工业互联网的内在与外延
发布时间:2022-09-26 11:54:14 来源:爱游戏电脑版 阅读[48]

  导读:跟着传感器、物联网、大数据、人工智能技能的日新月异,工业互联网作为新一代信息技能与制作业深度交融的产品,从概念遍及走向职业深耕的几年时间内,日益成为制作企业数字化转型要害支撑,国内市场上也涌现出一批活泼的工业互联网渠道。

  当时,工业互联网(industrial internet)热潮遍及神州大地。从前期GE提出工业互联网理念,到GE的Predix渠道遭到热捧,再到西门子宣告推出工业互联网渠道Mindsphere,乃至好几家本乡制作业巨子都宣告推出工业互联网渠道,工业互联网的热度不断进步。从2014年GE在美国建议工业互联网联盟(IIC),到2016年2月我国组成工业互联网工业联盟,再到2020年我国工业互联网范畴融资数量和规划屡创新高,工业互联网已成为政府、制作企业、互联网公司、物联网公司、电信运营商、IT和自动化厂商等各方重视的焦点。

  2012年11月26日,GE公司宣布的白皮书《Industrial Internet:Pushing the boundary of Minds and Machines》中指出,“Industrial Internet”是要延展机器与人的鸿沟。该白皮书中描绘的工业互联网的中心要素(图1)包含:智能机器、高档剖析和工作中的人。实质上,仍是着重经过物联网联通机器、产品和人,然后进步企业的设备健康状况和出产绩效,完成猜测性维护,最大极限地下降意外宕机,完成动力高效运用等。

  工业互联网的概念实际上与国外提出的万物互联(internet of everything,将人、流程、数据和事物结合一同,使得网络连接变得愈加相关,更有价值)理念有类似之处,适当所以工业企业的万物互联。因而,我国工业互联网应当有其详细的内在与外延,其实质仍是应当聚集物联网在工业的运用,而不该过于泛化。服务商也不该把一切云渠道都叫做工业互联网渠道,防止误导用户。

  工业互联网是指工业互联的网,而不是工业的互联网。在企业内部,要完成工业设备(出产设备、物流配备、动力计量、质量检验、车辆等)、信息体系、事务流程、企业的产品与服务、人员之间的互联,完成企业IT网络与工控网络的互联,完成从车间到决策层的纵向互联;在企业间,要完成上下游企业(供货商、经销商、客户、协作伙伴)之间的横向互联;从产品生命周期的维度,要完成产品从规划、制作到执役,再到作废收回再运用整个生命周期的互联。这实际上与工业4.0提出的三个集成的内在是相通的。IT范畴的在线词典Techopedia对工业互联网给出的解说是:工业互联网将智能机器或特定类型的设备与嵌入式技能和物联网结合起来。实例是将机器和车辆配备智能技能,包含机器与机器互联(M2M)技能,完成制作配备和其他设备能够彼此传输数据。工业互联网也运用于交通项目,例如无人(或自主)驾驭轿车和智能轨迹交通体系。

  工业互联网渠道是物联网和工业云渠道相交融的产品,工业互联网渠道架构的上面三层与工业云渠道类似,可是下面增加了边际层(图2)。工业互联网渠道侧重于处理与工业设备、工业产品和工业服务有关的问题,其根底是传感器和物联网。典型的工业互联网运用包含:经过运送云,完成制作企业、第三方物流和客户三方的信息同享,进步车辆往复的载货率,完成对冷链物流的全程监控;经过对设备的精确定位来展开服务电商,例如湖南星邦重工有限公司运用树根互联的根云渠道,完成了高空作业车的在线租借服务;收集工厂的设备、出产、能耗、质量等实时信息,完成对工厂的实时监控;设备制作商可经过物联网收集设备状况,对设备进行长途监控和毛病诊断,防止设备非方案性停机,然后完成猜测性维护,供给增值服务,并促进备品备件出售。现在,我国工业互联网渠道的开发主体既有工业软件企业,又有物联网企业、互联网公司,还有制作企业。

