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工業(yè)無(wú)線

解碼工業(yè)物聯(lián)網(wǎng):一文看懂lloT 現(xiàn)狀和未來(lái)

2025China.cn   2017年10月17日

  工業(yè)仍處于由lloT、大數(shù)據(jù)和其他新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)轉(zhuǎn)型的大浪潮的早期階段。 這不是炒作,而是影響到幾乎全球經(jīng)濟(jì)每一個(gè)部門的軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的進(jìn)步的必然后果。

 

  三十年前,如果你是美國(guó)高性能閥門制造商的調(diào)度經(jīng)理,你的日常計(jì)劃安排的非常慢,與合作伙伴的溝通需要通過(guò)電話、傳真或郵件進(jìn)行。 員工手動(dòng)記錄庫(kù)存并檢出運(yùn)送貨物。定期的維修隊(duì)伍靠人眼檢查,司機(jī)可以通過(guò)雙向無(wú)線電聯(lián)系,如果他們足夠接近,但在許多情況下,傳遞關(guān)于特定貨物或新的接收位置的信息的唯一方法是讓司機(jī)定期通過(guò)打電話進(jìn)行核查。 這些低效率存在于供應(yīng)鏈上下游,從工廠到客戶設(shè)施。很落后,容易出現(xiàn)延誤,成本高昂。

  時(shí)代變了,現(xiàn)代工業(yè)如今依靠先進(jìn)的機(jī)械,先進(jìn)的軟件和通信技術(shù),以及強(qiáng)調(diào)精益庫(kù)存和集成供應(yīng)鏈的現(xiàn)代管理技術(shù)。

  什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

  但還有另一個(gè)趨勢(shì):建筑,工廠設(shè)備,車輛,倉(cāng)庫(kù),托盤和工人本身正在越來(lái)越多地與網(wǎng)絡(luò)相連。設(shè)備范圍從微小的環(huán)境傳感器到復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人。 他們使用的網(wǎng)絡(luò)可能是有線或無(wú)線。 一些低功耗設(shè)備將使用電池供電或使用以太網(wǎng)供電(PoE)連接。 其他人必須插入或連接到建筑物的電氣系統(tǒng)。許多設(shè)備都有自己的固件,可以遠(yuǎn)程更新或重新編程。

  換句話說(shuō),傳感器,控制器和專用設(shè)備現(xiàn)在存在于網(wǎng)絡(luò)的邊緣,分配唯一的IP或網(wǎng)絡(luò)地址,收集數(shù)據(jù)和執(zhí)行大量通知和擴(kuò)展企業(yè)能力的任務(wù)。 這就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT),它將改變制造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)、采礦和能源行業(yè)。

  IIoT實(shí)踐

  還是以高性能閥門制造商為例。在過(guò)去,管理人員只有在下車到倉(cāng)庫(kù)后才要求新的庫(kù)存,并需要某人進(jìn)行手動(dòng)計(jì)數(shù)。 新零件的訂單通過(guò)傳真或快遞郵件發(fā)送給供應(yīng)商,每端還需要少數(shù)人處理文書工作和會(huì)計(jì)。

  今天,同樣的公司可以獲得更多的庫(kù)存的動(dòng)檢,這得益于IIoT技術(shù),如配備有射頻識(shí)別(RFID)托盤跟蹤和使用攝像頭和重量傳感器計(jì)算現(xiàn)有部件數(shù)量的倉(cāng)庫(kù)。 這些數(shù)據(jù)與ERP和其他軟件系統(tǒng)集成。 當(dāng)某一部件的供應(yīng)下降到一定閾值時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將訂單提交給供應(yīng)商以進(jìn)行補(bǔ)充。 員工很少需要參與下訂單,加快了整個(gè)供應(yīng)鏈的出貨量,并減少了勞動(dòng)力需求,以代替以前的手動(dòng),高接觸的過(guò)程。

  IIoT帶來(lái)的效率可以擴(kuò)展到成品閥門的運(yùn)輸。卡車司機(jī)靠電話亭和紙張清單進(jìn)行檢查的日子已經(jīng)過(guò)去了?,F(xiàn)在公司的IT系統(tǒng)使用優(yōu)化模型來(lái)確定最有效的運(yùn)輸車隊(duì)使用情況,并跟蹤全國(guó)各地的產(chǎn)品,將實(shí)時(shí)運(yùn)輸數(shù)據(jù)反饋到總部,并通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用程序或連接到網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備即時(shí)傳送給驅(qū)動(dòng)程序。啟用RFID的托盤在離開倉(cāng)庫(kù)時(shí)被跟蹤,并被裝載到卡車上,并在交付后自動(dòng)在客戶的接收中心登記。

