物联网如何重塑中国制造业

物联网如何重塑中国制造业,第1张

市场研究机构IDC日前发布了中国制造业物联网市场预测报告,预计到2020年,中国制造业企业物联网支出将高达1275亿美元,未来五年年均复合增长率将为147%。其中软件和服务将会引领中国制造业物联网支出快速增长,二者所占市场份额将超过60%。而Gartner公司研究预测,全球目前已有约50亿个能够连接无线网络的各类产品和设备,这还不包括手机和电脑。到2020年,这个数字预计将高达210亿。这些互联产品所产生的海量数据将催生未来工业企业的新模式:生产服务。一直以来,传统工业关注如何制造产品,产品的销售在某种意义上意味着“结束”,而在未来,产品售出以后则是真正的“开始”——生产商基于产品被终端用户使用时所产生的数据了解其使用情况,提供后续运营与维护,并基于用户信息开发出其他服务。
物联网已经成为国家战略新兴产业,并写入“十三五”规划当中。而“中国制造2025”更是中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。在中国政府政策与资金的支持下,推动智能制造发展、提升网络化协同制造水平、加快制造业向服务转型将成为制造业发展的主要方向,将会在未来3至5年推动制造业物联网支出保持较高增长。
中国物联网在制造业的发展虽然仍处于初期阶段,但是其应用的深度与广度在不断加强,新的应用场景不断涌现。随着新兴技术(如云计算、大数据和移动技术)与物联网的融合以及IT(信息技术)与OT(运营技术)集成,物联网技术的潜能将加速释放。IDC预计,未来两年,中国制造业物联网发展将呈现以下三大趋势。
——物联网平台竞争将日趋激烈。随着越来越多的企业部署物联网应用,IDC认为,制造业物联网平台将是代表智能制造变革与重塑的主要方向之一。未来的平台,既可以来自硬件领域,也可以来自软件领域。在硬件管理领域,主要是生产设备的连接管理;软件领域主要包含企业应用管理平台、企业信息显示与报告平台,以及企业数据分析与洞察平台。
——物联网应用将加速制造业创新。制造业物联网应用将引领制造业企业进入创新和变革的新时代。物联网应用的低成本感知、高效的数据收集、实时的数据记录、分布式计算和高级数据分析等优势,必将加速信息技术和制造业深度融合,创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。此外,机械学习技术不断取得突破,也将促进制造业数据分析变得更加迅速和精确。
——边缘计算将成为下一个热点。随着物联网终端的大量部署,物联网产生数据将呈现几何式的增长,因此通过分散的终端设备和物联网网关进行数据过滤和处理,将是制造业物联网应用的重要发展方向。同时,数据将逐渐成为企业的重要资产,边缘的智能化,将在网络或者数据中心出现异常时,保证数据的安全,帮助企业规避风险。
IDC制造业高级研究经理王岳表示:“中国制造企业已纷纷开始部署物联网战略,旨在提高企业生产运营效率,并加速由生产向服务转型。随着智能制造的推进,信息技术与运营技术的快速融合,以及 数字化双胞胎 概念的普及,物联网技术将在制造业获得更大的发展空间。同时,物联网与云计算、移动技术、大数据等新兴数字技术的结合,将进一步释放物联网的潜能,为打造物联网生态闭环奠定了坚实的技术基础。相信未来,随着生态的逐渐成熟,基于物联网平台的行业与细分行业应用将迎来快速增长。”
物联网在工业领域的应用不仅使数据流、硬件、软件实现智能交互,更将从本质上颠覆传统工业模式,形成新的工业业态,而“软硬结合”将是未来工业企业在这一轮技术革命新浪潮中脱颖而出的核心竞争力。全方位整合的安全工业物联网解决方案能够为工业企业提供一站式服务,不仅能够实现设备与资产的智能互联、数据管理和现场控制,还可以实现大数据分析和智能协同,大幅提升生产力。这正是得益于物联网和大数据平台的构建。霍尼韦尔过程控制部的陈延表示:“传统制造业的工艺越来越精密化,工业设施和 *** 作过程也日益复杂,物联网在工业领域的应用未来不仅要着眼帮助提高生产效率,同时也要关注过程的安全性、可靠性。此外,物联网还将给工厂管理人员和工人带来全新的工作体验,蓝领和白领之间的界限未来将日渐模糊。”
此外,物联网和大数据平台的出现让工人也日益融入互联平台。例如,在未来的互联工厂里,作业人员的便携式设备可以实时地与指挥中心进行信息和数据交互,实时快捷地参与整个厂区的监测和 *** 控。万物互联时代,物联网对传统工业形成新的挑战,也带来新的机遇。对中国制造企业来说,软硬件相结合、效率和安全并重将成为未来工业企业的核心竞争力。
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边缘计算是指直接在数据源或者靠近场景的地方直接进行计算,但如果只有计算没有分析和处理,或者说没有即时的分析和处理,特别是在出行、零售等特定领域,那么数据就丧失了应有的价值。于是,边缘智能就此诞生——即时抓取数据、分析数据,并反馈给决策者。虽然边缘计算能够很快的在边缘完成计算,但是到2020年将会有500多亿个IOT设备,如果只是完成简单的边缘计算而不进行进一步的智能化,处理过的数据本就是一个巨大的问题,正如小蚁科技创始人达声蔚所说:“边缘智能是人工智能的最后一公里”。

