关于工业物联网的深度思考

工业物联网是指在工业中应用物联网技术，实现工业特有的价值增值的技术模式。

所有物联网都是为了实现万物互联，特别是物与物的互联，但是工业物联网又有其专有属性，原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高，而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。

思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程，工业物联网也不能例外，我认为对工业物联网进行深度思考，需要从以下五个维度进行分析，否则将会要么带来一叶障目，要么带来好高骛远。

首先需要我们思考的问题是，工业物联网的价值、意义和目的是什么；第二个是工业物联网需要连什么的问题，这是一个范围的概念；第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题，也就是深度的问题；第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析；第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接，或者说实现了人与人的连接，这个连接带来了人的交互的便利，在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式，例如，电子商务、即时通讯，社交媒体等等；而物联网将实现人与物、物与物的连接，同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式，甚至更进一步，期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。

作为物联网主战场的工业物联网，人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革，为传统工业注入新的活力，提供新的势能，驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升，特别是大数据、人工智能的发展，任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征，第一是高效性；第二是准确性；第三是实时性；第四是经济型；在当前技术能力下，能够同时满足这四个特征的就是工业物联网，首先，芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下，RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级，使得工业物联网有了物质基础，同时满足了经济性要求；近三十年的通讯技术的发展，从模拟到数字，从简单调制到复杂调制技术的商用化，使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围，满足了数据获取的密集部署要求，同时由于工业物联网的永久在线的特征，使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求；微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展，不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破，满足了数据获取的准确性。

总而言之，工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势：

1、快速变化的市场需要数据支撑，产生了市场对数据获取的急切要求；

2、MCU的发展使得计算能力快速提升；

3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础；

4、传感技术，特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证；

工业物联网不是规划出来的，是各种技术与需求发展进化的产物，是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的，是在需求的驱动下，众多行业创新带了的自然产物。

通过工业物联网，可以把传统经济中不可数字化之物数字化，可以把传统不可数字化之行为数字化，可以把传统不可能变为可能，甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续，如果不考虑经济性，那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物，但是，当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性，那么工业物联网连什么呢？我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题，我们通过上面对价值、意义和目的分析可知，我们应该从目的反推，一切从目的出发，时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节，例如，如果对量化OEE有需求，那么我们就要连接设备状态；如果要减少在制品，那么我们就要对在制品进行追踪；如果能源消耗对企业是重中之重，那么我们就要把能效物联化，等等。世界上不存在同样的两片树叶，同样地，世界上也不存在同样的两个企业，我们只能对企业本身进行深入分析，紧紧聚焦于企业价值，在保证经济性的基础上，确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性，也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度，决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后，我们得到了连入物的内容，接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性，这里遇到工业物联网特有的一个障碍，需要连入工业物联网的物的可连通性问题， 特别是在设备互联时，可连通性表现的特别突出，例如，有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口，有的设备不开放协议等等，那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验，我们的经验是有四种方案可供选择：

1、使用设备开放的协议；

2、使用设备自带的传感器；

3、添加新的传感器；

4、改变观察侧面及维度，使用全新的采集模式；

其中第四条，改变观察的侧面和维度，使用全新的连接方式是使用第一性原理，避开设备不开放协议或接口的阻碍，避开被设备供应商牵着鼻子走的方向，从本质上获取数据。例如：通过能效检测获得设备的使用状态，通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等，只要通过第一性原理从你需要的信息入手，而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标，观察除了直接连接设备外，我们还能够如何获得需要的信息，因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如，我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器，从传感器获得的数据中，我们即得到了设备是否开机，又得到了是否启动工作，同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理，而是硬要跟设备互联，那至少要采集三个数据，并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例，边缘计算的计算规则一定要具有定制能力，可以说边缘计算一定是一个知识容器，可以方便地把客户、厂家，甚至是第三方的知识融入的容器，我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能，我们需要在这个方面继续加大支持力度。

所以，通过分析企业价值和物的可连通性，我们就可以明确定义需要连入物层级，也就明确了连入物的连接深度；

在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度，对于制造业来说，连入物的管理粒度大概分为如下几个层级：

1、传感级；

2、设备级；

3、产线级；

4、车间级；

5、企业级；

也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲，细粒度一定比粗粒度更好，更有价值，但是当加入成本分析后，可能并不一定粒度越细越好，需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票，通过前三项分析，我们仅剩下最后一个问题没有解决，这也是关乎价值成本的关键：管理粒度问题，我们到底需要在多细的粒度下进行管理？这带来了一个哲学问题：世界是不是需要黑盒子。什么意思呢？当我们确定一个管理粒度后，比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中，这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点，从而明确黑盒子的大小，并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观，其他一起都是方法论。首先，我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩，又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩，设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标，而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小，也就是选择合适的管理粒度，从而保证投入收益的平衡，甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些，用以验证工业物联网的可行性，最大可能地降低工业物联网实施的风险。

