所谓“物联网”(Internet of
Things,IOT),又称传感网,指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网连接起来并形成一个可以实现智能化识别和可管理的网络。
前瞻产业研究院数据显示,2016年我国物联网产业规模超过9000亿元人民币,同比增速连续多年超过20%。物联网作为通信行业新兴应用,在万物互联的大趋势下,市场规模将进一步扩大。随着行业标准完善、技术不断进步、国家政策扶持,中国的物联网产业将延续良好的发展势头,为经济持续稳定增长提供新的动力。移动互联向万物互联的扩展浪潮,将使我国创造出相比于互联网更大的市场空间和产业机遇。
物联网利用射频识别(RFID)、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段,随时随地对物体进行信息采集和获取,实现智能化的决策和控制。因此,物联网在工业领域应用过程中,物联网相关技术和产品是智能工业的核心。
工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,传统工业加速向智能化转变。
根据前瞻产业研究院发布的《物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》测算,2014年,国内物联网在工业领域需求规模为1260亿元;2016年,国内物联网在工业领域需求规模为1804亿元。2017年,国内物联网在工业领域需求规模约为2354亿元。
物联网在工业领域应用问题分析
1、IT安全问题
和前几次由新的硬设备、技术所带来的工业革命不同,工业40是由互联网所带来的第四次工业革命。也因此,有66%的受访者认为IT安全是一大挑战,当企业的IT系统连上网络,随时可能有一些未知的威胁出现在仓储管理系统、机器设备或供应链当中。
2、制造系统管理问题
工业40除了带来生产效率之外,同时也改变传统制造业的思维。当智能生产真正落实后,将会对制造管理系统带来巨大的变革,且势必变得更为复杂,包括整体的生产物流、人机协同作业等改变,也让员工培训更显重要。
3、通讯基础设施建设问题
通讯网络是实现工业40的重要关键,但是要建立一个让所有组织都能够配合的网络,必须要有一个一致的接口、通讯标准和规范。目前许多标准都还未建立,例如工业通讯、工程、IT安全、数字化工厂、设备整合等都还未被纳入整体参考架构中。
物联网在工业领域应用前景及发展趋势预测
近年来,我国政府通过工业化与信息化融合战略正在大力推进物联网技术向传统行业中的深度渗透。工信部于2013年9月发布的《工业化与信息化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》中重点提出的互联网与工业融合创新试点工作已经进入了全面实施阶段。
以物联网融合创新为特征的新型网络化智能生产方式正塑造未来制造业的核心竞争力,推动形成新的产业组织方式、新的企业与用户关系、新的服务模式和新业态,推动汽车、飞机、工程装备、家电等传统工业领域向网络化、智能化、柔性化、服务化转型,孕育和推动全球新产业革命的发展。
美国制造业巨头通用电气公司充分利用物联网技术,已推出了二十余种工业互联网/物联网应用产品,涵盖了石油天然气平台监测管理、铁路机车效率分析、提升风电机组电力输出、电力公司配电系统优化、医疗云影像等各个领域。AT&T基于GE的软件平台Predix开发M2M解决方案,越来越多的工业机器将通过M2M连接到网络。
例如:物联网应用在智能工厂,具有相当广泛的应用前景,经济效益和社会效益明显。导入物联网的智能工厂,至少可以实现以下五个功能,即:电子工单、生产过程透明化、生产过程可控化、产能精确统计、车间电子看板。通过这五大功能,不但可实现制造过程信息的视觉化,对于生产管理和决策也会产生许多作用。根据物联网在智能工业的产值贡献比例来看,2023年国内物联网在工业需求规模在7821亿元左右。
2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。
截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。
目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。
政策推动我国物联网高速发展
自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。
以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。
我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间
自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。
虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。
物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。
物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。
未来物联网行业将向着多元方向发展
标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。
合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。
因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。
安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。
多重技术推动物联网技术创新
从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;
区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》
智能制造已经成为全球制造业的重要趋势。随着人口红利的逐步消失,工厂企业需要找到一种全新的生产模式,以缓解昂贵的劳动力成本和应对快速更新的产品需求。而工业40模式的出现,为制造业提供了新的思路。通过物联网连接产品生命周期的所有阶段,从原料采购到生产再到交付和进入客户家中,整个过程都能可视化管理。
这也是第四次工业革命的场景,物联网为整个制造过程搭建了桥梁,创造了一个具有凝聚力的制造环境。原料供应商知道何时应该发货,制造商知道如何保证产品质量,每个客户反馈的信息让厂商获得对产品和市场新的认识,物联网解决了供应商、制造商和客户之间信息隔断的问题,智能工厂将制造业服务能力提升到一个全新的水平。
未来,物联网将给制造业带来巨大的价值,潜在价值可能会达数十万亿美元。据估计,在未来五年内以每年6%的速度增长,市场到2020年将接近700亿美元。巨大的应用场景包括 汽车 和运输、采矿、电子、化工、制药、石油和天然气等行业。那么,在新的制造场景将会怎样变化,工厂企业又将如何迎接趋势?
