关于工业物联网的深度思考

关于工业物联网的深度思考,第1张

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。

大力发展工业物联网能够解决国家目前实业信息调度所需要面临的种种问题,对于企业发展,国家经济发展都有着不可忽视的意义。工业物联网的产生意味着将工业圈往生态圈靠拢,因此,虽然成本高、耗时多、物联网仍然在蓬勃发展。

物联网的十三五规划(2016-2020年)提出:到2020年,具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成,包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破15万亿元,公众网络M2M连接数突破17亿。发展200家左右产值超过10亿元的骨干企业。

市场前景一:物联网应用市场的细分化特点将更加显著

《物联网的十三五规划(2016-2020年)》提出:到2020年,具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成,包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破15万亿元,公众网络M2M连接数突破17亿。发展200家左右产值超过10亿元的骨干企业。

从2015年至2020年,我国物联网产业的年复合增长率将超过20%。届时,我国物联网应用市场的细分化特点将更加显著,智能家居、智慧城市、工业物联网、车联网这几大细分应用市场将进入快速发展时期。

市场前景二:物联网将成为智慧城市的末梢神经

当前,智慧城市建设成为全球热点,我国许多城市提出建设智慧城市,物联网是智慧城市构架中的基本要素和模块单元,已成为实现智慧城市“自动感知、快速反应、科学决策”的关键基础设施和重要支撑。国家“十三五”规划纲要也明确提出“加强现代信息基础设施建设,推进大数据和物联网发展,建设智慧城市”。

从未来发展来看,物联网将成为智慧城市的末梢神经,实现信息感知数据采集,而城市级物联网接入管理与数据汇聚平台将成为智慧城市的中枢神经系统。通过大力推广物联网在智慧城市领域的应用,将推动我国智慧城市建设和发展进入纵深阶段。

市场前景三:重点城市物联网细分市场投资热度高涨

2018年以来,物联网项目的投资热点不减,南京市、重庆市、福州市、深圳市等城市加快了不同领域物联网建设步伐。

——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。

文/奔跑的犀牛

从2017年国务院发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》算起,工业互联网发展至今已历经数年。2020年是“工业互联网发展三年行动计划”的收官之年,也是开启国家“十四五”发展新征程的关键之年。实施工业互联网创新发展战略近三年来,我国工业互联网发展步入快车道,数据显示:2019年,我国工业互联网产业规模预计达到4800亿元,为国民经济带来近2万亿元的增长,同时2020年我国工业互联网产业经济增加值规模将达到31万亿元。

作为实体产业与数字化技术深度融合的重要平台,工业互联网既是基础设施,也是发展引擎、资源和产业中枢。据统计,在产业政策推动和技术升级的拉动下,目前我国工业互联网平台规模已经有数百家,涉及装备制造、航空航天、钢铁、纺织、家电制造、能源等数十个重点行业。

美的集团作为我国家电制造行业的龙头企业,在数字化转型和国际化发展方面起步较早,经验丰富,美的工业互联网帮助企业实现业务敏捷转型、释放潜在价值,为我国工业互联网平台发展提供了重要的实践参考。为积极推动实体产业与数字化转型技术深度融合,提升工业互联网的赋能水平,11月17日,美的发布工业互联网品牌“美擎”,宣布工业互联网平台向20升级,为更多行业更多企业开放全面的数字化能力。

工业互联网分为网络、平台和安全三个重要组成部分,其中工业互联网平台是核心。经过2018-2020年三年时间的发展,目前工业互联网平台已经开始进入了快速发展阶段,更加重视平台的融合能力、生态协作和全面的服务体系建设。

据美云智数总裁金江介绍,美的工业互联网平台得益于集团9年来的数字化转型,为美的高速发展起到了非常关键的作用。在这一过程中,平台在本身资源、核心能力上也有了很好的积累,在跨行业跨领域积累了大量用户。近年来美的销售收入大幅增长,利润有了更高比例的增长,而员工数量却在下降,除了战略的决策正确以外,工业互联网平台起到的作用是不可磨灭的。

金江表示,中国的工业互联网发展到了一个 历史 的机遇期:第一, 2020年上半年国家出台关于新基建的一系列政策和指导性文件,工业互联网是新基建其中非常关键的一个环节,而且新基建的其他几个领域对工业互联网可以起到赋能的作用。第二,中国的制造仍然还没有结束大规模生产和大规模分销的传统模式,企业想转型升级,需要工业互联网的迭代升级来给他更多能力的支撑。第三,美的在2020年初提出两个全面数字化和全面智能化的战略,将会加速美云销、美居、工业互联网三个重要平台的快速发展。工业互联网对内承载着强化产业运营能力的责任,对外要输出更多B端的能力,从美的自身战略的角度,美的工业互联网也需要不断进行升级和迭代。