总之，我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则：

1、期望获得什么结果？

2、期望用什么方式获得想要的结果？

3、需要信息基础提供什么？

4、工业物联网是否能够获得这些信息？

5、工业物联网如何获得这些信息？

6、获得这些信息的性价比如何？

7、回归分析，评估预期结果是否符合经济利益？

8、落地实施。

物联网的发展前景很不错，具体如下：
1更安全的保护措施。在新技术出现之初，它的技术力量几乎都集中在创新上，导致监管水平低下，这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降，企业在物联网设备上的应用也越来越普遍，这种创新和应用一旦普及，各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛，从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用，到私人智能家居、个人、智能汽车等应用，无论是降低成本，还是提高中国居民的生活质量，都将是中国居民生活质量的巨大提升。

可以这样讲，物联网是一个全新的技术领域，而不是一个全新的技术。随着物联网国家战略级地位的日渐明朗，业界对它的讨论更是一步步升温。在中国，由于非对称性管制对通信产业有着巨大影响，业内各方就更加关注国家政策变化。易观国际分析师指出，在国家政策引导下，未来两年将是物联网发展的爆发期，对于物联网的政策性投资也会在未来两年内得以集中投放。 尽管如此，业内对物联网的质疑声还是接连不断。它究竟只是一个空洞的概念还是一个真实的产业，市场出现了很大分歧。有观点指出，物联网市场的发展必须以行业用户需求为根本推动力。仅靠政府的支持并不足以支撑市场的健康发展，更不能持续推动整个产业。就现阶段而言，物联网的市场需求还不明朗，其涉及的各个环节都处于各自为政的状态，并且物联网还没有一个统一的技术标准和相对成熟的商业模式，因此物联网难以在短期内有效推动产业快速发展。 这样的分析的确很有道理，但笔者觉得，虽然近期物联网还只是一个概念，看似虚无飘渺，但从长远来看，它一定是一个充满生机的产业。根据物联网的定义推断，它的用途应相当广泛，涉及交通、环保、物流、通信、政府、金融、电力、消防、工业监测等诸多领域。它的发展有赖于各个环节的协同工作，没有统一的规划和部署，物联网很难健康持续发展。在相对开放的市场环境中，投资者往往更关注短期收益，而物联网的发展是一个长期项目，因此国家的管制和引导就尤为重要。在全球各国争相进军物联网之时，中国政府的高调跟进实为明智之举。中国的市场环境比其它任何国家都要复杂，所以中国政府从来都没有放弃宏观调控，包括前面提到的非对称管理、包括电信重组……这些都是着眼于长期的发展战略。 抛开政策管制，技术的成熟也是不容忽视的关键因素。笔者认为，物联网的前途还依赖于七大技术基础。 1、实时无线传输物联网是一个物物相连的网络，它超越了空间的限制。有线传输显然不适合物联网的发展，任何有效信息的交互最终都要由无线技术来传输。而物联网大多数应用，对实时性要求较高。所以，没有实时无线传输技术的物联网是缺乏智慧的物联网。 2、高精度传感 从物联网的系统构成来看，主要包括信息采集层、终端处理层及传输网络三大部分。信息采集是物联网结构体系中至关重要的一环，甚至有人把物联网直接叫作传感网。而传感技术是物联网信息采集的最主要手段，它直接制约着物联网的发展。没有高精度传感的物联网就是失去灵魂的物联网。 3、标准化M2M在M2M行业应用中，工业级的技术标准要求非常高，到现在为止还没有一个统一的标准。然而物联网要求任何物品之前都能进行有效信息的交换，所以标准化的M2M就成为物联网体系的一个关键环节。标准化的M2M旨在为不同体系间物品信息交互提供一个统一的平台。 4、IPv6 随着电信网与互联网融合的不断加深，All IP已不是什么秘密。我们知道，网络中的任何一个独立设备要想与其它设备交互信息，都要有一个唯一合法的IP地址进行标识。随着网络接入设备的增加，IPv4地址危机愈演愈烈。物联网的到来，使IP地址需求呈爆炸式增长，IPv4地址将极度匮乏，IPv6地址规划迫在眉睫。 5、纳米级高智能嵌入物联网是一个极其复杂的网络，交互的信息量也将成指数性增长。这一点也不难理解，你的手机既要与你的电脑通信，还要与你的电视机甚至是你的手表进行通信。在此过程中，高智能识别技术尤为重要。另外，随着人们要求的不断提高，物联网中设备嵌入的芯片一定会越来越小，甚至达到纳米级或者更小。 6、高可靠RFID物联网源于RFID又超越RFID。新物联网对RFID的可靠性要求将更高。除了高精度传感技术之外，RFID也是物联网信息采集的一个重要手段。物联网应用的很多领域对可靠性要求都非常高。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。 7、卫星通信 卫星通信以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点成为未来全球信息高速公路的重要组成部分，作为其它网络的补充，它也必将与物联网紧密结合起来。从目前来看，它们的结合还存在诸多困难，不仅仅表现在技术层面，国家、国际政策也是很重要因素。

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