制造业供应链的变革
消费市场的需求变化如此之快,对于传统的制造业无疑是一大难题。客户实时期望不断上升,供应链越来越复杂,通过人力分析或者落后的工具去管理控制制造过程,已经难以满足当前市场需求。而智能工厂通过智能传感器和物联网采集的大量实时数据,再基于云端高算力服务器的分析,以及创造更灵活的生产流程来跟上客户需求的步伐。
智能制造的模式与传统制造完全不同,依托于先进的数字化制造技术,工厂可以进行按需生产,从世界各地供应商采购原料,避免了大量库存的风险,并通过社交媒体管理客户反馈,实现个性化的制造,达到更快、更灵活、更高效的产品交付水平。
得益于物联网和数字化技术的发展,智能制造为工厂带来了新的能力,虽然升级智能工厂并不是必要的,但却是非常有价值的事。利用优化的供应链,不仅可以减少交货时间和成本,同时基于市场信息的掌握,还可以减少生产过程缺陷产品数量。
产品质量保持一致性
过去的制造业,当工厂收到车间信息或者从客户调查到数据的时候,产品已经进入了客户群体,也就是损害已经产生了,给用户留下了低质量的印象。而新的制造模式,借助于物联网技术,允许工厂企业实时收集到传输数据,可以及时洞察到问题所在,并在产品造成严重问题之前进行更改。
未来的产品将放置智能传感器,这些感知零件将能够确保每件产品一致性的质量水平,无论是电子消费品、家用电器还是工业类设备,传感器能够将产品的异常数据汇报给厂家,然后工厂提供更准时的售后服务。还有,工厂可以从数据中分析产品的不足,在下一件产品上进行优化,最终能够更好的保证产品的质量。
这种方式避免了客户投诉和公司品牌的损害,同时可能为公司节省巨大的成本。过去, 汽车 产品重大问题发生后,大量召回的事件屡见不鲜,不仅导致公司品牌影响力的下跌,还要负出沉重的金钱代价。
物联网连接制造过程的好处在于,一旦发现问题或者缺陷,可以在错误产生严重后果之前及时进行自我修复。尤其在人工智能突破的今天,可以快速分析出存在的隐患,以近乎实时的速度完成生产质量的管控,并带来更好的产品和更少的损失。
预测性维护的重要价值
工厂生产线意外停机事件和计划外的维护将会给企业带来巨大损失,每一台设备和机器都不可能保持不出问题,但停机在计划之外发生,不仅让公司蒙受生产损失的打击,同时也拖低了生产效率。在成本越来越贵的今天,这种意外停机可能需要较长时间去检查维修,并要支付巨额金钱,对于中小企业更是无法承受的。
在工业40的模式里,有一种预测性维护的方法,通过在智能工厂中生产设备上放置各种传感器,从而能够实时自动监测机器磨损的情况。再借用于机器学习算法,可以准确跟踪零件和机器的更换时间。
预测性维护有助于在错误发生之前安排更换设备部件,而且可以安排合理的更换时间,例如在机器闲置的时段,就不会占用生产时间。这样不仅可以保证生产线的效率,同时提高了工厂整体敏捷性。
如何构建智能工厂?
