工业发展进入数字化时代，工业互联网成了企业发展的“必由之路”。然而在实际探索中，许多企业，尤其是小微企业，受到技术和人才相对薄弱的掣肘，在转型中面临着工业智造需求多样化、工业现场数据采集建模复杂、网络和计算能力不足等行业共性痛点。
2021年度青岛市科技进步一等奖项目“基于大规模定制的工业互联网平台关键技术研发与产业化”就是“瞄准”这些痛点，提供了一个可复制的解决方案。
该项目由青岛海尔工业智能研究院有限公司（现称“卡奥斯工业智能研究院（青岛）有限公司”）牵头完成，以大规模定制理论创新为牵引力，通过数字孪生、5G+边缘计算、工业机理模型等技术的研发应用，首创性搭建了一个高度灵活、用户全流程参与的大规模定制智能制造平台，相关指标达到国际领先水平，已在家电、化工、等15个行业推广复制，并向全球20多个国家输出了“海尔方案”。
解决“大规模”和“定制化”这对“天然矛盾”
在“工业互联网”连续五年被作为关键词写入我国政府工作报告的当下，以中国工程院院士邬贺铨为代表的专家们多次提出突破工业互联网关键技术、打造个性化定制模式、加强工业机理模型库建设等内容。但与强烈发展需求相对的是，工业互联网平台核心技术、工业知识沉淀不足——2020年统计数据显示，国内企业设备数字化率仅为48.7%。
每个工业企业都有“互联网化”的需求，但不同行业、不同发展实际的企业对工业互联网的具体需求又千差万别。突破关键技术，解决企业数字化水平低，平台智能化不高、易用性差等基础问题，才能解决“大规模”和“个性化定制”之间的“天然矛盾”，深度赋能企业数字化转型升级。
这就是该项目诞生的现实意义。自2017年开始，由海尔卡奥斯物联科技有限公司董事长兼总经理陈录城牵头，项目开启了对工业互联网领域大规模定制的探索。
得益于海尔多年来在互联工厂解决用户痛点、满足用户最佳体验的过程中积累的广泛经验，项目团队把大规模定制模式和工业互联网结合，进行了工业机理模型、5G+边缘计算、数字孪生等关键技术的研究。在国家科技部重点研发计划等项目的支撑下，项目建成了卡奥斯COSMOPlat工业互联网平台，完成了面向广大工业企业进行大规模定制的工业互联网平台关键技术研发与产业化。
“卡奥斯是全球首家引入用户全流程参与体验的工业互联网平台，我们在端、边、管、云、场的工业互联网平台架构基础上，创新性地打造了BaaS引擎，可以支撑跨行业、跨领域、跨区域的各种工业应用，为用户提供全流程端到端解决方案。”陈录城总结道。2020年，项目相关成果通过了中国人工智能学会和中国轻工业联合会的鉴定，人工智能学会鉴定委员会主任李伯虎院士鉴定“相关技术达到国际领先水平”；成果经国家一级科技查新机构查新，结论为“国内外未见有同样研究内容报道，具有创新性”。
项目完成人之一鲁效平博士介绍，项目针对开发复杂度高、复用率低、工业机理模型跨平台调用难度大等痛点，在机理模型、区块链、低代码开发等方向进行了技术创新，创新性提出了类脑神经元网络物理架构及模糊认知反演理论方法，建立了并行分布计算处理的工业机理模型库，并结合模糊逻辑提升了模型的泛化能力，从而实现了平台智能化建模。
项目以区块链链群合约为基础，实现了主流工业互联网平台之间跨平台的机理模型数据采集、交换调用、存储管理，形成了覆盖行业全要素、全产业链、全价值链的全景知识图谱，积累工业领域的机理模型及智能算法超2000条，数量位列行业第一。
此外，项目全球首创了大规模定制虚实融合智能制造测试床，搭建起“5G+边缘计算”公共服务平台，将工业适配协议扩充至350个，实现了智能制造快速动态优化和仿真运行。如此以来，平台技术应用试错成本降低了30%，项目规划成本降低了86%，新厂建设周期缩短了40%。
目前，该平台是全球唯一被ISO、IEEE、IEC三大国际标准组织共同批准为“主导制定大规模定制国际标准”的平台，有力提升了我国在工业互联网领域的话语权，填补了相关领域的国内外空白。截至目前，该测试平台已获得世界智能制造十大进展、世界物博会金奖等10余项奖项，成为全球工业互联网创新应用的示范标杆。
