什么是工业物联网?

什么是工业物联网?,第1张

工业物联网(IIoT,Industrial Internet of Things)是物联网(IoT)中最大的和最重要的组成部分,虽然从支出的角度来看现在消费者应用是物联网(IoT)最大的应用领域,而工业物联网(IIoT)的应用主要是从 2018 年开始的,尽管如此,工业物联网(IIoT)在整个物联网(IoT)的应用图景中仍然在变得更加重要和先进。
IIoT 之所以重要,是因为它有助于企业更快更好地做出决策,它带来的变化也与许多企业正在进行的数字转型项目密切相关。
通过实时提供极其详细的数据,IIoT 可以帮助公司更好地了解其业务流程,并通过分析来自传感器的数据,使其业务流程更加高效,甚至开辟新的收入来源。IIoT 还可以让他们深入了解更广泛的供应链,这将使企业能够充分协调并进一步提高效率。
IIoT 不应该与消费者物联网混淆,尽管两者之间有相似的部分。消费者的物联网设备可以连接从智能手表到智能音箱,以及灯泡、门锁和其他智能家居设备,甚至鞋子或衣服。
诚然,消费物联网的核心理念与 IIoT 基本相同:使用传感器和自动化来提高效率。但是,消费物联网并不是一个工业过程,而是让日常生活变得更简单更有趣。

如今,移动技术的应用和增长创造了一个快节奏的社会,人们对即时信息和即时反馈已经习以为常。对于制造行业和物流行业的公司来说,通过更多地利用工业物联网,可以更好地满足新时代的新需求。工业物联网涉及物联网技术在制造工艺和供应链中的应用。除了来自设备和传感器的数据外,工业物联网战略还应该结合机器学习和大数据技术,利用现有传感器、机器对机器(M2M)通信、自动化技术的组合,可以为企业提供更多见解。新兴技术潜力是巨大的,正在不断发展并以极快的速度发展。因此,企业必须考虑如何最好地采用工业物联网作为有利于业务的计划的一部分。反过来,这种洞察力水平可以有助于未来的商业决策和成功。

制造行业的企业往往拥有并运行大量的工业设备,所有这些设备都需要监控和维护。对于现有的部署,工业物联网使得基于更精确数据的制造过程中决策的改进成为可能。它还可以用来提高生产质量和正常运行时间,因为从网络上的设备和传感器收集的数据可以实现对生产设备的实时和预测性维护。工业物联网背后的主要思想是使机器在制定决策时比人类更智能、更高效。这依赖于准确、一致地捕获和传递数据。现在很多公司正在开发高精度测量的前沿传感器。这些数据可以与实时分析耦合,可以解析机器运行情况。

目前,很多公司正在积极布局智能制造和工业物联网发展战略。问题是,这些企业是会共同推进两个战略的发展还是分开推进呢?我相信他们会共同推进,但我也可以理解那些把他们看作是分开的人。
在我们讨论这个话题之前,先让我先定义一下术语,因为有很多关于这个的争论。
智能制造:在工厂和整个价值链内实现业务、物理和数字流程的智能化、实时协调和优化。基于所有可用的信息,资源和流程将实现自动化、集成化、被监控和持续评估。(根据MESA International ,MES国际联合会定义)
IIoT:在工业(如组件、产品、产品运输和设备)中使用的物理对象(“物”)中嵌入电子、软件、传感器组成的网络,这个网络能够使物理对象通过互联网协议(IP)收集数据并与控制系统、业务流程和分析交换数据。(根据维基百科“IoT”修改)
现在回到我们的核心问题:两个战略是要共同推进还是分开推进呢?很明显,目前还没有定论。下面是这些观点的一些背景:
工业互联网协会(IIC)说:"通过自动化工业设备和系统之间的通信,IIoT提高了整个工厂的效率,使其更加智能化,"我同意。我相信,IIoT是智能制造的一项有利技术,它的进步将推动智能制造的发展。同样,随着智能制造超越概念,进入公司正在执行的项目,制造商和他们的解决方案提供者将改进支持这些项目的IIoT技术。这两个很可能会被共同推进。
另外:并不是每个人都同意。在最近的MESA调查中,超过三分之一的制造商报告说他们不相信智能制造包括IIoT(参见上图)。我明白这个观点,因为智能制造有很多途径。实际上,IIoT可以在一些可能定义智能制造的正常边界之外使用。
与智能制造相比,IIoT确实发展可能会更快,因为解决整个价值链上的项目是一个超出公司内部的挑战。像通用动力公司、通用磨坊和通用汽车这样的大公司可以展示他们的力量,并帮助推动特定行业的智能制造行动,但是IIoT项目可以取得很大的进展,并在公司的内部提供许多好处。如果消费者市场上的物联网计划提高了工厂内部的期望门槛,那么实现类似的互联互通、数据访问、控制和分析能力也会有压力。
此外,生产仍将涉及人员,以及未配备IIoT的设备和产品。对于一些智能制造方案,IIoT没有也不可能是商业案例,这些情景可能关注人员和价值链流程。
推动第四次工业革命的是什么?
有些人会认为智能制造或IIoT可能导致第四次工业革命。我也有一个观点:智能制造是这场革命的基础,而IIoT不是。即使IIoT的发展比智能制造快得多,我也不认为它足以让生产企业进入下一个生产力阶段。
那么IIoT缺少了什么来推动第四次工业革命呢?首先是企业环境。智能制造不仅整合了工厂或智能连接工厂,还包括智能连接的供应链和贯穿产品生命周期的数字线程。与其他工业革命一样,技术的转变--比如IIoT--必须与新的流程和人们工作的方式协同工作,以达到我们在第四次工业革命中所追求的生产力水平的提高。
IIoT是一项基础技术,但它只做它所做的事情--在"事物"之间创建通信,以便更容易地获取数据和分析。第四次工业革命需要许多其他技术和工艺。其中一些将针对一件设备或生产过程;其他人将在工厂、企业或价值网络上工作。
真正让商界人士兴奋的是,当新技术和新方法将它们整合在一起时,就会扰乱市场,并让公司提供新的服务和与新产品所能产生的数字数据绑定的新价值。例如,基于IoT的智能产品可以向工程师和生产者提供关于产品如何在该领域执行的反馈。基于这些数据,我们能提供什么样的新见解和服务?
这就是为什么我认为,要实现第四次工业革命需要更多的时间。它将把IoT和IIoT引入智能制造策略,以创建新的方法来协调和优化整个价值链中的流程,并向客户交付新的服务级别。