  板載傳感器作為電子測(cè)井設(shè)備(ELD)系統(tǒng)的一部分,監(jiān)控車速和駕駛時(shí)間,甚至監(jiān)控單個(gè)駕駛員使用制動(dòng)器的頻率,這有助于節(jié)省燃料,提高駕駛員的安全性并減少空閑資源。 如果某個(gè)卡車司機(jī)執(zhí)行危險(xiǎn)的機(jī)動(dòng)操作或駕駛太長(zhǎng)時(shí)間,系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛員并通知調(diào)度員。 此外,ELD符合聯(lián)邦對(duì)司機(jī)的監(jiān)控要求,更換司機(jī)曾經(jīng)需要每天填寫的紙質(zhì)日志。

  IIoT還可實(shí)現(xiàn)更好的車隊(duì)維護(hù)。車載傳感器不是將卡車帶入維修店進(jìn)行定期維護(hù),而是可以警告車隊(duì)經(jīng)理遇到特定車輛的問(wèn)題??ㄜ嚳梢怨潭ɑ蛑匦路峙涞礁菀遵{駛的路線,從而減少緊急維修和運(yùn)輸延誤。

 

  全球影響

  類似的轉(zhuǎn)型正在各個(gè)產(chǎn)業(yè)中發(fā)生。德國(guó)汽車零部件制造商使用IoT等先進(jìn)技術(shù)來(lái)管理其供應(yīng)鏈和制造設(shè)施。為美國(guó)海軍建造潛艇的造船廠依靠RFID傳感器,設(shè)備和天線網(wǎng)絡(luò)來(lái)跟蹤工具使用和數(shù)十萬(wàn)個(gè)部件。北美電力公司使用高分辨率傳感器來(lái)監(jiān)控電網(wǎng)的性能,并主動(dòng)與鄰近公用事業(yè)和地方當(dāng)局合作,以防止停電等問(wèn)題。在西澳大利亞的一個(gè)礦山,裝有攝像機(jī)和數(shù)百個(gè)傳感器的大型無(wú)人駕駛挖掘機(jī)增加了產(chǎn)量,提高了安全性。

  根據(jù)IDC的數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)(包括消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng))的全球支出在2016年達(dá)到了7370億美元,將以每年15.6%的速度增長(zhǎng)到2020年。在2016年,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)投資最大的行業(yè)包括制造業(yè)(1780億美元),交通運(yùn)輸(780億美元)和公共事業(yè)(690億美元)。 增長(zhǎng)已進(jìn)入曲棍球棒效應(yīng)(前期銷量很低,到期末銷量會(huì)有一個(gè)突發(fā)性的增長(zhǎng))階段:聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已經(jīng)超過(guò)人口數(shù)量,Gartner預(yù)計(jì)到2020年將聯(lián)網(wǎng)設(shè)備達(dá)210億以上,但Beecham Research等一些消息來(lái)源指出,鑒于現(xiàn)實(shí)世界的容量限制,包括資源投入不足,極高高增長(zhǎng)率是不切實(shí)際的。

  雖然一些公司對(duì)技術(shù)流行和供應(yīng)商對(duì)顛覆性技術(shù)的炒作表示警惕,但是IIoT仍然是一個(gè)真正的趨勢(shì),將在未來(lái)幾十年內(nèi)影響許多行業(yè)。 工業(yè)供應(yīng)商已經(jīng)開始為IIoT的預(yù)期浪潮做好準(zhǔn)備,并關(guān)注著垂直市場(chǎng)的巨大機(jī)會(huì)。 然而,企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是選擇在其運(yùn)營(yíng)中實(shí)施IIoT,以及隨之帶來(lái)的很大的不確定性。

  為什么選擇 IIoT

  雖然IIoT技術(shù)已經(jīng)存在了十多年,但是IIoT的概念與IT和軟件革命之前的IT是不同。 如果說(shuō)IT連接人,數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng),IIoT將進(jìn)一步發(fā)展,為廣泛分布的傳感器和機(jī)器網(wǎng)絡(luò)提供IP連接,從而提高生產(chǎn)率并為企業(yè)帶來(lái)新的洞見(jiàn)。

  這個(gè)趨勢(shì)背后是什么? 當(dāng)然,最新的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用趨勢(shì)使得IoT成為可能。 普華永道認(rèn)為有以下幾個(gè)推動(dòng)IIoT的因素:

