制造業(yè)智能變革之道 — 工業(yè)物聯(lián)網

　　企業(yè)已掀起工業(yè)物聯(lián)網應用熱潮

 

　　工業(yè)物聯(lián)網是工業(yè)4.0的核心基礎，它是利用局部網絡或互聯(lián)網等通信技術，把傳感器、控制器、機器、人員和物品等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網絡，從而最大限度地提高機器效率以及整個工作的吞吐量。隨著智能制造戰(zhàn)略的持續(xù)推進以及企業(yè)轉型的逐漸深入，物聯(lián)網在工業(yè)轉型中的應用價值愈發(fā)凸顯。企業(yè)已經清楚的認識到，要想實現(xiàn)智能化決策和自動化生產離不開人機物的全面互聯(lián)。當前，工業(yè)物聯(lián)網熱潮遍布神州大地，已成為政府、制造企業(yè)、互聯(lián)網公司、物聯(lián)網公司、電信運營商、IT和自動化廠商等各方關注的焦點。據(jù)IDC報告，2017年全球物聯(lián)網總體支出將同比增長16.7%，略高于8000億美元。報告預計，到2021年，全球物聯(lián)網支出將達到1.4萬億美元。其中包括企業(yè)對物聯(lián)網硬件、軟件、服務和網絡連接的投資。以不同行業(yè)來看，制造業(yè)和運輸業(yè)仍將是獲得投資最多的行業(yè)，分別為1830億和850億美元。

 

　　對大多數(shù)企業(yè)來說，盡管物聯(lián)網技術已經存在了數(shù)十年之久，但其應用范圍僅限于運營活動，數(shù)據(jù)的潛能沒有在企業(yè)中得到充分釋放。隨著連接技術、大數(shù)據(jù)管理、商務分析和云技術的發(fā)展，我們現(xiàn)在能夠將運營技術與信息技術融合在一起，打造更智能的機器，推動企業(yè)實現(xiàn)端到端數(shù)字化轉型。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網核心技術

 

　　工業(yè)物聯(lián)網體系架構可分為四層，實體層包括各類智能產品及嵌入式軟件和芯片等；傳感層則是物聯(lián)網的皮膚和五官，用于識別物體，采集信息，包括條碼、二維碼標簽和讀卡器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等；網絡層是物聯(lián)網的神經中樞和大腦，用于信息傳遞和處理，包括通信與互聯(lián)網的融合網絡、網絡管理中心和信息處理中心等；應用層是物聯(lián)網的“社會分工”，即與行業(yè)專業(yè)技術及需求實現(xiàn)深度融合，最終實現(xiàn)行業(yè)智能化。在物聯(lián)網各層之間，信息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關鍵是物品的信息，包括在特定應用系統(tǒng)范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動態(tài)信息。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網的關鍵技術則包括：

 

　　傳感器技術：信息的泛在化對工業(yè)的傳感器和傳感裝置提出了更高的要求。

 

　　微型化：元器件的微小型化，節(jié)約資源與能源。

 

　　智能化：自校準、自診斷、自學習、自決策、自適應和自組織等人工智能技術。

 

　　低功耗與能量獲取技術：電池供電，用陽光、風、溫度、振動。

 

　　通信技術：具體包括：調制與編碼技術、自適應跳頻技術、信道調度技術、通信協(xié)議多樣性、多標準有線及無線技術。

 

　　網絡技術：

 

　　組網技術：網絡路由技術、互聯(lián)技術、共存技術、跨層設計與優(yōu)化技術。

 

　　網絡管理與基礎服務技術：低開銷高精度的時間同步技術、快速節(jié)點定位技術、實時網絡性能監(jiān)視與預警技術、工業(yè)數(shù)據(jù)的分布式管理技術。

 

　　信息處理技術：

 

　　海量信息處理：工業(yè)信息出現(xiàn)爆炸式增長，構建集海量感知信息，獲取、高效融合、特征提取和內容理解為一體。

 

　　實時信息處理：工業(yè)流程監(jiān)視與控制需求。

 

　　新型制造模式：多源異構感知信息融合。

 

　　泛在信息處理服務與協(xié)同平臺：設計、制造、管理過程中人-人之間、人-機之間和機-機之間的行為感知、環(huán)境感知、狀態(tài)感知的綜合性感知能力。

 

　　安全技術：具體包括工業(yè)設備控制、網絡安全和數(shù)據(jù)安全，阻止非授權實體的識別、跟蹤和訪問，非集中式的認證和信任模型，能量高效的加密和數(shù)據(jù)保護，異構設備間的隱私保護技術。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網在制造業(yè)的應用

 

