制造業(yè)智能變革之道 — 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

　　企業(yè)已掀起工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用熱潮

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)4.0的核心基礎，它是利用局部網(wǎng)絡(luò )或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，把傳感器、控制器、機器、人員和物品等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò )，從而最大限度地提高機器效率以及整個(gè)工作的吞吐量。隨著(zhù)智能制造戰略的持續推進(jìn)以及企業(yè)轉型的逐漸深入，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)轉型中的應用價(jià)值愈發(fā)凸顯。企業(yè)已經(jīng)清楚的認識到，要想實(shí)現智能化決策和自動(dòng)化生產(chǎn)離不開(kāi)人機物的全面互聯(lián)。當前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)熱潮遍布神州大地，已成為政府、制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司、物聯(lián)網(wǎng)公司、電信運營(yíng)商、IT和自動(dòng)化廠(chǎng)商等各方關(guān)注的焦點(diǎn)。據IDC報告，2017年全球物聯(lián)網(wǎng)總體支出將同比增長(cháng)16.7%，略高于8000億美元。報告預計，到2021年，全球物聯(lián)網(wǎng)支出將達到1.4萬(wàn)億美元。其中包括企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)硬件、軟件、服務(wù)和網(wǎng)絡(luò )連接的投資。以不同行業(yè)來(lái)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。

 

　　對大多數企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)存在了數十年之久，但其應用范圍僅限于運營(yíng)活動(dòng)，數據的潛能沒(méi)有在企業(yè)中得到充分釋放。隨著(zhù)連接技術(shù)、大數據管理、商務(wù)分析和云技術(shù)的發(fā)展，我們現在能夠將運營(yíng)技術(shù)與信息技術(shù)融合在一起，打造更智能的機器，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現端到端數字化轉型。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構可分為四層，實(shí)體層包括各類(lèi)智能產(chǎn)品及嵌入式軟件和芯片等；傳感層則是物聯(lián)網(wǎng)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(xiě)器、攝像頭、GPS等；網(wǎng)絡(luò )層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，用于信息傳遞和處理，包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )管理中心和信息處理中心等；應用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì )分工”，即與行業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)及需求實(shí)現深度融合，最終實(shí)現行業(yè)智能化。在物聯(lián)網(wǎng)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(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應用系統范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)則包括：

 

　　傳感器技術(shù)：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，節約資源與能源。

 

　　智能化：自校準、自診斷、自學(xué)習、自決策、自適應和自組織等人工智能技術(shù)。

 

　　低功耗與能量獲取技術(shù)：電池供電，用陽(yáng)光、風(fēng)、溫度、振動(dòng)。

 

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

 

　　網(wǎng)絡(luò )技術(shù)：

 

　　組網(wǎng)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò )路由技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、共存技術(shù)、跨層設計與優(yōu)化技術(shù)。

 

　　網(wǎng)絡(luò )管理與基礎服務(wù)技術(shù)：低開(kāi)銷(xiāo)高精度的時(shí)間同步技術(shù)、快速節點(diǎn)定位技術(shù)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )性能監視與預警技術(shù)、工業(yè)數據的分布式管理技術(shù)。

 

　　信息處理技術(shù)：

 

　　海量信息處理：工業(yè)信息出現爆炸式增長(cháng)，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(shí)時(shí)信息處理：工業(yè)流程監視與控制需求。

 

　　新型制造模式：多源異構感知信息融合。

 

　　泛在信息處理服務(wù)與協(xié)同平臺：設計、制造、管理過(guò)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(shù)：具體包括工業(yè)設備控制、網(wǎng)絡(luò )安全和數據安全，阻止非授權實(shí)體的識別、跟蹤和訪(fǎng)問(wèn)，非集中式的認證和信任模型，能量高效的加密和數據保護，異構設備間的隱私保護技術(shù)。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的應用

 