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。

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》。

说起智能工厂,人们总是将其与无人化工厂相联系,其实智能工厂并不一定是“黑灯工厂”,或者说,智能工厂也不应该仅仅是“黑灯工厂”。对于现在大部分存量工厂而言,如何变成智能工厂,其实就是要弄清楚对于存量工厂而言,其痛点是什么;或者说,什么方式可以帮助其智能化转型,并为其所用。在 科技 进化到一定阶段之前,存量工厂如何智能化?

那么,在探讨存量工厂智能化转型之前,我们首先要知道几个概念:物联网是什么?工业互联网又是什么?

简单来说,工业互联网由工业物联网和产业互联网组成。

工业物联网是物联网(IoT)在工业场景的应用,可以打通工业“人机物法环测”六大要素。

产业互联网使产业链上下游互联互通。

工业互联网+云计算+大数据处理+人工智能,构成针对工业的综合性技术。

对于单体工厂来说,IoT是变成智能工厂的第一步,只有迈出了这第一步,才能实现数字化、智能化。

阿尔卑斯系统集成(大连)有限公司(简称“ALSI”)为制造业提供多元化智能工厂规划方案。其中,ALSI大连IoT解决方案主要根据制造现场实际情况,完成“人机物法环测”六要素有效数据的自动采集与上传,并进行数据分析与管理。

总体来说,ALSI大连IoT解决方案有五大特点:

1适用范围广。无论是由专用设备组成的产线,还是通用设备,都可以采用。

2具有强大的兼容性。无论一条产线上有多少种不同品牌、型号的设备,都可以统一入网进行全自动数据采集。

3接口完全开放,可与各种管理软件无缝衔接。如MES、PLM、WMS,都可调用ALSI的IoT解决方案采集的数据,也可以通过ALSI直接定制智能产线控制系统,实现现场管理的智能化转型。

4传感器技术先进。ASLI大连的集团公司ALPSALPINE,是世界知名的传感器研发生产企业,品质卓越,技术领先。“稳定”、“安全”是它的特点;“精准”、“可靠”是客户对它的评价。ALSI大连在IoT解决方案中根据应用场景需求选用最适合的传感器,完成向智能工厂转型的坚不可摧“基建”工作。

5成本相对较低、实施难度小。以生产设备智能管理为例,其成本仅为PLC的1/3,加装数采设备时不用停产,而且数采设备可以随时更换,或用于其它设备或产线,自由、方便、灵活。

对于存量工厂而言,一味地追求智能工厂建设不科学,而直接转变为“黑灯工厂”更是不现实的事情,在一定的 历史 时期,我们要考虑智能工厂的目的是什么,或者说,对于存量工厂来说,什么才是“智能工厂”,那一定是落地的、切实可行、将影响降到最小的解决方案,才是其智能化的切入点。

