台进行分析处理，及时发现设备设施缺陷，以便于工作人员能够及早解除隐患，保证工业生产的安全运转。在危险工况下该系统能够代替部分人工，降低工作人员安全风险；该系统依靠无人机机动灵活的特点，能够极大提升巡检工作效率；该系统为“端-站-云”一体化架构，集数据采集和处理于一体，能够实现全自动无人化作业，提升工业巡检的智能化程度。3.应用实例超低空智慧巡检监测系统是工业巡检监测新趋势，能够实现全天候无人值守巡检，对各类长距离大范围空中巡检场景均能够适用，同时解决了不实时不闭环、效率低精度差等问题，是一种提供高效智能的工业超低空巡检解决方案。总结商业价值|16 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编数字孪生技术的应用空间、应用场景不断拓展，多数作品结合物联网、5G、大数据、云计算、虚拟现实等技术，构建复杂工业场景的数字孪生产品模型，模拟工厂布局，实现工艺流程优化、生产智能化和资源调配，显著提高生产效率。如基于数字孪生技术的热处理车间远程运维方案首次提出并实现了热处理车间数字孪生，完成了热处理车间深度全面机理建模，通过实时监控、远程异常处理，安全事故发生率降低95%；数字孪生核电厂建设及运维领域应用解决方案解决了核电厂数字孪生基础建设、功能开发和运维系统等关键核心技术研发，应用于核电厂60%的运维流程，每年给核电厂创造了近亿元的经济和安全效益；基于全产业链数字孪生的建筑工业化解决方案在云端建立以实际建造数据为基础的数字孪生建筑，是全球首创BIM+互联网+物联网技术集成应用。图7：大赛百强解决方案-数字孪生技术应用情况（二）数字孪生助力产线、车间、工厂数字化资料来源：国家工业信息安全发展研究中心10.5%5G数字孪生大数据人工智能边缘计算AR/VR/MR其他区块链17|国家工业信息安全发展研究中心第二届中国工业互联网大赛重庆工业大数据创新中心有限公司依托领域内唯一国家级平台工业大数据应用技术国家工程实验室，建设国家级区域特色工业互联网平台、国家级行业特色工业互联网平台。工业大数据创新中心在渝完成企业上云4500余户，实现上万台套工业设备上云。1.主要内容本解决方案搭建云边端一体化架构，生产现场数据传输至边缘服务器进行数据筛选、数据清洗、模型加载、质量预测、远程运维；数字孪生体、行业专家知识系统、机理模型存储云端，基于海量数据进行机理模型计算、分析及生产优化，并将计算结果返回至终端；在终端通过VR眼镜进行车间3D模型的可视化展示及人机交互操作，实现远程运维的目标。本方案通过成数量级增加炉内环境探测点，提升生产过程感知能力，提高温度及碳势均匀分布的控制性，提升工艺稳定性；利用VR技术实现炉内温度场分布及产品渗碳过程可视化，更加立体化的观察炉内生产环境，为有经验的专家提供沉浸式的观察体验；借助5G+VR进行远程巡检，及时监控生产状态，保障设备正常运行，降低安全事故发生率及其危害性；构建数字孪生体，实现数据实时驱动，预测碳势分布，降低产品报废率，积累过程数据，形成行业专家知识库。1.行业/企业痛点众所周知,在整个国民经济中凡涉及机械制造的领域,热处理是广泛应用的重要的基础工艺之一，为汽车、石化、航天航空、港机、船舶、电力、电子、纺织机械、轻工机械、矿山机械、工程机械、冶金机械、轨道交通等行业的发展提供了重要支撑。我国专业热处理企业一万余家，规模大多在200人以内。虽然热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距，包括：(1)工艺参数不能精确掌控和随机调整，工艺稳定性差。