边缘计算(Edge Computing)是一种新型的计算架构,它旨在将计算资源尽可能地靠近数据源头,从而提高数据处理和应用服务的效率和性能。随着物联网和5G技术的发展,边缘计算成为了重要的技术趋势之一,被认为是5G时代的又一风口。

边缘计算的核心思想是将计算、存储和网络功能集中到物理上离数据源最近的位置,这可以是设备、网关、云和数据中心等多种形式。这种计算模式具有以下几个特点:

低延迟:将计算资源尽可能地靠近数据源,可以减少数据传输的延迟,提高数据处理的速度和效率。

高带宽:边缘计算可以利用5G等高速网络技术,提供更高的带宽和数据传输速率。

稳定性:边缘计算可以在设备和云之间实现数据的流动,从而提高系统的稳定性和容错能力。

隐私保护:边缘计算可以将敏感数据处理在设备端,保护用户的隐私和数据安全。

节约成本:边缘计算可以降低数据中心的负载,节省计算资源和能源成本。

边缘计算在智能制造、智慧城市、智能交通、智慧工地、智慧工厂等多个领域都有广泛的应用前景。在5G时代,边缘计算将成为物联网和智能化领域的重要支撑技术,为行业的数字化转型和升级提供强有力的支持。

经过长时间的积累,边缘计算终于迎来了瓜熟蒂落的时刻。随着底层技术的进步和应用的不断丰富,国内外运营商和产业企业均进入到MEC商用落地阶段。进入2019年,国内三大运营商开展了积极的边缘计算试点和部署工作。例如,中国移动发布边缘计算“Pioneer300”先锋行动;中国电信打造边缘计算开放平台ECOP,构建边缘云网融合的网络服务平台及应用使能环境;中国联通展示业界首个“MEC智慧水利”案例。

运营商和企业特点各异

进入2019年以来,边缘计算呈现出了突飞猛进的发展势头,那么边缘计算何时将进入大规模部署阶段?

李开认为,要解答上述问题,首先需要理清边缘计算部署的位置。九州云认为,边缘计算是一个业务驱动的技术,失去了业务驱动,边缘也就失去了意义,因此需要解答的第一个核心问题是边缘计算的驱动力从何而来?

在李开看来,边缘计算主要有运营商和企业两大驱动来源,其中前者来自于对5G场景的落地,后者来自于自身借助5G提升的落地,它们的差别如下。

第一,前者是必然要推动的,后者是可以选择的。第二,前者的边缘架构是相对聚焦的,而且有ETSI MEC标准等可以参考,有StarlingX、Tacker、Airship等开源框架作为起点;后者是相对长尾的,要跟随业务场景摸索,开源框架作为起点只能解决平台问题,不能解决应用问题。第三,前者是从上而下的布局,后者是自下而上的驱动。第四,前者覆盖所有边缘应用,注重边缘分发平台的打造甚于单个应用场景的优化;后者注重实际单个应用的落地,更加能够轻装上阵。第五,前者的时间能够降维并为企业边缘架构所复用,后者的实践无法升级成为前者的架构。