　　近幾年，物聯(lián)網技術已經應用于各行業(yè)的生產流程以及制造業(yè)的產業(yè)結構調整中，促進各個工業(yè)企業(yè)在節(jié)能減排、提高生產效率、生產效益提升等方面的改善。在應用上，通過對物聯(lián)網采集的數(shù)據(jù)進行分析，可以幫助企業(yè)分析各類設備或產品的狀態(tài)，實現(xiàn)對異常狀態(tài)的預警或報警，從而實現(xiàn)預測性維護，避免非計劃停機；還有助于幫助企業(yè)改進產品性能、幫助企業(yè)降低能耗、保障安全等。比如在哈雷戴維森的新制造工廠中，每臺機器都是互聯(lián)設備，每個變量都在不斷接受測量和分析。這樣，在機器出現(xiàn)故障之前，設備就能提供相關性能數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)實現(xiàn)預測性維護，從而最大限度地減少工作流中斷的情況。同時，制造系統(tǒng)在某個組件出現(xiàn)問題時，會向車間經理發(fā)送警報。哈雷戴維森甚至還能測量建筑內的溫度、濕度以及通風設備每分鐘的轉速(PRM)，他們會持續(xù)分析所有這些數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)有助于提高效率和產量的因素。全球最大的空氣壓縮系統(tǒng)供應商之一凱撒空壓機公司通過物聯(lián)網的應用，實時監(jiān)控客戶壓縮空氣站中的各項參數(shù)，比如功耗、運營可用性與安全性以及壓縮空氣質量，并將它們與最小容許值和最大容許值進行比較。服務工程師無需拜訪客戶所在地，只需通過門戶就能分析上述實時數(shù)據(jù)，并進一步有針對性的制定維護策略，從而確保壓縮機持續(xù)高效運轉，降低運營風險，確保了客戶能夠實現(xiàn)可靠、高效的運營。公司也實現(xiàn)了從生產型制造向服務型制造的轉變。

 

　　此外，工業(yè)物聯(lián)網還可應用于優(yōu)化物流，通過對運輸車輛的數(shù)據(jù)采集，可以掌握車輛運行的位置，以及運輸貨品的狀態(tài)，實現(xiàn)制造商、第三方物流和貨主的信息交互，實現(xiàn)運輸資源的充分應用。還可以用于對污染物的監(jiān)控、對無人值守的設備、對石油管道的遠程監(jiān)控和故障診斷等。在消費品行業(yè)，也有很多基于物聯(lián)網的智能應用，例如智能家居。通過對各種設備的狀態(tài)監(jiān)控，還可以實現(xiàn)設備租賃和服務電商。

 

　　制造企業(yè)應用工業(yè)物聯(lián)網應注意以下幾點：

 

　　工業(yè)物聯(lián)網應用可謂十分廣泛，市場的快速發(fā)展也促使更多的廠商投入這一新興市場的角逐，各種物聯(lián)網平臺陸續(xù)涌現(xiàn)，競爭異常激烈。因此企業(yè)在應用工業(yè)物聯(lián)網之前，首先要有清晰的認知，對各類物聯(lián)網平臺的開放性、集成能力、數(shù)據(jù)分析、行業(yè)應用功能進行深入比較。

 

　　采集哪些有價值的數(shù)據(jù)，如何采集、傳輸、存儲與分析？物聯(lián)網應用的基礎，源于各種智能終端、傳感器和智能儀表，加上GPS定位和網絡傳輸?shù)墓δ苣K(WIFI、4G或ZigBee等)。低功耗的NB-IOT技術，為物聯(lián)網的普及應用帶來了巨大價值。企業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網應用，需要明確究竟要采集哪些有價值的數(shù)據(jù)？采集頻率有多高？如何部署傳感器？是要傳輸所有狀態(tài)數(shù)據(jù)，還是只傳輸超出閾值的數(shù)據(jù)？海量數(shù)據(jù)如何存儲？是基于私有云還是公有云？物聯(lián)網數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析算法和數(shù)學模型是什么？數(shù)據(jù)如何分析與展現(xiàn)？數(shù)據(jù)異常的預警和處置方式？如何實現(xiàn)物聯(lián)網數(shù)據(jù)與企業(yè)業(yè)務流程的集成？

 

　　中小企業(yè)和大型企業(yè)進行物聯(lián)網應用的顯著差異。中小型制造企業(yè)進行物聯(lián)網應用，可以直接選擇基于公有云的物聯(lián)網平臺，相對比較容易。對于大型制造企業(yè)，則需要更加慎重地制定工業(yè)物聯(lián)網的應用策略，考慮是否需要自己開發(fā)及運營物聯(lián)網平臺。如果選擇自主開發(fā)或自主運營，就需要考慮與電信運營商、云平臺進行合作。