热处理过程感知能力不足，温度和碳势分布控制性差，许多加工企业渗碳时不控制碳势，工艺参数无法准确实现，能耗利用率低，工艺稳定性差。(2)炉内循环程度低、均匀性差，产品报废率高。设备和工艺平均水平低，炉内循环程度低、均匀性差，温度场千差万别，产品质量均匀性差，废品率、返修率高。(3)人工巡检不及时，存在安全生产隐患。加热设备可靠性差，设备事故率高；炉内通入可燃气体，高温密闭，依靠人工巡检存在重大安全生产隐患。2.主要应用环节方案主要运用在渗碳过程、加热过程、远程巡检过程、数据积累过程等重要环节。案例3基于数字孪生的热处理车间远程运维解决方案服务商简介背景和需求解决方案做法|18 国家工业信息安全发展研究中心优秀解决方案汇编2.关键自主技术的难点和创新点随着对金属工件使用性能的要求不断提高，热处理工艺也越来越复杂。在热处理过程中为了实现对设备的远程运维和工艺的精准控制，还存在着以下难点：(1)温度精准控制算法难：控温均匀性和准确性是热处理设备重要的工艺指标，由于热处理设备处于高温、密闭状态，监测点位少，内部工艺过程和状态不可视，数据来源少，温度精准控制算法难实现。(2)数字孪生机理模型建立难：数字孪生体中需要对热处理过程中的材料热应变、气流热传导、工件传热以及材料渗碳等多过程进行建模分析，同时将各种机理模型综合起来才能深入洞察虚拟世界，这用传统的机理建模方法很难实现。(3)对实时工艺过程和产品质量的预测难：数字孪生体需接入现实世界的实时参数，并实时预测现实世界的发展，由于实际环境的时变性、非线性以及迟滞性，必须要借助物联网技术、大数据模型及人工智能算法进行辅助。本解决方案创新性地解决了以上难点，主要创新点如下：创新一：采用5G+VR技术，实现设备实时在线，建设5G虚拟专网，保障数据传输速率以及模型实时渲染带宽的要求，实现炉内环境由原来的灰盒子变成现在可沉浸式的观察，同时提供炉内热力场分布和产品碳势曲线等生产过程重要参数。创新二：项目首次提出并实现了热处理车间数字孪生的完整解决方案，从理论到实践，从静态到动态，从数字计算到VR展示，运用大数据+专家经验训练模型，深度学习优化工艺参数。创新三：完成了热处理车间深度全面机理建模，实现了人工巡检到远程巡检，从定时查看系统参数、观察生产现场到随时沉浸式巡检；通过实时监控、远程异常处理，避免炉膛异常爆裂，极大的降低了安全隐患。1.应用情况整体解决方案在重庆新兴通用有限公司得到应用，并在重庆市数十家热处理企业开展推广。解决热处理过程工艺控制难、设备运维效率低、能耗大的问题。本方案以建设重庆新兴通用传动有限公司的热处理车间远程运维系统为例，对方案进行了具体落地实施。图1：解决方案功能方案应用效果19|国家工业信息安全发展研究中心第二届中国工业互联网大赛2.应用价值通过将“5G+VR+数字孪生”技术与工业大数据技术深度融合，让作业人员能远程、实时地对设备进行点检及维护，有效地缩短了人员作业时间，设备运维效率提升25%；通过对工艺数据可视化展现及对产品质量实时分析预测报警，让作业人员能精准控制热处理过程的工艺，产品一次检验合格率提升至98%；通过实时监控、远程异常处理，避免炉膛异常爆裂，极大的降低了安全隐患，安全事故发生率降低95%；通过分析工艺升温曲线，减少不必要保温时间，通过提高产品良率，减少报废率和返修率，节约能耗，节约金额达5万元/月。本解决方案得到了有效的实践验证。该方案融合5G+VR+数字孪生技术，创造性地解决齿轮制造行业的共性难题，可将本方案复制推广至行业内其他企业，提高行业的整体工艺水平，并实现车间环境、设备状态、生产全过程的实时性