　　近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)應用于各行業(yè)的生產(chǎn)流程以及制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構調整中，促進(jìn)各個(gè)工業(yè)企業(yè)在節能減排、提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)效益提升等方面的改善。在應用上，通過(guò)對物聯(lián)網(wǎng)采集的數據進(jìn)行分析，可以幫助企業(yè)分析各類(lèi)設備或產(chǎn)品的狀態(tài)，實(shí)現對異常狀態(tài)的預警或報警，從而實(shí)現預測性維護，避免非計劃停機；還有助于幫助企業(yè)改進(jìn)產(chǎn)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(chǎng)中，每臺機器都是互聯(lián)設備，每個(gè)變量都在不斷接受測量和分析。這樣，在機器出現故障之前，設備就能提供相關(guān)性能數據，幫助企業(yè)實(shí)現預測性維護，從而最大限度地減少工作流中斷的情況。同時(shí)，制造系統在某個(gè)組件出現問(wèn)題時(shí)，會(huì )向車(chē)間經(jīng)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(fēng)設備每分鐘的轉速(PRM)，他們會(huì )持續分析所有這些數據，以發(fā)現有助于提高效率和產(chǎn)量的因素。全球最大的空氣壓縮系統供應商之一凱撒空壓機公司通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的應用，實(shí)時(shí)監控客戶(hù)壓縮空氣站中的各項參數，比如功耗、運營(yíng)可用性與安全性以及壓縮空氣質(zhì)量，并將它們與最小容許值和最大容許值進(jìn)行比較。服務(wù)工程師無(wú)需拜訪(fǎng)客戶(hù)所在地，只需通過(guò)門(mén)戶(hù)就能分析上述實(shí)時(shí)數據，并進(jìn)一步有針對性的制定維護策略，從而確保壓縮機持續高效運轉，降低運營(yíng)風(fēng)險，確保了客戶(hù)能夠實(shí)現可靠、高效的運營(yíng)。公司也實(shí)現了從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉變。

 

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

 

　　制造企業(yè)應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應注意以下幾點(diǎn)：

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用可謂十分廣泛，市場(chǎng)的快速發(fā)展也促使更多的廠(chǎng)商投入這一新興市場(chǎng)的角逐，各種物聯(lián)網(wǎng)平臺陸續涌現，競爭異常激烈。因此企業(yè)在應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之前，首先要有清晰的認知，對各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺的開(kāi)放性、集成能力、數據分析、行業(yè)應用功能進(jìn)行深入比較。

 

　　采集哪些有價(jià)值的數據，如何采集、傳輸、存儲與分析？物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )傳輸的功能模塊(WIFI、4G或ZigBee等)。低功耗的NB-IOT技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)的普及應用帶來(lái)了巨大價(jià)值。企業(yè)要實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，需要明確究竟要采集哪些有價(jià)值的數據？采集頻率有多高？如何部署傳感器？是要傳輸所有狀態(tài)數據，還是只傳輸超出閾值的數據？海量數據如何存儲？是基于私有云還是公有云？物聯(lián)網(wǎng)數據的數據分析算法和數學(xué)模型是什么？數據如何分析與展現？數據異常的預警和處置方式？如何實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)數據與企業(yè)業(yè)務(wù)流程的集成？

 

　　中小企業(yè)和大型企業(yè)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應用的顯著(zhù)差異。中小型制造企業(yè)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應用，可以直接選擇基于公有云的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)的應用策略，考慮是否需要自己開(kāi)發(fā)及運營(yíng)物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果選擇自主開(kāi)發(fā)或自主運營(yíng)，就需要考慮與電信運營(yíng)商、云平臺進(jìn)行合作。

 

　　自主開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用還是利用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺來(lái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。企業(yè)可以選擇物聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)，用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺來(lái)構建物聯(lián)網(wǎng)應用，或者直接從底層開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。相對而言，應用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺來(lái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用，對于多數企業(yè)而言，是一個(gè)經(jīng)濟有效的方式。

 

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

 

　　創(chuàng )新的SAPLeonardo物聯(lián)網(wǎng)解決方案

 