  ● 廉價(jià)的新傳感器

  ● 更快的處理器

  ● 更便宜的存儲(chǔ)

  ● 可集成的開放平臺(tái)

  ● 供應(yīng)商和合作伙伴鼓勵(lì)采用

  ● 核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能更強(qiáng)大

  ● 數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)

  IIoT不僅僅是一個(gè)技術(shù)故事。 普華永道的美國(guó)工業(yè)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人Robert McCutcheon說(shuō),許多公司不僅將減少成本,同時(shí)還講加快生產(chǎn)和交付的速度,也將其作為增長(zhǎng)平臺(tái)和有效競(jìng)爭(zhēng)的途徑。

  McCutcheon說(shuō):“IoT主要推動(dòng)來(lái)自CEO和董事會(huì),”它已經(jīng)成為會(huì)議室中關(guān)于顛覆和競(jìng)爭(zhēng)的話題。許多討論都是圍繞這一話題。“我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)從技術(shù)的角度來(lái)做什么? 客戶從技術(shù)角度做什么? 我們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中可能會(huì)有哪些顛覆性,我們有什么機(jī)會(huì)利用和影響市場(chǎng)呢?”

  對(duì)于IT經(jīng)理來(lái)說(shuō),lIoT的浪潮正在顛覆他們的傳統(tǒng)角色。 在實(shí)施IIoT技術(shù)的公司中,IT不能局限于服務(wù)器機(jī)房或桌面支持。 相反,IT越來(lái)越被視為關(guān)鍵的合作伙伴,因?yàn)樵O(shè)備和傳感器在車間和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行活動(dòng)。

  的確,采用IIoT代表了對(duì)系統(tǒng)、流程和知識(shí)中心的重新分配。 IT經(jīng)理和員工以及制造,運(yùn)營(yíng),分銷和供應(yīng)鏈管理方面的同行必須擺脫困境,實(shí)施IIoT技術(shù)并獲得收益。 這對(duì)某些人來(lái)說(shuō)是不舒服的,特別是要在傳統(tǒng)的孤島之外放棄權(quán)力和分享數(shù)據(jù)。

  IIoT效率提升和人才短缺

  目前,正在利用IIoT的工業(yè)企業(yè)往往是為了提高效率。可以簡(jiǎn)化流程和可以連接的平臺(tái)是IIoT集成的主要目標(biāo)。 在Georgia Tech制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研討會(huì)上,研究所工業(yè)信息系統(tǒng)中心主任Andrew Dugenske列舉了可能被IIoT解決的一些領(lǐng)域:

  ● 資產(chǎn)和庫(kù)存管理

  ● 容量和性能監(jiān)測(cè)

  ● 質(zhì)量分析

  ● 實(shí)時(shí)提醒

  ● 安全和合規(guī)

  ● 吞吐量監(jiān)測(cè)

  ● 倉(cāng)庫(kù)優(yōu)化

  Dugenske認(rèn)為,公司文化對(duì)一個(gè)團(tuán)隊(duì)是否實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)有很大的影響。 他表示:“欣賞物聯(lián)網(wǎng)好處并愿意投資新技術(shù)的公司將實(shí)現(xiàn)及時(shí)的回報(bào)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?!?“延遲實(shí)施的公司將處于難以克服的不利地位?!?/FONT>

  當(dāng)然,隨著越來(lái)越多的公司轉(zhuǎn)向IIoT,他們將需要越來(lái)越多的合格人才來(lái)設(shè)計(jì),實(shí)施和維護(hù)基于IIoT的系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。 McCutcheon說(shuō):“這需要和新的技能,不同于傳統(tǒng)的制造環(huán)境?!?/FONT>

  公司可以與當(dāng)?shù)卣吐殬I(yè)培訓(xùn)中心等外部利益相關(guān)者合作,培訓(xùn)能夠在未來(lái)工廠工作的技術(shù)人員。 但是McCutcheon警告說(shuō),企業(yè)也需要克服一個(gè)感知的差距。 McCutcheon說(shuō):“從歷史上看,制造業(yè)不一定是最高科技的環(huán)境?!?“制造商必須改變這種觀念,我們現(xiàn)在有一些技術(shù)上最先進(jìn)的工作正在出現(xiàn),所以它也是吸引人才的途徑,而不僅僅是培訓(xùn)?!?/FONT>

 

  IIoT數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)