 

　　自主開發(fā)物聯(lián)網應用還是利用物聯(lián)網開發(fā)平臺來開發(fā)物聯(lián)網應用。企業(yè)可以選擇物聯(lián)網的云服務，用物聯(lián)網開發(fā)平臺來構建物聯(lián)網應用，或者直接從底層開發(fā)物聯(lián)網應用。相對而言，應用物聯(lián)網開發(fā)平臺來開發(fā)物聯(lián)網應用，對于多數(shù)企業(yè)而言，是一個經濟有效的方式。

 

　　物聯(lián)網平臺功能和部署方式的差異化與選型。從部署方式來看，有些物聯(lián)網平臺的交付方式是公有云服務，有些物聯(lián)網平臺可以在企業(yè)內部部署，或者通過私有云方式部署。這也是企業(yè)進行物聯(lián)網平臺選型必須考慮的問題。

 

　　創(chuàng)新的SAPLeonardo物聯(lián)網解決方案

 

　　作為全球最大的企業(yè)級軟件廠商，SAP軟件已被眾多企業(yè)用于支撐核心業(yè)務運營。在新技術的大潮之下，SAP強勢推出SAPLeonardo這一數(shù)字化創(chuàng)新系統(tǒng)的新品牌。SAPLeonardo是集合了各大前沿技術(如物聯(lián)網，機器學習，區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等)的創(chuàng)新平臺；能幫助企業(yè)變革業(yè)務模式，讓所有技術實現(xiàn)集成，實現(xiàn)數(shù)字化運營；能支持制造業(yè)在各業(yè)務方面(比如物流，資產，服務，備件)快速創(chuàng)新，并擴大創(chuàng)新規(guī)模，從而重新定義業(yè)務模式，滿足數(shù)字化轉型的要求。

 

　　而物聯(lián)網正是這一創(chuàng)新系統(tǒng)最重要的技術基石。在平臺方面，SAP提供了大數(shù)據(jù)、云平臺作為物聯(lián)網基礎支撐。同時，通過提供邊緣計算解決了物聯(lián)網海量數(shù)據(jù)上載云端的問題，進而實現(xiàn)全面洞察。基于該平臺，SAP可以為用戶提供六大方面的物聯(lián)網洞察應用。

 

　　對于制造企業(yè)來說，可以通過SAPLeonardo的互聯(lián)產品、互聯(lián)資產、互聯(lián)車隊等應用來為企業(yè)創(chuàng)造價值：

 

　　互聯(lián)產品：支持企業(yè)端到端地了解以產品為中心的運營，更全面地了解合規(guī)情況，提高服務可用性。隨著人們對信息和洞察的需求不斷增加，各個行業(yè)都在加大馬力設計、制造和交付智能互聯(lián)產品。研發(fā)部門可以利用來自傳感器、互聯(lián)產品和其他大數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，開發(fā)出更多可靠、優(yōu)質且滿足受眾需求的產品。這不僅給企業(yè)帶來了更多的市場需求和機會，也讓企業(yè)以及他們的客戶能夠獲取更多的信息。

 

　　互聯(lián)資產：追蹤、監(jiān)控、分析和維護網絡中的所有固定資產。借助SAP解決方案，你能夠將生產系統(tǒng)和資產與制造和維護流程互聯(lián)起來，進而降低運營成本和維護成本，延長資產的正常運行時間。

 

　　互聯(lián)車隊：追蹤、監(jiān)控、分析和維護網絡中的所有移動資產。借助互聯(lián)車隊解決方案，擁有車輛、機器人和叉車等移動資產的企業(yè)和公共服務組織能夠收集實時的遙測數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與核心業(yè)務流程整合起來，提升服務水平，提高操作人員的安全性和物流環(huán)節(jié)的可視性，進而為最終客戶提供更優(yōu)質的服務。同時，企業(yè)和組織還能創(chuàng)建全新的業(yè)務模式，創(chuàng)造新的機會，來減少利用物聯(lián)網帶來的成本。

 

　　SAPLeonardo物聯(lián)網產品線推出的重大意義在于幫助企業(yè)利用物聯(lián)網，實現(xiàn)更卓越的運營，支持企業(yè)充分利用其互聯(lián)設備所產生的機器數(shù)據(jù)，轉變現(xiàn)有業(yè)務流程，創(chuàng)新商業(yè)模式，重構客戶體驗?？偟膩碚f，制造企業(yè)擁抱工業(yè)物聯(lián)網應采取積極而謹慎的態(tài)度，開展整體和系統(tǒng)的規(guī)劃，再由淺入深，逐步開展工業(yè)級的物聯(lián)網應用。