一、企业简介

    上海电气集团（简称：上海电气）是中国最大的综合性装备制造企业集团之一，长期在国内能源装备企业领域排名第一。2018年，集团营业收入为1157亿元，净利润53亿元，员工约50000人。主导产业聚焦能源装备、工业装备、集成服务三大领域，致力于为客户提供绿色、环保、智能、互联于一体的技术集成和系统解决方案。近年来，上海电气产业正经历从传统能源向清洁能源转型，技术从传统制造向智能制造转变，商业模式由产品制造向制造服务转型。集团在产业、技术、商业模式等领域发生的深刻变革，对工业互联网和工业大数据的发展既提出了新的需求和挑战，也带来了新的机遇与空间。

    2017年开始，集团进行统一规划，整合优势资源，立足装备制造业的优势和特点，打造集团统一的工业互联网平台。集团建共性平台，企业开发行业应用，在支撑业务的同时实现数据统一、平台统一、标准统一。结合多行业的业务特性，上海电气在平台建设过程中充分考虑通用性和专业性，构建多行业兼容、跨行业应用的工业互联网平台，为集团内火电、燃机、风电、机床、电机、轨交、环保、分布式能源、康复医疗等产业提供服务。

图1 上海电气集团

二、企业在智能制造方面的现状

    近年来，上海电气产业正经历从传统能源向清洁能源转型，技术从传统制造向智能制造转变，商业模式由产品制造向制造服务转型。在新形势下，上海电气大力推动智能制造和工业互联网，实施“数字赋能”，推动产业形态、经营形态和价值形态的升级和再造。

    上海电气集团在智能制造方面的现状如下：

    1）优秀企业整体推进数字化，如三菱和海立，在研发、生产等方面积极推进数字化转型，形成了支撑企业转型发展的能力，具备较好的智能制造的水平；

    2）部分企业在点上探索应用，比如风电打造“风云”平台，发电机厂建设智能制造示范工厂，汽轮机厂研发“智慧汽轮机”等；

    3）大部分企业还处于观望状态，停留在想法阶段，智能化程度较低。

    针对各企业的现状，集团在智能制造建设的过程中，主要存在如下问题：

    1）两级分化严重：由于基础管理水平不同，各企业智能制造推进力度和成效也参差不齐；

    2）内驱力不足：由于智能制造的理解程度不同，企业缺乏智能制造推进内驱力，存在需求不明确或有需求但没能力或资金投入等问题；

    3）能力协同缺失：各企业点上重复建设多，优秀经验未能提炼复用，缺少能力整合分工协作。

    伴随物联网、云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术在工业领域得到深化应用，智能制造将会进一步得到发展，上海电气主要通过三种路径推进智能制造。

    1）面向企业内部，提升生产效率——智能工厂

    实现研发、采购、制造、物流、销售、安装各个环节中的产品、设备、产线、运营系统的数字直连，提质增效，优化决策。

    2）面向企业外部，延伸价值链——智能产品/服务/协同

    用数字化技术，贯通企业内外部价值链，实现营销、产品、生产和服务的创新。

    3）面向开放共享的生态平台运营——工业/能源互联网平台

    汇聚协作企业、产品、用户等产业链资源，实现向平台运营的转变。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    上海电气的工业互联网建设历程，伴随着集团各产业的发展及业务需求逐步展开。

    1）集团下属三菱电梯2007年开始率先开始组建电梯物联网系统，已实时连接8万台电梯，实现电梯运行状态动态监测和远程诊断；

    2）2014年，上海电气风电集团开始研发“风云”系统，截至目前已接入140个风场，监控3000余台风机，提供风资源评估、远程监测、预测性维护等服务，大幅降低运维成本，提升了设备利用率；

    3）2017年，上海电气电站集团推出“Ellumix”平台，建设了火电、燃机设备的远程诊断系统，实现了电站设备的运行监控和健康管理。

图2 上海电气工业互联网发展历程

    2018年开始，上海电气集团进行统一规划，整合优势资源，立足装备制造业的优势和特点，打造集团统一的星云智汇工业互联网平台。集团建共性平台，企业开发行业应用，在支撑业务的同时实现数据统一、平台统一、标准统一。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1）项目总体目标

