工业APP应用案例（2020）
编写说明 为贯彻落实《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》《工业互联网APP培育工程实施方案（2018- 2020年）》，促进工业APP产品的设计、研发和测试，推动工业APP产业的发展，工业互联网产业联盟2018年-2019年面向社会进行了两轮工业APP产品案例征集，共收到51个案例。 本案例汇编收录了最终参与专家评审的四十一个案例，重点展示各APP的功能、创新点以及技术方案，可以为工业APP方案提供商、工业APP应用企业等提供参考，以促进整个产业的发展。 本汇编由中国信息通信研究院主编，各工业APP项目参加单位联合编写。 牵头编写单位：中国信息通信研究院泰尔终端实验室。 参与编写单位：北京索为系统技术股份有限公司、华为技术有限公司、北京临近空间飞行器系统工程研究、寄云科技、全应科技、智擎信息技术（北京）有限公司、沈阳机床（上海）智能系统研发设计有限公司、南京维拓科技股份有限公司、紫光云引擎科技（苏州）有限公司、江苏徐工信息技术股份有限公司、天津开发区精诺瀚海数据科技有限公司、蘑菇物联技术（深圳）有限公司、智能云科信息科技有限公司、江苏海岸线互联网科技有限公司、格创东智（深圳）科技有限公司、朗坤智慧科技股份有限公司、富顶精密组件(深圳)有限公司、中国航天科工集团第九总体设计部、联合智造（北京）科技发展有限公司、海尔数字科技有限公司、江苏斯诺物联科技有限公司、爱波瑞、苏州德姆斯信息技术有限公司、 大连冰山集团有限公司、济南大陆电机股份有限公司、贵州航天云网科技有限公司、北京研华兴业电子科技有限公司。 因为案例汇编内容较多，且时间仓促，难免存在诸多不足，希望业界同仁多提宝贵意见。 2018 年工业APP 案例 全球制造大数据质量预警APP 一、企业简介 华为是全球领先的信息与通信解决方案供应商，目前华为的电信网络设备、IT设备和解决方案以及智能终端已应用于全球170 多个国家和地区。华为专注ICT 领域，在电信运营商、企业、终端和云计算等领域构筑了端到端的解决方案优势，为运营商客户、企业客户和消费者提供有竞争力的ICT 解决方案、产品和服务。华为在芯片、硬件、操作系统、数据库等能力上有深厚技术积累，在软硬件协同一体化等方面具备优势。 为了促进工业企业数字化转型，华为积极推进工业互联网平台建设：华为已完成物联网操作系统、终端芯片、工业联接、边缘计算、可信IaaS和工业PaaS等关键解决方案布局。边缘计算实现工业现场多样化设备的数据采集与处理，通过eLTE、NB-IoT、5G等无处不在的工业联接传输到云端，工业PaaS提供工业设备管理、工业大数据/AI 和工业建模能力，创造数据价值，同时面向工业应用提供工业云中间件、应用开发工具和工业微服务，降低应用开发难度和成本。基于华为通用工业PaaS汇聚工业伙伴的应用，提供包括设计仿真、生案例1 产执行、经营管理、市场营销和智能服务等工业全流程业务云服务。 二、工业APP 简介 （一）问题定位 打通供应商、研发、制造、市场返还等产业链全流程关键质量数据， 应用大数据分析及数学建模技术，构建数据驱动的全球测试大数据质量预警体系，实现供应商来料质量预警、制造过程质量预警及网上返还质量预警，质量预警从制造向上游研发、采购/产业链及市场/用户的覆盖，驱动质量管控从事后拦截向事前预测、预防方向转变。 全球测试大数据质量预警2017年共触发预警物料、装备、设计、工艺等方面隐性问题X 起。通过自动捕获潜在风险，实现2%小概率可靠性批次风险可激发，提前拦截供应商来料质量问题，批量问题起数降低9% ；开局坏件率改进15%，早期返还率改进24%。支撑公司网上返还率、批量质量问题、PONC等质量指标目标达成。 （二）创新点 供应商数据采集系统云化部署，制订统一的数据回传格式，打通与来料供应商的系统对接；制造过程数据通过互联网、物联网等方式进行实时采集；定时将产品网上运行环境数据及舆情数据采集、回传到数据底座中。 