  图 2 工业互联网渠道架构(来历:中国信通院2017年发布的工业互联网渠道白皮书)

  工业云渠道指的是工业范畴的云渠道,包含了IaaS(根底设施服务化)、PaaS(渠道服务化)、SaaS(软件服务化)三个层面,工业云渠道的意图是将工业软件演化为一种云服务(SaaS),并为客户供给能够对软件功用进行装备或二次开发的渠道(PaaS),将数据和信息体系存储到云端,然后使工业企业运用信息体系愈加快捷、更有利于办理(例如,完成服务器和桌面虚拟化)。因而,工业云渠道本质上归于IT渠道,而工业互联网渠道是根据IT与OT的交融。典型的工业云运用包含:构建仿真云渠道,支撑高功用核算,完成核算资源的有用运用和可弹性;根据SaaS的三维零件库,进步产品研制功率;根据云的CRM运用服务,对营销事务和人员进行有用办理,完成移动运用;根据云的协同工作渠道;工业产品电商、收购寻源等。

  全体而言,工业互联网渠道是工业云渠道的扩展与延伸,不只能够支撑工业云渠道的一切功用,并且要支撑工业物联网运用,完成IT与OT交融。在IaaS和边际(设备端)层,工业互联网渠道需求完成从设备的操控体系、传感器、可穿戴设备、摄像头和外表进行数据收集、传输和存储;在PaaS层,工业互联网渠道需求能够支撑愈加杂乱的算法,例如运用深度学习技能进行图画剖析,运用SPC办法剖析质量数据,运用仿真技能对设备的数字化模型(Digital Twin)进行功用仿真,运用GIS数据对车辆进行定位,然后对物流运送进程进行追溯等;在SaaS层,则应当供给丰厚的APP,将本来工业软件固化的功用拆分红许多功用相对独立的插件,能够在PaaS渠道即插即用。因而,工业互联网渠道比工业云渠道要杂乱得多。

  对制作企业而言,需求进行工业互联网渠道的选型,在渠道运用满意企业事务需求的工业APP,在此根底上开发必定的满意企业个性化需求的APP。关于职业领军企业,能够运营工业互联网渠道,在完成企业内部互联和企业间互联的根底上,支撑企业的智能制作,并完成跨企业的协同制作和面向职业的工业链协作。

  工业互联网渠道需求办理海量和异构的,结构化、半结构化和非结构化的数据,包含来自各种设备、已执役的产品、信息体系和交际媒体的数据。关于工业企业而言,这些数据便是工业大数据,需求用专业的渠道来存储、剖析、展示这些数据,经过数据驱动,完成对产品、制作工艺和设备进行监控、操控和优化等功用,这样的渠道便是工业大数据渠道。应该说,工业大数据渠道是工业互联网渠道的一个子集。

  工业互联网的运用规模很广,运用的职业也许多,例如离散制作、流程制作、物流职业、采掘业、工程建造与施工、公共事业等,触及数字孪生、工业大数据剖析、人工智能运用、边际核算和5G等新式技能。

  第一类是管控工程机械、车辆、农用机械、地道施工设备、矿井掘进设备、船只、飞行器等移动设备。详细运用包含设备定位、长途监控、毛病预警、开机率大数据剖析、设备经历办理、备品备件办理和服务生命周期办理等;

  第二类是管控无人值守的固定设备,例如石油钻采设备,风电、光伏等发电设备以及公共事业(水、电、气制作与传输等)的要害设备,推动长途监控、运转优化、毛病预警和财物办理等;

  第三类是在物流运送进程中,对物流车辆的方位、状况(例如冷链物流需求坚持低温)进行监控,对运送途径进行优化等;