    结合集团多行业的业务特性，星云智汇在平台建设过程中充分考虑通用性和专业性，构建多行业兼容、跨行业应用的工业互联网平台，为集团内火电、燃机、风电、机床、电机、轨交、环保、分布式能源、康复医疗等产业提供服务。

    星云智汇工业互联网平台以设备运维为切入点，已经实现风电、电梯、火电等场景的运维服务，正在打造机床运维、储能电池监控、康复医疗机器人、环保分布式水处理等一批解决方案。结合自身不同产品的技术积累和产业特点，基于工业互联网为机械、能源等行业提供研发设计、生产制造、远程运维等覆盖高端装备全生命周期的服务。

    2）解决方案的技术实现

    上海电气星云智汇工业互联网平台主要分为接入层、平台层、应用层3层架构体系，具体如图3所示：

图3 上海电气星云智汇工业互联网平台总体架构图

    （1）接入层

    通过大范围、深层次的数据采集，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业互联网平台的数据基础。一是通过各类通信手段接入不同设备、系统和产品，采集生产现场所产生的海量数据；二是依托协议转换技术实现多源异构数据的归一化和边缘集成；三是利用边缘计算设备实现底层数据的汇聚处理，并实现数据向云端平台的集成。

    （2）平台层

    基于虚拟化、分布式存储、并行计算、负载调度等技术，实现网络、计算、存储等计算机资源的池化管理，根据需求进行弹性分配。基于通用PaaS叠加大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新功能，构建可扩展的开放式云操作系统。一是提供工业数据管理能力，帮助制造企业构建工业数据分析能力，实现数据价值挖掘；二是把技术、知识、经验等资源固化为可移植、可复用的工业微服务组件库，供开发者调用；三是构建应用开发环境，借助微服务组件和工业应用开发工具，帮助用户快速构建定制化的工业APP。

    （3）应用层

    形成满足不同行业、不同场景的工业SaaS和工业APP，形成工业互联网平台的最终价值。一是提供生产过程管理及增值服务等一系列创新性业务应用。二是构建良好的工业APP开发环境，使开发者基于平台数据及微服务功能实现应用创新。

    3）高端装备行业应用案例

    （1）火电燃机行业应用

    针对火电和燃机设备特殊性，分别开发了Ellumix和SIMPLE智能化运维系统，基于大数据分析和人工智能的设备状态预警和性能监测，管理设备运行状态和健康状态；基于专家系统和专业诊断模块，自动实现设备故障诊断，有效减少机组非计划停机；基于深度学习的智能控制，实现设备控制优化，提高设备稳定性和运行效率；基于大数据分析的设备健康管理，实现设备全生命周期管理。

图4 火电燃机应用案例

    （2）风电行业应用

    基于物理引擎，对接风机实时数据，实现风场数字化运维，降低运维成本；基于发电指标预测的大数据分析，对风机可能发生的故障进行预测分析，实现预测性维护；利用监测数据的统计分析，对风机进行可靠性分析，为机型设计优化提供参考；利用机器视觉技术，将中尺度历史大数据分析、微观选址等技术的完美融合，实现虚拟测风塔创建、区域风资源评估、保护区自动识别等规划功能，实现风场智能选址。

图5 风电行业应用案例

    （3）分布式能源行业应用

    分布式能源解决方案集分布式能源开发规划、发电优化调度、用电监测及节能分析、在线能源交易等功能为一体，形成分布式的源-网-荷-储的数字化解决方案，实现能源利用效率最大化。目前已在上海电气内部的上海机床厂和上海电机厂进行了试点应用。

    在发电层，采用风能、光能等可再生能源发电，实现风光互补，自发自用，余电上网；在配电层，合理的使用储能电池，有效减少对电网的冲击，保证平稳上网，提高对新能源的消纳能力；同时优化电网末端电能质量，降低不平衡度，满足高可靠性供电需求；在用电层，嵌入新能源汽车充电桩、LED路灯、照明草坪灯等公共用电设施，实现新能源的普及。