在15个行业产业化推广，赋能企业降本增效
鲁效平介绍，目前，基于该项目的工业互联网平台关键技术已广泛应用在海尔内部17个互联工厂，平均每年为赋能企业降本增效1800多万元，帮助相关工厂的生产效率提升40%，设备停机时长降低30%。
同时，项目成果还在家电、纺织、服装等15个行业得到了产业化应用推广，直接服务企业超8万家，链接上下游企业近90万家，赋能企业降本增效，经济效益显著。
青岛征和工业股份有限公司是国内链传动行业的领军企业，在滚子链领域市场占有率34%，全国排名第一。2020年5月，征和工业与卡奥斯正式签署战略合作协议。通过为期3个月的数字化转型需求收集，卡奥斯COSMOPlat工业互联网平台及其核心的大规模定制模式，为征和工业制定了“诊断—识别短板，咨询—明确方向，实施—智造升级” 整套数字化转型战略方案，从设计、生产、物流、仓储、销售、服务、人员、资源等多个维度入手，为征和工业补足短板，实现管理全面升级、数字化全面转型。2021年，征和工业技术改造投入超过1亿元，2022年预计将达到1.5亿元，其中，“重头戏”就在于其车间的数字化改造。
目前，征和工业智能工厂项目已经完成对整个生产系统的数字化改造，工厂效率得到大幅提升。据统计，改造后企业产品良品率提升到99.5%，人工成本和能源成本均降低了10%。例如，原本72小时才能生产完成的发动机用强化齿形链产品，如今最快只用10小时即可完成。不仅如此，征和工业还基于数字仿真的“模拟择优”实现了数字化研发，大幅缩短了新技术产品从研发、小试、中试到量产的周期，原本需要25天才能研发出来的产品，现在只需要7天。
无独有偶，奇瑞汽车也是该成果的受益者。2021年，卡奥斯与奇瑞汽车合作，共建首个汽车行业大规模定制工业互联网平台——海行云，实现奇瑞主机厂、上游零部件供应商、下游经销商的全产业链数字化转型。
此后仅用了3个月时间，海行云工业互联网平台就链接起奇瑞上下游共375家零部件企业，并成功入选了工信部2022年面向重点行业的特色工业互联网平台。依托卡奥斯COSMOPlat业务模式、技术能力、生态资源和品牌效应，以及奇瑞成熟的汽车制造体系和产业链带动优势，实现了我国大规模定制模式在汽车行业的首次应用，加速了汽车产业数字化转型升级。
此外，卡奥斯还与奇瑞规划打造青岛、芜湖2家汽车行业灯塔工厂，其中奇瑞青岛超级工厂已正式建成投产，并实现首辆整车下线。该工厂基于卡奥斯COSMOPlat工业互联网平台，融入5G技术，建立起透明可视的运营中心，打造出全流程透明、上下游协同、智能化运营的智联超级工厂解决方案。在这里，汽车年产20万台，平均每1.5分钟就能有一台全新整车下线，预计可实现年产值380亿元。
打造区域发展的“产业云脑”
该成果代表着青岛在工业互联网领域的发展实力，也“反哺”着青岛工业的发展。截至目前，卡奥斯COSMOPlat已助力青岛海尔冰箱互联工厂、青岛海尔中央空调互联工厂、青岛啤酒厂三座工厂打造成为WEF全球灯塔工厂。
此外，该成果也支撑了青岛市工业互联网企业综合服务平台上线运行。目前，该平台已链接青岛27家特定行业特定领域平台，在提升交互效率的同时实现资源统一匹配、数据安全管理，形成了区域发展的“产业云脑”。截至2021年底，平台已赋能3561家青岛企业提速发展，带动新增工业产值210亿元。
正如陈录城所说，工业互联网“未知”远大于“已知”，在相关领域，卡奥斯还有很多探索的方向。在今年的政府工作报告中，青岛明确提出，打造“工赋青岛·智造强市”城市品牌，支持卡奥斯COSMOPlat打造世界级工业互联网平台。
下一步，卡奥斯COSMOPlat将携手上合示范区启动海尔卡奥斯工业互联网生态园建设，打造行业智能制造、数字化、低碳环保高端智能家电制造示范基地，建设产品、场景、生态布局完整，研发、制造、应用全覆盖的国家级工业互联网“灯塔园区”，为更多企业、产业实现数字化升级提供示范。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷 文/图）
责任编辑：程雪涵