更多智能制造解决方案详见

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一、对设备进行接入评估,确定设备数据是否可以被采集
一般来说,目前大多数工厂都已经实现了自动化能力,设备通过PLC、CNC等仪表仪器进行数据展示获取,因此对于这部分设备来说,想要实现联网,可以用工业网关进行接入。
以Ruff物联网智能网关为例,Ruff网关与车间设备PLC连接,并将数据进行协议转化和处理后发送到云端,其中涉及到的主要连接协议包括Modbus-RTU等传输协议,而自动化数据采集方式则包括通讯串口、以太网、RS-485等。
当网关进行顺利的连接之后,网关的一端进行设备PLC数据的采集,采集到本地之后,网关会进行初步的数据筛选和处理,将由价值的数据再从另一端口上传到云端或者客户指定的服务器上,从而实现设备数据的采集和传输。
同时,也会遇到另外一种情况,就是工厂的设备完全没有自动化的能力,纯粹属于一台物理机器,如果想要实现联网,则需要借助传感器来实现,用传感器来采集设备的各维度数据,再通过网关进行采集和传输。
二、设备数据联网,实现生产过程实时监控
当设备数据通过工业网关采集上传到云端或者服务器之后,下一步骤就是针对这批设备数据进行分析处理。
以设备宝为例,采集上来的数据可以立马获取工厂生产监控情况及设备异常告警信息,包括实时查看生产线的运行状况及产量信息,实现对工厂生产状况的实时监控。此外,工厂管理者也可以通过手机端远程查看生产状况,保证工厂的实时运行情况都被监控和管理。
除了生产信息获取,设备的异常监控也可以通过设备联网实现。联网之后,通过物联网技术手段,可以将设备的各项标准参数数据进行监控,超过标准范围的异常数据将被预警,管理者通过手机端获取异常预警通知,从而避免意外故障带来的生产损失。
目前,大多数工厂都选了IoT云平台来存储及处理设备数据,例如百度云针对物联网领域推出的天工物联网平台,就是一站式全托管的物联网云平台,实现设备数据的处理计算、存储以及可视化的展示与分析等。
而如果客户针对设备数据具有高度安全性保密性要求,也可以采取私有化部署的方式,进行数据的存储与管理。
三、终端化设备数据展示,实现工厂管理数字化
设备数据从PLC到网关,再从网关到云端,最后云端经过处理分析之后,再把数据展示到终端设备上,比如手机端、PC端、LED大屏等等。
当数据通过云平台的分析处理之后,我们通常可以获取工厂生产统计信息、生产效率信息以及工段或车间数据对比等工厂生产信息。
以生产统计为例,工厂管理者可以通过手机端的APP获取到生产效率统计信息,包括设备生产线的开机率、停机时长、停机次数等实时统计,从而判断工厂生产效率水平及影响生产效率的原因。
其次可以获取工厂产量统计信息,包括生产产量、良品率以及各个班组、产品规格等实时精确统计,保证生产计划的实时交付及工人考核的精确性。
目前,终端数据展示主要以手机端和PC端两种形式为主,在一些工厂的车间及生产线上,也会有生产看板大屏,工厂管理者既可以通过手机端进行实时查看工厂各项数据,也可以通过现场生产看板进行当前生产数据查看。

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,将传统工业提升到智能工业的新阶段。物联网在工业领域的主要应用环保监测及能源管理、工业安全生产管理、制造业供应链管理、生产过程工艺优化、中国计算机报制图等等方面。物联网在工业应用领域的应用,构成了“工业物联网”,它是广域的物联网的具体化的实例,也是最容易被世人接受的物联网。工业物联网的核心理念是交叉学科的组合,涉及到信息安全、网络通信、自动化,是跨学科的,其特征为:嵌入式、互通和实时性、经济性和便利性。
工业用传感网络层:即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”或环境状态的识别以及感知信号的摄入;
传输网络层:即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(1Pv6),实现数据的传输和计算,尤其是现在流行的概念:云计算:
应用网络层:即输入输出控制终端,包括电脑、手机等终端等等。
从整体上来看,物联网还处于起步阶段,而工业物联网的真正达到实用化、大规模应用,必须解决如下关键技术问题:
工业用传感器:工业用传感器是一种检测装置,能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就没有现代化工业生产体系,更谈不上工业物联网。
工业无线网络技术:工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术,是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点,已经引起许多国家学术界和工业界的高度莺视。
工业过程建模:没有模型就不可能实施先进有效的控制,传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。


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