在此背景下,2020年美的集团花了将近一年的时间升级工业互联网平台。简单梳理一下,美的工业互联网20整合了美的集团多个产业单元的软件、硬件、技术和服务能力,主要可以分为四层:能力层、应用层、商业层和产业层。其中能力层包括库卡机器人及自动化解决方案、大数据、边缘计算、云基础设施、工业AI、工业大数据、工业物联网等多项能力等,这些能力都会对外开放;应用层包括营销、研发、智能制造、管理等传统优势,又新增加了SCP的物料计划的优化算法、数字孪生和仿真技术;商业层是这次平台发布会的重头戏,包括安得智联、库卡机器人、产业链金融、核心零部件等,共同为中国制造业提供超强阵容的能力菜单;产业层包括美的工业互联网服务的很多传统行业客户,包括 汽车 制造业、食品加工业、酒行业等企业,美的希望联合他们一起打造各种行业工业互联网,与美的工业互联网形成有效的互动。

相比之下,美的工业互联网20更强化数字化业务,美的八大业务板块组成强大矩阵,把智慧医疗、智慧物流、产业金融、精密模具、自动化工厂和供应链协同紧密融合,以国家工业互联网标识解析和美的工业互联网应用平台为基础,形成工业云生态,并对企业赋能,推动生态内各领域的企业向数字化、智慧化转型,推动工业全面数字化升级,使工业经济各要素实现高效共享。

2020年4月,合康新能并入美的机电事业群。美的机电事业群合康新能总经理宁裕介绍,公司目前累计有15000套设备在运行,遍布了全国大大小小的工业场景,也累计了大量应用的数据。未来,通过美的工业互联网的赋能,合康将形成全价值链精细化管理系统,更好地为工业客户提供增值的服务。之前变频器系统能耗可以节约5%以上,之后通过推动数字化、智能化运营,推行精益生产,效率至少提高10%以上。

近年来,模具已成为现代工业发展的重要基础之一,从高端家电,到各种 汽车 项目,工业互联网让这些产品的精密模具交付“加速度”。美的集团家用空调事业部精密模具技术专家李建认为,美的模具通过开发智能设计系统,把智能设计、BOM、工艺规划、智能排程、CNC端、在线检测等环节全线拉通,形成模流分析数据库,帮助客户缩短项目开发周期,助力产品提前上市、抢占先机。

据了解,在新发布的美的工业互联网20架构中,除了美云智数、安得智联和库卡机器人之外,加入了美的机电事业群合康新能、美的暖通与楼宇、美的金融、美的采购中心等其他业务版块,共同打造美的工业云生态,赋能全产业链数字化转型。

过去几年,制造业企业的很多需求因为无法得到满足,以致于他们在转型中一筹莫展。总体来看,制造企业在转型的过程中需要得到的能力帮助的范围比较广,企业不只是需要买机器人或者只是需要物流,也不只是需要数字化产品的赋能。有些企业需要模具制造方面的帮助,中小企业还可能有融资的需求。根据对市场的观察和分析结果,美的集团认为工业互联网应该加入更多的能力向制造业进行赋能,所以才有了这次内容架构上的调整。

与此同时,美的工业互联网门户网站(MIoT美擎官方交互平台)也首次对外推出。它的一个重要作用就是向用户集中展示美的工业赋能能力,同时能够在同一个平台上为用户提供多种服务。在门户的背后,信息系统在支撑着多种应用,包括信息分发,交易、数据统计、在线客服等等,它们可以为客户提供接入转化和交易流程。据了解,“美擎”是为美的工业互联网独立注册的品牌,意思是把美的的经验向工业企业制造业企业进行输出,成为中国工业企业发展的引擎。

一份对中国制造业500强企业的调查显示,2020年一季度新冠肺炎疫情给50%以上的企业带来巨大损失,约三成企业出口明显减少。疫情带来的不确定性,加速了中国制造业洗牌。美的集团副总裁张小懿表示,在抵抗疫情不确定性方面,美的多年的数字化投入转化为“韧性”和“创新”两大优势。随着MIoT工业互联网应用,全面数字化、智能化,使得美的整个价值链变革更快、更柔性,“美的经验”可以帮助各行各业不同企业应对各种“不确定性”。


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