  IIoT系統(tǒng)產(chǎn)生驚人的數(shù)據(jù)量。 配備IIoT系統(tǒng)的石油鉆井平臺(tái)可在一天內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)8TB的數(shù)據(jù)。 配備IIoT傳感器的運(yùn)輸設(shè)備則更加多樣化,從汽車(每天1 PB的運(yùn)行數(shù)據(jù))到噴氣式飛機(jī)(每分鐘生成333GB數(shù)據(jù)的單個(gè)波音737發(fā)動(dòng)機(jī))。 隨著越來(lái)越多的公司建立其IIoT基礎(chǔ)架構(gòu)和更多傳感器上線,數(shù)據(jù)量將會(huì)越來(lái)越多。

  如何處理所有數(shù)據(jù)? 如果最終目標(biāo)是簡(jiǎn)化操作,通知管理人員并產(chǎn)生可操作的見(jiàn)解,則數(shù)據(jù)將需要傳輸,處理,匯總,可視化和存儲(chǔ)。 IT需求非常強(qiáng)大。 配備單個(gè)IIoT的建筑物或車輛可能有成千上萬(wàn)的傳感器和設(shè)備通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)可以在車間,遠(yuǎn)程園區(qū)或車輛控制系統(tǒng)上用芯片或?qū)S糜布?lái)處理。 數(shù)據(jù)還可以使用API或定制軟件掛鉤進(jìn)行轉(zhuǎn)換或共享,或者放入存儲(chǔ)器中。

  當(dāng)這樣的系統(tǒng)擴(kuò)展到整個(gè)公司,包括其核心園區(qū)以及衛(wèi)星設(shè)施,合作伙伴位置,遠(yuǎn)程站點(diǎn),車隊(duì)和員工設(shè)備時(shí),顯而易見(jiàn),IIoT具有很大的數(shù)據(jù)維度。 這意味著需要大量數(shù)據(jù)方法來(lái)確保數(shù)據(jù)使用,例如轉(zhuǎn)向基于云的應(yīng)用程序和存儲(chǔ)。

  企業(yè)如果沒(méi)有充分利用他們可用的數(shù)據(jù),將存在真正的風(fēng)險(xiǎn)。 麥肯錫的報(bào)告指出,只有1%的石油鉆機(jī)數(shù)據(jù)將有30,000個(gè)傳感器。 這是因?yàn)閭鞲衅髦饕糜跈z測(cè)問(wèn)題,而不是優(yōu)化和預(yù)測(cè)分析。這浪費(fèi)了大數(shù)據(jù)。

  還有IIoT安全角度要考慮。 這對(duì)于處理數(shù)據(jù)中心,辦公系統(tǒng)和個(gè)人設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)安全的公司而言還是一個(gè)未知的領(lǐng)域。 在IIoT環(huán)境中,需要更加重視如何在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出IT傳統(tǒng)范圍的地方保護(hù)設(shè)備,數(shù)據(jù),通信和處理能力。

  IIoT硬件,軟件和網(wǎng)絡(luò)連接的性質(zhì)導(dǎo)致了一些意想不到的安全性后果。 許多低成本的設(shè)備,如遠(yuǎn)程攝像機(jī),路由器甚至DVR都的安全功能有限(包括硬編碼的默認(rèn)密碼和telnet訪問(wèn)),或者從來(lái)不會(huì)更新補(bǔ)丁。 一旦遭到破壞,它們將造成DDoS攻擊和惡意軟件分發(fā)等等問(wèn)題。 一個(gè)令人討厭的名為“Mira”的IIoT僵尸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球存在,到今天仍然是一個(gè)問(wèn)題。

  整合llot

  正如你所期望的,整個(gè)企業(yè)范圍的IIoT系統(tǒng)的推出非常復(fù)雜。 要求包括低成本,強(qiáng)大的傳感器和可與現(xiàn)有系統(tǒng)集成的其他設(shè)備。 管理者還必須確定設(shè)備如何供電并與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。 事實(shí)上,系統(tǒng)架構(gòu)可能需要進(jìn)行修改以適應(yīng)IIoT,并且可能存在顯著的整合挑戰(zhàn)。

  佐治亞理工大學(xué)的Dugenske表示:“IoT需要的傳感器,帶寬,處理能力和通信能力都在降低?!?“但是它并沒(méi)有解決一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:使用的具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和協(xié)議是什么?這些巨大的成本驅(qū)動(dòng)因素通常被忽略。