数据底座中按照不同的数据类型与数据使用特点选择分布式文件系统、内存数据库、关系型数据库等不同的数据管理引擎，实现数据治理。 工业大数据建模与分析平台，负责在线实时任务与离线批量数据分析，同时整合业界常用算法模型库，除了提供典型的机器学习算法模型外，还针对工业特有的稳态时间序列、时空等数据，提供定制后的模型算法。 （三）功能介绍 1、 采集供应商来料关键测试参数，实现数据监控、分析及预警，提前识别潜在的来料质量风险，并拦截在供应商处，提高来料入口质量，质量控制前移供应商，在产业链源头构筑高质量。 2、 汇聚全球加工网点（自制/EMS/ODM/海外供应中心等）制造过程质量数据，在一些关键工序如IQC 、ICT 、FT、 可靠性、整机测试等实现质量预警，提前识别和挖掘隐性质量问题，保障全球一致的出厂高质量。 3、 结合产品网上运行环境数据，用户舆情数据，网上返还数据，以及产品加工过程数据，深度挖掘，实现产品潜在风险预测预警，识别在研发设计、制程工艺、来料选型等方面改进机会点，驱动逆向改进，在设计前端构筑高质量。 图1 全球制造大数据质量预警APP 界面图 （四）功能和技术指标优势 1、批量问题起数降低9% 2、开局坏件率改进15% 3、早期返还率改进24% 三、技术方案说明 （一）工业APP 架构 本 APP 是华为基于工业互联网平台fusion plant自主开发的，系统架构图如下： 图 2 系统架构图 （二）工业APP 关键技术 数据采集系统云化部署、统一的数据回传格式、 灵活选择数据管理引擎、定制的模型算法。 四、应用情况描述 （一） 应用场景描述 本 APP 适用于离散型制造企业；数据采集系统云化部署，可以与上下游供应商系统进行对接，通用数据标准格式实现数据交换；内置工业领域预警模型算法，有效识别来料、设计、制程、工艺等方面隐性质量问题，识别改善机会点。 （二）商业化情况 本 APP 目前主要应用于华为内部制造。在应用本APP 后，全球制造大数据质量预警2017年共触发预警物料、装备、设计、工艺等方面隐性问题X 起。通过自动捕获潜在风险，实现2%小概率可靠性批次风险可激发，提前拦截供应商来料质量问题，批量问题起数降低9%；开局坏件率改进15%，早期返还率改进24%。支撑公司网上返还率、批量质量问题、PONC等质量指标目标达成。 TAPRO智能化烧蚀温度计算分析软件 一、企业简介 北京临近空间飞行器系统工程研究所隶属于中国运载火箭技术研究院，是我国临近空间飞行器总体设计中心。作为一个综合性、多学科性、前沿基础科学研究与航天工程紧密耦合、技术力量雄厚、数字化设计手段先进的总体研究，拥有临近空间飞行器总体设计、控制、防隔热、环境、仿真等多个研究设计专业。 本单位以飞行器系统工程理论与技术、飞行器导航与控制技术、先进复合结构力学和热过程控制技术、防热透波技术等为主要研究方向。 拥有国内一流的防隔热与透波设计团队，该团队针对飞行环境特点和典型材料体系，获取了大量一手数据，通过技术积累和技术创新而形成了专业设计分析软件，在防隔热与透波设计方向具有丰富的研制经验和攻关能力。 二、工业APP 简介 （一）问题定位 高速飞行器是科技大国竞相研究的热点，其在大气层内高速飞行时会经历严峻的气动加热，面临高于1000°C的热防护设计以及温度、电磁多物理场耦合透波设计难题。传统方法存在计算环节多、操作复杂易错、数据处理量大等问题，为提升飞行器热防护计算分析水平、案例2 解决热电性能耦合、提升设计效率、减小产品开发成本和缩短研制周期， 亟需结合工业互联网思路，开发智能化、自动化程度高的工业APP，以提升产品设计准确性和设计效率。 本产品将专业开发的算法与工业互联网平台(索为SYSWARE工程中间件平台)相结合，将涉及到的设计流程、核心计算程序、数据处理规则、数据传递接口、交互界面进行了标准化封装与定制，形能集前后处理、设计计算、数据管理功能于一体的多功能软件，是面对航空航天烧蚀防隔热与透波设计的通用软件。