智能工厂是未来制造业发展的必然趋势,目前已经有一些优秀的案例,例如全球大型制造商包括通用电气、西门子、霍尼韦尔、三菱电机、罗克韦尔自动化、施耐德电气、通用动力等都在尝试新的制造模式。不过,升级智能工厂要结合自身的需要和环境特点,不同的企业应该采用不同的方式,这样才能达到其想要的效果。
通常企业转型有几个目标方向,例如缓解决劳动力成本,降低工厂的整体成本;提升生产线的效率,将产品的交付时间缩短;增加工厂的灵活性,以便于能够快速响应市场的需求等等。企业可以根据自身的需求,制造完善的升级方案。
首先要构建物联网将传感器、电机、开关和其他各种小工具联网,工业40时代的智能工厂包括生产线、机器人、物联网、远程自动化等内容。此外,还涉及到生产网络和定制生产系统、产品的虚拟规划以及生产和远程维护等。
物联网是通过传感器和物联化、互联化、智能化的网络相连接以全面感知、可靠传送和智能处理,将人、物品和网络全面连接。对于低成本可控的技术整合,通过全面的数据收集联网、分析和优化,更好的支撑和管理一个城市或者一个区域。在我国的战略性新兴产业中,包括物联网在内的新一代信息技术产业具有资源消耗少、环境影响少等广泛特点,呈现出迅速发展的势头。据测算,随着以智能服务为核心的智能交通、智能电网、智能医疗、智能家居、智能工业等物联网重点应用的局部展开,到2020年中国物联网产能市值将达到2万亿以上,物联网产业的发展对加快转变我国经济发展方式的转变、建设智能城市,推动产业结构战略性调整,增强我国自我创新能力、提升社会和公共服务能力具有重要的意义。
5G影响工业制造业发展的方面有很多,因为网速快了,技术覆盖也就光了,很多精度作业可以通过5G实施了,比如自动化产业,人工智能,无人驾驶等等。
自动控制的最大影响可能就是自动方面,与4 G相比,5 G可以大大降低延迟,从而使5 G的速度大大高于4 G。与4 G相比,5 G更多地用于信息5 G,而非4 G。五代机具有低延迟、高信息量等特点,为开发自动化系统和实施自动化计划提供了良好的条件。
自动控制有一个特点,即比人工处理速度快、效率高、完成质量好等。举例来说,在人工客服和智能客服的对比中,如果是人工客服,客人要去查些什么,他还需要手动 *** 作,而智能客服可以直接在强大的网络中查询到,这节省了大量的时间,而且智能客服可以24小时服务,可以更好的提高服务质量。
无人驾驶五代机的发展对自动驾驶的影响也是非常巨大的。由于5 G延时较低,因此能够为自动驾驶提供强大的计算能力。能迅速判断障碍物、车速等情况,提高行车效率,减少交通事故的发生。
自动管理自动管理系统能大大降低设备故障的概率,从而延长设备的使用寿命。自动管理能够合理安排机器的生产和休息时间,从而在很大程度上提高机器的工作效率和使用寿命。
制造企业使用5 G技术可以使制造企业的生产 *** 作更灵活、更有效,同时也提高了安全性,降低了维护成本。这样,制造商就可以更好地利用自动化、人工智能、现实增强和物联网等“智能工厂”。可通过5 G移动网络远程控制、监测和重新配置人工控制和非人工控制的机器人。这样,机器和设备就可以通过自我优化、简化生产、计划、供应链物流甚至产品开发来改善过程。由于5 G网络提供持续增强图像质量所需的高带宽和低延迟,下一代无线技术还可能推动增强现实(AR)应用。这意味着 AR可以支持工厂环境中的培训、维护、建造和维修。
在能源和公共事业领域,5 G可带来能源生产、传输、分配和使用的创新解决方案。预计将带来智能电网功能的下一波浪潮,提高效率。通过低成本的网络,5 G技术可以集成许多未连接的能耗设备。这样可以改进对电网的监控,使预测的能源需求更准确。有了更多的智能电网,能源管理将变得更有效率,从而降低电力峰值和总体能耗。
另外,5 G还可以显著延长电池相关设备的寿命,有时可达10年。因此,在能源工业中,大规模部署物联网传感器是一个更为实际的解决方案。举例来说,检漏器可沿管道放置,允许持续监控,以防止破坏性泄漏,减少人为干预。这样还可以提高安全性。五国集团还支持使用 UAV监测和维护生产资产的转移,以提高电网的正常运行时间。这个项目本身就能使成本降低30%。
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