由于运营商市场和企业市场特点相异,因此其进入大规模部署阶段的时间点也不会相同。

李开表示,运营商边缘计算的大规模部署与5G息息相关。受5G牌照、技术、采购和场景选择等多种因素影响,各大运营商的时间点各不相同,但是边缘平台肯定优先于5G至少1年进行试点和局部部署。“这个时间点大概会在2019年下半年和2020上半年到来。”李开认为。

就企业市场而言,其受零售、物流、医疗等企业需求的推动,虽然现在基于4G的边缘网络相较于5G在边缘适配上有一定的天然劣势,但是作为试点却是在一定条件下可以实现的。李开认为,企业的边缘框架和运营商框架相类似,只是在网络延时等条件上有一定折扣,在应用丰富程度上有一定收敛,在空间覆盖上相对局限,但在与企业内设备通信更加复杂。“即使现在企业有独自实现边缘框架的可能性,但是在边缘网络尚不规模具备、需求还需要磨合的情况下,可能要等到2020年下半年才真正具备大规模部署的能力。”李开认为。

物联网成边缘计算最强劲驱动力

物联网是边缘计算的主要应用场景,也是驱动边缘计算的主要动力所在。正因为如此,人们往往把边缘计算和物联网混在一起,但实际上两者虽有联系却并非完全重叠。

在李开看来,物联网和边缘计算有相同之处。例如,海量设备数据的导入可能导致数据爆炸问题需要解决;海量设备所在的物理世界需要在数字世界产生一个“数字孪生(Digital Twins)”,如IoT Shadow、VR对真实世界的复原、自动驾驶对驾驶环境的模拟等,用来模拟物理世界的运行模式。

李开表示,边缘计算和物联网的不同之处也很明显:第一,物联网产生的数据爆炸不一定会产生海量数据,如NB-IoT和LoRa也可以适配物联网,而边缘的主要能力是海量数据的传输;第二,物联网不一定需要低延时,而边缘计算必然强调低延时;第三,物联网大部分基于Internet(核心网),而边缘计算是独立于Internet(核心网)的网络切片,边缘网络安全性更高;第四,物联网未必产生数字视觉,而数字视觉造成的数据则是边缘的一个核心能力。

因此在李开看来,边缘网络落地的行业必然是在和“物”打交道的场景中,同时具备海量数据、低延时、高安全等需求的场景,如工业生产执行系统、工业缺陷识别系统、自动驾驶、AR/VR、远程医疗等。李开表示,九州云所接触到的客户则主要集中在工业制造领域,他们对于工业生产执行系统、工业缺陷识别系统的需求比较强烈。

开放架构加速边缘计算落地

在边缘计算落地过程中,运营商侧重于解决平台问题,打造边缘应用的承载商店和网络,因此非常重视平台的打造和开放。

李开表示,多种开放框架可以支持边缘平台的打造,如StarlingX(OpenStack + K8S)支持边缘基础架构(Edge-IaaS),Tacker、Airship等支持边缘编排(Edge MANO)等,基于这些技术可以打造符合ETSI MEC参考架构的边缘管理平台。九州云在这几个领域都积极参与,是StarlingX/Airship的中国发起单位之一,并在StarlingX拥有全球技术委员会的席位,在Tacker等编排技术上,九州云是全球第一的上有源码贡献厂商。

李开认为,开放边缘平台能力给垂直行业企业,必将产生很好的商用效果。因为开放架构有利于自主的边缘核心能力,提升竞争力。在边缘计算领域,运营商在“硬管道”(边缘基础网络)上具备无可替代的优势,由于边缘网络并不暴露在Internet上,这一优势无法被互联网企业在OTT方面利用,边缘为运营商造就了一个可以直接将触角延伸到最终用户,并重新发现价值的能力。而边缘平台则是“软管道”,运营商必然需要掌控核心能力,基于开放架构而不是商业架构,为运营商带来更好的控制力,加速平台的成形。

此外,开放架构有利于更好地复用运营商原有技术积累,加速落地边缘的编排、边缘云的优化、边缘接口的标准化等技术。事实上运营商在已经完成的NFV架构改造中已经积累了很多,如基于TOSCA的网元编排,适配OSS的接口对接,基于GPU、DPDK的性能加速等,运营商都是基于OpenStack的架构进行优化的,因此在边缘领域坚持开放架构,有利于运营商技术上的继承和复用,加速落地。