本 APP 将基于大量试验结果修正的计算方法和工程实践验证的设计模式进行固化，自动进行数据统计并生成标准格式报告，设计规范性显著提升。 （二）创新点 1、 相比传统烧蚀温度计算分析工具，本软件实现了人机交互界面参数设置和智能参数提取, 友好性显著提升。 2、 为适应多方案、多状态的设计分析需求，本软件能够开展多工况多方案批量计算，自动进行数据处理并生成分析报告，显著提高烧蚀温度计算效率； 3、 软件支持多方案快速对比分析功能，智能推荐优化设计方案，相比传统设计方式缩短了设计周期。 （三）功能介绍 本 APP 有如下功能： 1、 烧蚀温度场分析：烧蚀温度场分析用于计算给定环境、给定外形条件下，不同结构材料配置方式对应的产品烧蚀情况和温度场分布。 图 3 烧蚀温度场分析模块 2、烧蚀温度场优化：烧蚀温度场优化用于评估给定温度场约束条件下的最优结构材料配置方案。 图 4 烧蚀温度场优化模块 3、 电磁透波分析：电磁透波分析用于计算指定结构材料配置在工作波段和视场范围的透波性能； 图 5 电磁透波分析模块 4、 电磁透波优化：电磁透波优化用于评估实现最优透波性能的结构材料配置方案。 图 6 电磁透波优化模块 5、 热电耦合优化：热电耦合优化用于评估在指定温度场约束条件下，为实现最优透波效果所需的结构材料配置方案。 图 7 热电耦合优化模块 通用功能： 1、人机交互界面 人机交互界面符合windows操作习惯，界面友好，风格大方。与前后处理功能相匹配，具备数据导入输入窗口、图形显示窗口，支持快捷键功能。 2、前后处理 软件前处理模块实现对程序输入文件和输入参数的导入、数据提取和数据传递等功能，主要包括材料物性参数、计算尺寸、环境文件等。 要求软件建立材料数据库，实现对物性参数的一键提取，同时具备多文件批处理能力。 软件后处理模块实现对程序输出结果的统计对比分析、曲线绘图和 word报告生成功能。 4、优化算法嵌入 软件嵌入多维(≥5维)优化算法，可设置的优化目标和约束条件，进行设计变量的优化设计。 5、多方案对比 软件支持多方案对比分析功能，对不同输入条件下的计算结果进行分类对比。 6、数据管理 软件可以实现对算例相关文件的保存和读取功能，历史文件可追溯。 7、授权管理 软件具备版权保护功能。 （四）功能和技术指标优势 1、 自动统计数据并生成报告： 软件自动读取计算结果，按照指定方式对数据进行统计分析和绘图，并将结果直接写入计算分析报告。 2、 智能优化设计：软件内置多维遗传算法，能够根据给定的变量、约束和目标需求，自动开展迭代计算，并推荐最优设计方案。 三、技术方案说明 （一）工业APP 架构 图 8 功能结构图 TAPRO智能化烧蚀温度计算分析软件基于基于“SYSWARE工程中间件平台”开发，主要包括执行控制、功能模块和数据管理三大部分。其中功能模块用包含五种计算分析功能，如下图所示。用于实现前处理和后处理功能。 图 9 功能模块 执行控制用于激活调用后台执行驱动和监控软件运行状态；数据管理用于实现软件计算产生数据的统一提交管理，数据复用和多方案数据对比。 （二）工业APP 关键技术 本工业APP 采用了如下技术： 1、 基于试验数据和工程经验修正的烧蚀温度场和电磁透波计算方法； 2、 基于Sysware工程中间件平台APP 开发规范，开发各模块专用组件和控件； 3、采用软件组件化集成技术实现与软件和程序的数据对接； 4、 针对算法模型、流程、界面、数据，采用模块化开发方式，模块功能易于维护与扩展； 5、 采用轻量化数据库进行方案数据管理，实现方案数据管理，实现方案数据对比与复用。 四、应用 情况描述 （一）应用场景描述 本软件简化了烧蚀温度和电磁透波计算的输入输出环节，规范了计算分析流程，大幅提升了计算质量和效率，具有响应速度快，并