  第四类则是管控在制作企业车间中布置的要害出产设备、检测设备、物流设备和试验设备,对出产绩效、能耗、质量、设备、刀具、温湿度和物料配送等要害方针进行监控,然后完成工艺优化、节能降耗、进步产能、进步设备OEE、防备安全事故、防止非方案性停机等。

  其间第一类中工程机械制作和施工职业的工业互联网运用老练度较高,这与工程机械职业出售方法转向租借为主有密切关系,设备的一切者有必要管控租借的移动设备,确保设备运用者准时付费,正常运用设备,做好长途维护。在这种需求驱动下,从GPS定位到长途锁机,再到毛病诊断、备品备件办理、二手机出售、设备资源调度及开机率大数据剖析等,发生了许多务实运用,树根互联、徐工信息、天远科技、中科云谷等发源于工程机械职业的工业互联网渠道和服务企业应运而生。第二类、第三类运用也发生了老练事例,难度更大的是第四类,尤其是针对离散制作企业。

  现在,我国离散制作企业的车间设备数据收集和车间联网率很低,设备厂商许多,数据接口方法多种多样,工控协议繁复,因而,需求经过设备制作企业、工业数据收集厂商、工业自动化厂商、设备修理维护企业与工业互联网渠道厂商多方协作,树立工业互联网运用的生态体系,才干取得实效。在此进程中,车间数据的收集、存储、展示、建模、权限管控、加密解密、分发、剖析、优化与反应是中心。制作企业对车间数据出厂上云十分灵敏,能够采用在企业内部或私有云布置工业互联网渠道,在工业互联网渠道上构建各类APP,例如各种类型机床维护APP、OEE剖析APP、能效办理APP、质量剖析APP的方法,来展开各种工业互联网运用,终究完成多方协作,多方获益。

  工业物联网运用广泛,经过对物联网收集的数据进行剖析,能够协助企业剖析各类设备或产品的状况,完成对反常状况的预警或报警,然后完成猜测性维护,防止非方案停机;还有助于协助企业改善产品功用、协助企业下降能耗、确保安全等。经过对运送车辆的数据收集,能够把握车辆运转的方位,以及运送货品的状况,完成制作商、第三方物流和货主的信息交互,完成运送资源的充沛运用。还能够用于对污染物的监控,以及对无人值守的设备、对石油管道的长途监控和毛病诊断等。在消费品职业,也有许多根据物联网的智能运用,例如智能家居。经过对各种设备的状况监控,还能够完成设备租借和服务电商。企业在运用工业物联网之前,首要应当结合职业特色,明晰自己的事务方针和预期价值。不同运用的难度差异很大,企业需求有明晰的认知。

  物联网运用的根底源于各种智能终端、传感器和智能外表,加上GPS定位和网络传输的功用模块(WIFI、4G或ZigBee等)。低功耗的NB-IoT技能,为物联网的遍及运用带来了巨大价值。当时,各类设备数据收集的接口方法差异很大,有些设备需求外接传感器。所以现在市场上也呈现不少能够收集和传输数据的盒子,有些盒子具有必定的存储和数据处理才能。因而,企业要完成工业互联网运用,需求明晰究竟要收集哪些有价值的数据?收集频率有多高?怎么布置传感器?是要传输一切状况数据,仍是只传输超出阈值的数据?海量数据怎么存储?是根据私有云仍是公有云?物联网数据的数据剖析算法和数学模型是什么?数据怎么剖析与展示?数据反常的预警和处置方法?怎么完成物联网数据与企业事务流程的集成?