　　作為全球最大的企業(yè)級軟件廠(chǎng)商，SAP軟件已被眾多企業(yè)用于支撐核心業(yè)務(wù)運營(yíng)。在新技術(shù)的大潮之下，SAP強勢推出SAPLeonardo這一數字化創(chuàng )新系統的新品牌。SAPLeonardo是集合了各大前沿技術(shù)(如物聯(lián)網(wǎng)，機器學(xué)習，區塊鏈和大數據等)的創(chuàng )新平臺；能幫助企業(yè)變革業(yè)務(wù)模式，讓所有技術(shù)實(shí)現集成，實(shí)現數字化運營(yíng)；能支持制造業(yè)在各業(yè)務(wù)方面(比如物流，資產(chǎn)，服務(wù)，備件)快速創(chuàng )新，并擴大創(chuàng )新規模，從而重新定義業(yè)務(wù)模式，滿(mǎn)足數字化轉型的要求。

 

　　而物聯(lián)網(wǎng)正是這一創(chuàng )新系統最重要的技術(shù)基石。在平臺方面，SAP提供了大數據、云平臺作為物聯(lián)網(wǎng)基礎支撐。同時(shí)，通過(guò)提供邊緣計算解決了物聯(lián)網(wǎng)海量數據上載云端的問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現全面洞察?；谠撈脚_，SAP可以為用戶(hù)提供六大方面的物聯(lián)網(wǎng)洞察應用。

 

　　對于制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)SAPLeonardo的互聯(lián)產(chǎn)品、互聯(lián)資產(chǎn)、互聯(lián)車(chē)隊等應用來(lái)為企業(yè)創(chuàng )造價(jià)值：

 

　　互聯(lián)產(chǎn)品：支持企業(yè)端到端地了解以產(chǎn)品為中心的運營(yíng)，更全面地了解合規情況，提高服務(wù)可用性。隨著(zhù)人們對信息和洞察的需求不斷增加，各個(gè)行業(yè)都在加大馬力設計、制造和交付智能互聯(lián)產(chǎn)品。研發(fā)部門(mén)可以利用來(lái)自傳感器、互聯(lián)產(chǎn)品和其他大數據源的數據，開(kāi)發(fā)出更多可靠、優(yōu)質(zhì)且滿(mǎn)足受眾需求的產(chǎn)品。這不僅給企業(yè)帶來(lái)了更多的市場(chǎng)需求和機會(huì )，也讓企業(yè)以及他們的客戶(hù)能夠獲取更多的信息。

 

　　互聯(lián)資產(chǎn)：追蹤、監控、分析和維護網(wǎng)絡(luò )中的所有固定資產(chǎn)。借助SAP解決方案，你能夠將生產(chǎn)系統和資產(chǎn)與制造和維護流程互聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而降低運營(yíng)成本和維護成本，延長(cháng)資產(chǎn)的正常運行時(shí)間。

 

　　互聯(lián)車(chē)隊：追蹤、監控、分析和維護網(wǎng)絡(luò )中的所有移動(dòng)資產(chǎn)。借助互聯(lián)車(chē)隊解決方案，擁有車(chē)輛、機器人和叉車(chē)等移動(dòng)資產(chǎn)的企業(yè)和公共服務(wù)組織能夠收集實(shí)時(shí)的遙測數據和傳感器數據，并將這些數據與核心業(yè)務(wù)流程整合起來(lái)，提升服務(wù)水平，提高操作人員的安全性和物流環(huán)節的可視性，進(jìn)而為最終客戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。同時(shí)，企業(yè)和組織還能創(chuàng )建全新的業(yè)務(wù)模式，創(chuàng )造新的機會(huì )，來(lái)減少利用物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的成本。

 

　　SAPLeonardo物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品線(xiàn)推出的重大意義在于幫助企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現更卓越的運營(yíng)，支持企業(yè)充分利用其互聯(lián)設備所產(chǎn)生的機器數據，轉變現有業(yè)務(wù)流程，創(chuàng )新商業(yè)模式，重構客戶(hù)體驗?？偟膩?lái)說(shuō)，制造企業(yè)擁抱工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應采取積極而謹慎的態(tài)度，開(kāi)展整體和系統的規劃，再由淺入深，逐步開(kāi)展工業(yè)級的物聯(lián)網(wǎng)應用。