图6 分布式能源应用案例

    （4）电机行业应用

    在电机状态监控及故障诊断应用中，进行电机状态监控（包括电流、电压、频率、振动、噪音、温度等），电机启停时间、故障报警、运行时间、电机利用率等监控。基于状态监测数据，提供详细的故障发生瞬间的机组信息，再现故障场景，为发电机维修提供科学的依据；基于大数据AI进行预测性维护提示，提前部署检修任务，减少非正常停机；建立基于AI技术的知识图谱，为维修人员提供极大的便利。

图7 电机行业应用案例

    （6）机床行业应用

    在机床智能维保应用中，主要实现机床加工效率与质量动态可监控、机床OEE及能源远程管理、刀具寿命及健康维护、生产工单派工报工等功能，实现车间的精细化生产。

    通过将上海电气集团内部机床连接到工业互联网平台上进行智能维保，实现机床状态检测、故障诊断及报警、维修服务、备品备件和耗材提供的闭环应用。提升机床的管理效率、缩短维修期缩短、形成标准化服务，降低设备维护成本30%。

图8 机床行业应用案例

    4）项目推广计划

    上海电气星云智汇工业互联网平台，短期立足于上海及长三角区域企业，长期面向全国，具有不断扩展地域范围的市场前景。

    （1）服务集团内部企业

    平台建设初期，以接入集团内部企业为主。各企业借助平台提供的机理模型及微服务组件，快速实现业务创新应用，提升工作效率，降低生产运营成本，实现制造企业向制造服务业务转型。

    （2）面向中小制造企业推广

    平台在集团内部解决方案打造成熟后再逐步对外推广，首先向具备市场化条件的行业进行推广，如设备数量多且相对分散的行业、中小制造企业等。

    （3）面向高端装备行业推广

    在平台建设后期，平台将面向高端装备企业进一步推广，通过封装、模块化的模型及微服务组件，将上海电气深耕于行业多年所得经验进行有效沉淀和汇聚，通过平台被更多企业共享，助力高端装备行业提质、降本、增效。

    5）项目创新点

    （1）技术创新

    借助云架构，可以全面整合企业存量资产，灵活实现不同类型平台用户对工业大数据的应用需求；通过微服务框架，可以实现多对多的服务调用模式，为集团公司、集团下属企业、同行业企业知识资源之间的共享提供了最大可能。

    （2）业务创新

    通过平台，为上海电气下属企业以及行业企业建立广泛的“产品+服务”模式，促进从传统的制造型企业向服务型企业转型；在向客户出售产品的同时，提供附载于产品上的增值服务。

    3.效益分析

    上海电气星云智汇工业互联网平台立足上海电气在高端装备行业几十年行业经验，构建面向高端装备的行业工业互联网平台。基于平台，面向企业内部实现生产过程精细化、智能化管理；面向企业外部实现产品增值服务，实现产品服务模式由被动式维修向主动式、预防性维修转变。基于平台形成高端装备行业工业APP，助力高端装备制造企业快速实现工业互联网创新应用。具体成效体现在：

    1）节省企业大量软硬件及重复开发投资

    各企业将会借助本平台提供的可快速调用的模型机理及微服务组件，快速实现业务创新应用，逐步实现其在内部生产管理及对外产品远程运维服务的各项功能，从而节省大量的软硬件及重复开发投资。

    2）降低远程运维服务成本

    在产品远程运维服务方面，可以降低设备检维修成本、提升设备资源利用率，降低劳动人员工作强度。面向火电、风电、燃机、机床、环保、轨交、分布式能源、储能电池、机床等不同领域，基于采集的已售卖产品运行数据，结合服务知识，向客户提供远程监测、异常识别、预测性维护维修等服务，提升跨领域、不同产品的运维服务质量和水平，提升售出产品的全生命周期的服务能力，降低运维成本，实现从传统装备制造行业向服务型企业转型升级。

    星云智汇工业互联网平台的建设将为高端装备行业工业互联网平台建设与推广应用产生示范带动效应，成为产业发展的新引擎，打造成为上海市标杆，助力上海制造，并向长三角地区及全国推广。