  理論上,無(wú)論你是處理通用控制器還是特定行業(yè)的產(chǎn)品,IIoT標(biāo)準(zhǔn)都可以緩解整合。 公司可以隨時(shí)轉(zhuǎn)向基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的產(chǎn)品,無(wú)論它們是全球IT標(biāo)準(zhǔn)(如802.11ac)還是為工業(yè)用途明確開發(fā)的產(chǎn)品,例如用于電表的IEEE標(biāo)準(zhǔn)1377-2012。

  這也推動(dòng)了聯(lián)盟的組建,促進(jìn)新標(biāo)準(zhǔn)的制定。 它們包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟,其促進(jìn)能源,醫(yī)療衛(wèi)生,制造業(yè),交通運(yùn)輸和智能城市的通用架構(gòu),互操作性和開放標(biāo)準(zhǔn)。

  目前還不清楚哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將占據(jù)主導(dǎo)地位,但這是一個(gè)對(duì)IIoT有重大影響的問(wèn)題,估計(jì)到2020年,LPWAN將達(dá)到3.45億次(約占總數(shù)的26%)。不確定性導(dǎo)致潛在的整合問(wèn)題, 并鼓勵(lì)一些工業(yè)企業(yè)采取“等待觀望”,然后再對(duì)某一產(chǎn)品線或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下注。

  llot的未來(lái)

  工業(yè)仍處于由lloT,大數(shù)據(jù)和其他新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)轉(zhuǎn)型的大浪潮的早期階段。 這不是炒作,而是影響到幾乎全球經(jīng)濟(jì)每一個(gè)部門的軟件,硬件,網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的進(jìn)步的必然后果。

  一些公司已經(jīng)在利用IIoT來(lái)提高生產(chǎn)力并開發(fā)新的產(chǎn)品和服務(wù)。 隨著越來(lái)越多的先進(jìn)傳感器,處理能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的價(jià)格不斷下降,主流工業(yè)企業(yè)及其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將會(huì)轉(zhuǎn)向IIoT以保持競(jìng)爭(zhēng)力,并尋找新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

  然而仍然存在嚴(yán)重的障礙。 對(duì)安全性,人員配置和互操作性的擔(dān)憂可能會(huì)使一些工業(yè)公司陷入困境。 其他人可能對(duì)利益,成本和投資回報(bào)有疑問(wèn)。 某些技術(shù)仍處于發(fā)展的早期階段,這是標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)和物理限制(如電池)的不確定性所阻礙。

  將新技術(shù)引入車間或裝配線,進(jìn)入車輛維護(hù)艙以及遠(yuǎn)程站點(diǎn)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備是復(fù)雜和強(qiáng)大的,但其中大部分還沒(méi)有連接到IP網(wǎng)絡(luò)。 此外,還有一些類型的工業(yè)機(jī)械通常在很少人知道的的垂直領(lǐng)域有非常專業(yè)的用途,這些機(jī)械設(shè)備在未來(lái)幾年可能不會(huì)具備llot能力。 更換或改裝是可能的, 事實(shí)上,隨著轉(zhuǎn)型的速度加快,這將是必須的。 但對(duì)于今天的業(yè)務(wù)或IT經(jīng)理來(lái)說(shuō),那天可能看起來(lái)很遙遠(yuǎn)。 在2015年的制造商調(diào)查中,近一半的人表示,他們沒(méi)有沒(méi)有計(jì)劃使用智能傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)制造和運(yùn)營(yíng)。

  一些人表示謹(jǐn)慎,其他人則看到一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。 前瞻性工業(yè)公司以及能源,交通運(yùn)輸和制造業(yè)的創(chuàng)業(yè)公司正在對(duì)IIoT和大數(shù)據(jù)進(jìn)行大量投資。 這些公司希望為未來(lái)做好準(zhǔn)備,使用IIoT獲得重大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)或開發(fā)新產(chǎn)品和服務(wù)。

  想象一個(gè)傳感器,系統(tǒng),數(shù)據(jù)甚至機(jī)器人和人工智能無(wú)處不在的世界。 裝配線,供應(yīng)鏈和遠(yuǎn)程站點(diǎn)將主要由自主設(shè)備和算法運(yùn)行,減少延誤,同時(shí)增加工人的安全。 道路上和空中的自駕車將能夠與他們正在運(yùn)輸?shù)耐斜P“交談”,以更好地監(jiān)控其內(nèi)容并協(xié)調(diào)交付。 這不是科幻小說(shuō),通過(guò)lloT這一切都是可能的。

  轉(zhuǎn)載自:騰股創(chuàng)投、物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)

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