  中小型制作企业进行工业互联网运用,能够直接挑选根据公有云的工业互联网渠道,相对比较简单。例如,树根互联就协助出产高空作业车的龙头企业星邦重工完成了设备的定位,支撑企业的设备租借事务。关于大型制作企业,则需求愈加慎重地拟定工业互联网的运用战略,考虑是否需求自己开发及运营工业互联网渠道。假如挑选自主开发或自主运营,就需求考虑与电信运营商、云渠道进行协作。

  就像ERP运用能够挑选自主开发和运用商品化的体系相同,物联网渠道建造的途径也有不同的挑选。能够挑选物联网的云服务,用物联网开发渠道来构建物联网运用,或许直接从底层开发物联网运用。相对而言,运用ThingWorx等物联网开发渠道来开发物联网运用,关于大都企业而言,是一个经济有用的方法。图3是闻名研讨机构Gartner宣布的2019年工业物联网渠道排名状况。

  设备运营企业、设备制作企业、零部件企业、修理企业怎么完成物联网数据的同享、分发、剖析与协同是工业物联网运用最杂乱,也最重要的问题。例如,中车集团假如要树立一个物联网渠道来完成对旗下企业制作的高铁、动车、地铁车辆进行监控,进行毛病预警和猜测性维护,则需求与铁路总公司、各地的地铁公司同享物联网数据,而各个整车制作企业、零部件制作企业,应根据其制作的产品和零部件,同享相应的物联网数据,以便进行数据剖析,研讨本身产品呈现的问题,改善产品和制作工艺。修理企业假如对某列车辆进行了修理,或许更换了备品备件,则也需求在云渠道上留下修理记载。假如某列地铁的车门呈现毛病,则信息应该传递到地铁公司,对应的站台门就不能翻开。在确保信息安全、合理的数据拜访权限,以及能够确保制作商的知识产权条件下,进行物联网数据的同享,是物联网完成深化运用,并取得实效的要害。相同道理,航空公司与飞机制作商也应当完成物联网数据的同享。

  许多工业互联网渠道都着重本身的开放性,乃至完成开源,以便支撑各种类型的运用。一个完好的物联网渠道,前端应该能够集成各种类型的传感器,后端应当具有海量数据的存储和大数据剖析才能,完成与运用体系的集成,支撑各种职业运用。例如,GE公司就根据Predix渠道开发了杰出制作的套件(图4),集成了在制品办理、质量办理、出产办理、道路优化等运用功用。因而,企业要进行物联网渠道的选型,应当深化了解埃森哲提出的物联网运用老练度模型(图5),对各类物联网渠道的开放性、集成才能、数据剖析、职业运用功用进行深化比较。从布置方法来看,有些物联网渠道的交给方法是公有云服务,有些物联网渠道能够在企业内部布置,或许经过私有云方法布置。这也是企业进行物联网渠道选型有必要考虑的问题。

  物联网运用发生的海量数据的分级存储、备份,以及数据安全、加密,是企业进行物联网运用需求考虑的一个重要问题。有些设备的用户,例如军工企业,出于数据安全和隐私维护的考虑,不愿意设备制作商去获取设备的状况数据。几年前,伊朗的离心机的工控网络被植入的工业病毒侵略而终究瘫痪;而近年现已呈现视频监控数据被盗取的事情。这说明,数据安满是工业物联网运用的条件。假如数据安全得不到确保,企业级的物联网深层次运用就难以完成。

  综上所述,制作企业关于工业物联网运用,应当采纳活跃而又慎重的情绪,展开全体和体系的规划,再由浅入深,逐渐展开工业级的物联网运用。尽管现在工业互联网热潮涌动,可是现在我国的工业互联网运用还处于初级的阶段,各界对工业互联网的知道与了解还不太一致。市场上已有的工业互联网渠道实际上只能支撑某些单点运用或特定功用,还缺少真实根据多租户的工业互联网渠道。各种渠道之间要完成集成,触及到许多的规范和安全问题。依照现在“百家争鸣”的开展态势,必然构成许多“云孤岛”。

  别的,要完成不同工业互联网渠道上的APP之间的互操作还面对许多难题。制作企业推动工业互联网运用,还需求仔细整理自己的需求,剖析投资收益,不要盲目冒进。完成工业互联网运用,对用户企业,关于工业互联网渠道开发商、运营商、APP开发者,对整个工业链而言,都还负重致远。

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