現(xiàn)如今,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的發(fā)展熱潮洶涌,但許多人,甚至工業(yè)制造領(lǐng)域的從業(yè)人員,對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的了解都不是很多,還會(huì)把工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)混淆,今天正式開篇前,耐特恩小編先為大家捋一捋。
工業(yè)4.0:2013年4月,德國政府在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,目的是為了提高德國工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法。而智能制造,就是在工廠和整個(gè)價(jià)值鏈內(nèi)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、物理和數(shù)字流程的智能化、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)和優(yōu)化?;谒锌捎玫男畔?,資源和流程將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集成化、被監(jiān)控和持續(xù)評(píng)估。工業(yè)4.0旨在提升制造業(yè)的智能化水平,建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠,在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以視為美國版本的“工業(yè)4.0”,但稍有區(qū)別,工業(yè)4.0是將傳統(tǒng)工廠改造為智能聯(lián)網(wǎng)工廠,是制造業(yè)的又一次革新,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則不僅包含制造業(yè),所有需要對(duì)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行分析的基礎(chǔ)行業(yè),例如家庭護(hù)理、交通運(yùn)輸、電力能源以及水處理等行業(yè),都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的概念由GE在2012年提出,GE董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官杰夫·伊梅爾特指出,我們忽視了IT技術(shù)在工業(yè)世界所能創(chuàng)造的巨大價(jià)值——僅僅生產(chǎn)力提升一項(xiàng)即可帶來8.6萬億美元,這個(gè)規(guī)模相當(dāng)于未來互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)市場(chǎng)的兩倍。
中國制造2025:這是在新一輪工業(yè)革命浪潮中,中國的強(qiáng)力發(fā)聲。2015年3月5日,總理在全國兩會(huì)上作《政府工作報(bào)告》時(shí)首次提出“中國制造2025”計(jì)劃。中國制造2025是中國首次將建設(shè)制造強(qiáng)國作為戰(zhàn)略目標(biāo)提出,明確要瞄準(zhǔn)新一代信息技術(shù)、高端裝備、新材料、生物醫(yī)藥等戰(zhàn)略重點(diǎn),引導(dǎo)社會(huì)各類資源聚集,推動(dòng)優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。工信部曾表示,實(shí)施《中國制造2025》,建設(shè)世界制造強(qiáng)國,是吸取錯(cuò)失前兩次工業(yè)革命的歷史經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大戰(zhàn)略選擇?!陡2妓埂冯s志認(rèn)為,實(shí)施“中國制造2025”將助力中國制造業(yè)保持國際競(jìng)爭(zhēng)力。世界經(jīng)濟(jì)論壇主席施瓦布稱,得益于智能制造業(yè)的迅速發(fā)展,“中國將成為第四次工業(yè)革命的領(lǐng)軍者”。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng):工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指將具有感知、監(jiān)控能力的各類傳感器或控制器以及移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)融入工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié),從而大幅提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本和資源消耗,最終將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。當(dāng)前,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在全球蓬勃發(fā)展。西門子、GE等傳統(tǒng)工業(yè)巨頭和亞馬遜、微軟等新興互聯(lián)網(wǎng)大公司,都在這一領(lǐng)域積極布局。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng):智能制造提升的關(guān)鍵所在
2017年9月11日,我國《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書(2017版)》發(fā)布,對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的定位是:支撐智能制造的一套使能技術(shù)體系。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有六個(gè)典型特征:
智能感知——IIoT的基礎(chǔ),它是利用傳感器、射頻識(shí)別等感知手段獲取工業(yè)全生命周期內(nèi)的不同維度的信息數(shù)據(jù),具體包括人員、機(jī)器、原料、工藝流程和環(huán)境等工業(yè)資源狀態(tài)信息;泛在連通——IIoT的前提,工業(yè)資源通過有線或無限的方式彼此連接或與互聯(lián)網(wǎng)相連,實(shí)現(xiàn)工業(yè)資源數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通,拓展了機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與人、機(jī)器與環(huán)境之間聯(lián)接的廣度和深度;數(shù)字建?!狪IoT的方法,數(shù)字建模將工業(yè)資源映射到數(shù)字空間中,在虛擬的世界里模擬工業(yè)生產(chǎn)流程,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程全要素的抽象建模;實(shí)時(shí)分析——IIoT的手段,在數(shù)字空間中實(shí)時(shí)處理所感知的工業(yè)資源數(shù)據(jù),將抽象的數(shù)據(jù)進(jìn)一步直觀化和可視化,完成對(duì)外部物理實(shí)體的實(shí)時(shí)響應(yīng);精準(zhǔn)控制——IIoT的目的,基于虛擬空間形成的決策,轉(zhuǎn)換成工業(yè)資源實(shí)體可以理解的控制命令,實(shí)現(xiàn)工業(yè)資源精準(zhǔn)的信息交互和無間隙協(xié)作;迭代優(yōu)化:達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)。