切忌“为了边缘而边缘”

边缘计算目前已经到了规模应用的前夕,而要实现规模部署,李开认为边缘计算还需要克服如下挑战:第一,边缘的部署位置,以及与边缘VNF/PNF的整合;第二,边缘机房的改造(直流、空间、制冷)、容量估算(基站接入数、带宽)和安全防护升级;第三,边缘的高可用如何解决;第四,边缘的接入模式(专线、LTE、IOT)和终端的位置(以企业为单一终端还是以设备为单一终端);第五,边缘运维模式和现有网络运维、业务运维、云运维模式的整合,云边协同如何落地。

对于落地垂直行业,李开认为前景虽然明朗,但是也存在一些担忧,主要是“为了边缘而边缘”,即没有商业驱动、只是为了和热点结合引入的边缘计算。“技术问题其实都能够通过积累解决,应用刚需是无法通过技术刚需创造的。”李开认为。而要解决这些担忧,则需要审慎识别客户需求,即是否与“物”打交道的场景,是否具备海量数据、低延时、高安全等需求的场景。

此外,安全也是运营商边缘的优势之一,边缘网络通过网络切片模式实现,是不暴露在互联网上的网络,相对来说更加安全,当然边缘网络自身的安全防护也需要加强,这个模式与核心网的安全加固在技术上有相同之处,新的威胁是针对边缘应用的访问模式,对边缘机房(汇聚或者接入)安全防护能力的升级。

九州云:边缘计算弄潮儿

李开介绍,九州云成立于2012年,是中国第一家从事OpenStack和相关开源服务的专业公司。作为边缘计算的积极探路者,九州云在边缘计算领域积极布局。九州云为运营商打造符合ETSI MEC标准规范的、基于开放架构的边缘平台,九州云在2018年6月成为“中国联通边缘生态合作伙伴”,在2018年10月成为“中国移动边缘开放实验室”的成员,面对运营商客户,九州云主要提供全面解决方案和服务,主要涵盖“边缘应用调度管理平台”“边缘基础架构平台”两大领域。

李开表示,九州云对于边缘计算的商业模式 探索 ,主要集中在工业领域,依托开放框架、低延时边缘网络、大数据处理能力,为客户提供工业数字孪生(Digital Twins)能力,客户包含西格数据、海德控制、格力电器(和中国联通合作)等工业领域客户,其“工业智能管理边缘云平台”获得了2018年度制造业信息化优秀智能制造解决推荐方案,“基于OpenStack的刀具检测于寿命预测管理边缘计算平台”也获得了中国自动化学会“CAA智慧系统创新解决方案”等荣誉。

边缘计算指在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。
主要优点
看似“生僻”的边缘计算其实并不“边缘”,而且意义重大。边缘计算和云计算有些类似,都是处理大数据的计算运行方式。但不同的是,这一次,数据不用再传到遥远的云端,在边缘侧就能解决,更适合实时的数据分析和智能化处理,也更加高效而且安全。
如果说物联网的核心是让每个物体智能连接、运行,那么边缘计算就是通过数据分析处理,实现物与物之间传感、交互和控制。它是物联网从概念到应用的一把钥匙,更是制造业从“笨拙”变得“智慧”的重要途径。
工信部信息化和软件服务业司副司长安筱鹏在会上说,传统制造业向智能化升级的过程中,特别需要通过边缘计算技术,将车间里的生产设备智能连接,提高效率,创新模式。
当前,全球数字化革命正引领新一轮产业变革。物联网也被普遍认为是推动传统产业变革和全球经济发展的又一次浪潮。据统计,到2020年将有超过500亿的终端与设备互联。未来超过50%的数据需要在边缘侧分析、处理和储存。边缘计算应用广阔,机遇无限。