可以說,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在“顛覆”傳統(tǒng)工業(yè),它對(duì)企業(yè)的直接回報(bào)就是提高營(yíng)運(yùn)效率,艾默生曾公布過一項(xiàng)研究,對(duì)于一家典型的日產(chǎn)25萬桶的煉油廠,實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)可比平均水平的企業(yè)在設(shè)備可靠性和能源效率相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本方面每年節(jié)省大約1230萬美元。換言之,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可為全球煉油企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益,在其他行業(yè)亦然。
通過艾默生的研究可以看到,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過普適測(cè)量為提高工廠運(yùn)行性能和安全性提供了解決方案,它可在整個(gè)工廠增加無線測(cè)點(diǎn),并利用預(yù)測(cè)分析技術(shù)對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),及時(shí)向工作人員預(yù)報(bào)情況,以便他們及時(shí)采取有效措施。通過對(duì)泵、電機(jī)、疏水閥、熱交換器、閥門、管道系統(tǒng)等設(shè)備的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)能夠優(yōu)化生產(chǎn)過程。無線測(cè)點(diǎn)就相當(dāng)于工廠的眼睛,煉油廠的傳感器(即工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”)可以提前發(fā)現(xiàn)運(yùn)行性能下降以及即將發(fā)生的故障,從而延長(zhǎng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間,提高工廠安全性。
目前,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要支撐載體。我們看到,植根于工業(yè)制造領(lǐng)域的巨頭積極布局工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),國外有Predix,MindSphere、ProfiCloud等,國內(nèi)有根云、COSMOPlat、INDICS等;然后,IT巨頭也紛紛借助于云平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)積極發(fā)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。如Azure、AWS、Watson、HANA等,國內(nèi)BAT等也相繼推出;同時(shí),企業(yè)之間展開優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)合作擴(kuò)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈,例如GE在2016年宣布Predix登陸微軟Azure云平臺(tái),ABB于2017年宣布依托于微軟Azure平臺(tái)提供工業(yè)云服務(wù)。
艾默生在推出自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Plantweb時(shí)說,油氣、煉油、石油化工和其它企業(yè)現(xiàn)在可以將其在儀表傳感器和通信基礎(chǔ)設(shè)施方面的現(xiàn)有投資用于新的應(yīng)用,從而改進(jìn)可靠性、能源管理和安全性。今天推出的新產(chǎn)品標(biāo)志著艾默生在幫助客戶部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(無需內(nèi)部行業(yè)專家)愿景的道路上邁出了重要的一步。
中控集團(tuán)也在今年夏天推出工業(yè)操作系統(tǒng)supOS,作為工廠通用連接器,可以將工廠各種信息系統(tǒng)、管理軟件系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、智能設(shè)備進(jìn)行銜接,每天產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)可以被打通、應(yīng)用。在設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái),免費(fèi)提供開發(fā)工具、開發(fā)包、接口及認(rèn)證發(fā)布服務(wù),借助這些智能工業(yè)APP可大大優(yōu)化工廠運(yùn)營(yíng)效率。
傳感器:萬物互聯(lián)的核心基礎(chǔ),工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“眼睛”
在《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書(2017版)》中,描述了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢(shì),在終端智能化上體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是底層傳感器設(shè)備自身向著微型化和智能化的方向發(fā)展,另一方面是工業(yè)控制系統(tǒng)的開放性逐漸擴(kuò)大,使得工業(yè)控制系統(tǒng)與各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的協(xié)作成為可能。
我們觀察到,隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能的崛起,傳感器已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家和跨國企業(yè)布局的戰(zhàn)略高地。2017年11月20日,我國工信部也正式下發(fā)了《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》。
智能傳感器是指具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲(chǔ)等功能的多元件集成電路,是集成傳感器、通信芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。《指南》中規(guī)劃了通過核心技術(shù)攻關(guān)工程推動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)向中高端升級(jí),設(shè)立智能傳感器創(chuàng)新中心推動(dòng)技術(shù)、人才、工藝全面提升,并且啟動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)工程三項(xiàng)專欄工程完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局。
當(dāng)前,我國一批企業(yè)具備了一定的規(guī)模和技術(shù)實(shí)力。自主研發(fā)能力提升,設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)產(chǎn)生了一批創(chuàng)新成果,部分技術(shù)領(lǐng)域打破了國際壟斷。此外,隨著傳統(tǒng)半導(dǎo)體代工和封測(cè)廠商進(jìn)入智能傳感器領(lǐng)域,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)組織模式以專業(yè)化分工明確的虛擬IDM模式為主。根據(jù)《指南》,到2019年,我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)取得明顯突破,產(chǎn)業(yè)生態(tài)較為完善,涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新能力較強(qiáng)的國際先進(jìn)企業(yè),技術(shù)水平穩(wěn)步提升,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,供給能力有效提高。