根据咨询公司STL Partners的研究发现,边缘计算能够在许多场景大展身手,这里选择了以下9个重要的应用场景:
1、自主汽车
卡车车队的自动组队可能是自动车辆的首批使用案例之一。在这里,一群卡车在车队中彼此紧跟着行驶,节省了燃料成本,减少了拥堵。有了边缘计算,除了前面的卡车,所有卡车都将不再需要司机,因为卡车将能够以超低延迟相互通信。
2、油气行业资产的远程监控
石油和天然气的失败可能是灾难性的。因此,他们的资产需要仔细监控。
然而,石油和天然气工厂往往位于偏远地区。边缘计算使得实时分析与处理更接近资产,这意味着更少地依赖于与集中式云的高质量连接。
3、智能电网
边缘计算将成为更广泛采用智能电网的核心技术,有助于企业更好地管理其能源消耗。
连接到工厂、工厂和办公室边缘平台的传感器和物联网设备正在被用于实时监测能源使用并分析其消耗。有了实时可见性,企业和能源公司就可以达成新的交易,例如在电力需求的非高峰时段运行大功率机械。这可以增加企业对绿色能源,如风能的消耗。
4、预测性维护
制造商希望能够在故障发生之前分析和检测生产线的变化。
边缘计算有助于使数据的处理和存储更接近设备。这使物联网传感器能够以低延迟监控机器健康状况,并实时执行分析。
5、住院病人监护
医疗保健包含几个优势机会。目前,监测设备,如血糖监测仪、健康工具和其他传感器等,要么未连接,要么需要将来自设备的大量未处理数据存储在第三方云上。这给医疗保健提供者带来了安全问题。
医院网站上的边缘可以在本地处理数据,以保护数据隐私。边缘计算还可以向从业者及时通知患者的异常趋势或行为。
6、云游戏
云游戏是一种新型的游戏,它可以将游戏的实时内容直接传输到设备上,这种游戏高度依赖于延迟。
云游戏公司正在寻找尽可能接近玩家的边缘服务器,以减少延迟,提供完全响应和沉浸式游戏体验。
7、内容交付
通过在边缘缓存内容,如音乐、视频流、网页等,可以极大地改善内容传播。延迟可以显著降低。内容提供商正在寻求更广泛的分发CDN,从而根据用户流量需求保证网络的灵活性和定制性。
8、交通管理
边缘计算可以使城市交通管理更加有效。这方面的例子包括在需求波动的情况下优化公交频率,管理额外车道的开启和关闭,以及未来管理自动驾驶汽车流量。
通过边缘计算,使处理和存储距离智能家居更近,减少了回程和往返时间,并在边缘处理敏感信息。例如,亚马逊的Alexa等语音助手设备的响应时间会快得多。
有了边缘计算,就不需要将大量的流量数据传输到集中式云,从而降低了带宽和延迟的成本。
9、智能家居
智能家庭依赖于物联网设备从房子周围收集和处理数据。通常,这些数据被发送到一个中央远程服务器,在那里进行处理和存储。然而,这种现有体系结构存在回程成本、延迟和安全性方面的问题。
通过边缘计算,使处理和存储距离智能家居更近,减少了往返时间,并在边缘处理敏感信息。
这些只是边缘计算跨多个行业支持的许多用例中的一小部分。以谐云边缘计算应用实例来说,通信领域,谐云为行业巨头某在线服务公司业务场景定制开发、打造了云边协同平台,助力其轻松应对流量洪峰;交通领域,联合上汽集团商用车技术中心打造了“基于容器的下一代车云协同架构”,是汽车行业的首款“云、边、端”一体化架构,可实现百万级车联网大规模接入;为某跨海大桥打造了一体化协同的产品,积累了丰富的“边-端”设备协议对接经验,交付了行业顶尖的“软硬一体化”的整体解决方案。
其中,某在线服务公司和上汽集团案例分别荣获《2020年分布式云与云边协同十佳实践案例》奖项和《2021年分布式云与云边协同十佳实践案例》奖项。旗下边缘计算产品通过“2021云边协同类能力评估”、“边缘一体机、可信物联网云平台(通用/安全要求)”多项能力评估,获浙江CCF2021优秀产品奖,在业内拥有极佳口碑,并获得行业权威认可。
目前,谐云边缘计算已实践于分布式云、物联网、车云协同、边缘智能金融等多场景,为边缘计算领域树立了实践标杆和经典案例。并在一些典型行业如通信、交通、金融、军工等多个行业领域中得到大规模的落地验证。


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