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(yīng)用熱潮

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)4.0的核心基礎(chǔ)，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(jī)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(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)，從而最大限度地提高機(jī)器效率以及整個(gè)工作的吞吐量。隨著智能制造戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)以及企業(yè)轉(zhuǎn)型的逐漸深入，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用價(jià)值愈發(fā)凸顯。企業(yè)已經(jīng)清楚的認(rèn)識(shí)到，要想實(shí)現(xiàn)智能化決策和自動(dòng)化生產(chǎn)離不開(kāi)人機(jī)物的全面互聯(lián)。當(dāng)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(yùn)營(yíng)商、IT和自動(dòng)化廠商等各方關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)IDC報(bào)告，2017年全球物聯(lián)網(wǎng)總體支出將同比增長(zhǎng)16.7%，略高于8000億美元。報(bào)告預(yù)計(jì)，到2021年，全球物聯(lián)網(wǎng)支出將達(dá)到1.4萬(wàn)億美元。其中包括企業(yè)對(duì)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(yùn)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(duì)大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)存在了數(shù)十年之久，但其應(yīng)用范圍僅限于運(yùn)營(yíng)活動(dòng)，數(shù)據(jù)的潛能沒(méi)有在企業(yè)中得到充分釋放。隨著連接技術(shù)、大數(shù)據(jù)管理、商務(wù)分析和云技術(shù)的發(fā)展，我們現(xiàn)在能夠?qū)⑦\(yùn)營(yíng)技術(shù)與信息技術(shù)融合在一起，打造更智能的機(jī)器，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)字化轉(zhuǎn)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(gòu)可分為四層，實(shí)體層包括各類智能產(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(shí)別物體，采集信息，包括條碼、二維碼標(biāo)簽和讀卡器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、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(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”，即與行業(yè)專業(yè)技術(shù)及需求實(shí)現(xiàn)深度融合，最終實(shí)現(xiàn)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(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識(shí)物品的識(shí)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(duì)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(zhǔn)、自診斷、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)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(diào)制與編碼技術(shù)、自適應(yīng)跳頻技術(shù)、信道調(diào)度技術(shù)、通信協(xié)議多樣性、多標(biāo)準(zhǔn)有線及無(wú)線技術(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(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)。

 

　　網(wǎng)絡(luò)管理與基礎(chǔ)服務(wù)技術(shù)：低開(kāi)銷高精度的時(shí)間同步技術(shù)、快速節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)視與預(yù)警技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)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(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，構(gòu)建集海量感知信息，獲取、高效融合、特征提取和內(nèi)容理解為一體。

 

　　實(shí)時(shí)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(gòu)感知信息融合。

 

　　泛在信息處理服務(wù)與協(xié)同平臺(tái)：設(shè)計(jì)、制造、管理過(guò)程中人-人之間、人-機(jī)之間和機(jī)-機(jī)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(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全，阻止非授權(quán)實(shí)體的識(shí)別、跟蹤和訪問(wèn)，非集中式的認(rèn)證和信任模型，能量高效的加密和數(shù)據(jù)保護(hù)，異構(gòu)設(shè)備間的隱私保護(hù)技術(shù)。

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的應(yīng)用

 

　　近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各行業(yè)的生產(chǎn)流程以及制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，促進(jìn)各個(gè)工業(yè)企業(yè)在節(jié)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(yīng)用上，通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以幫助企業(yè)分析各類設(shè)備或產(chǎn)品的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常狀態(tài)的預(yù)警或報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，避免非計(jì)劃停機(jī)；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中，每臺(tái)機(jī)器都是互聯(lián)設(shè)備，每個(gè)變量都在不斷接受測(cè)量和分析。這樣，在機(jī)器出現(xiàn)故障之前，設(shè)備就能提供相關(guān)性能數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而最大限度地減少工作流中斷的情況。同時(shí)，制造系統(tǒng)在某個(gè)組件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)向車間經(jīng)理發(fā)送警報(bào)。哈雷戴維森甚至還能測(cè)量建筑內(nèi)的溫度、濕度以及通風(fēng)設(shè)備每分鐘的轉(zhuǎn)速(PRM)，他們會(huì)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(chǎn)量的因素。全球最大的空氣壓縮系統(tǒng)供應(yīng)商之一凱撒空壓機(jī)公司通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，實(shí)時(shí)監(jiān)控客戶壓縮空氣站中的各項(xiàng)參數(shù)，比如功耗、運(yùn)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)需拜訪客戶所在地，只需通過(guò)門戶就能分析上述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步有針對(duì)性的制定維護(hù)策略，從而確保壓縮機(jī)持續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，確保了客戶能夠?qū)崿F(xiàn)可靠、高效的運(yùn)營(yíng)。公司也實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。

 

　　此外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還可應(yīng)用于優(yōu)化物流，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸車輛的數(shù)據(jù)采集，可以掌握車輛運(yùn)行的位置，以及運(yùn)輸貨品的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)制造商、第三方物流和貨主的信息交互，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸資源的充分應(yīng)用。還可以用于對(duì)污染物的監(jiān)控、對(duì)無(wú)人值守的設(shè)備、對(duì)石油管道的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷等。在消費(fèi)品行業(yè)，也有很多基于物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，例如智能家居。通過(guò)對(duì)各種設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備租賃和服務(wù)電商。

 

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

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可謂十分廣泛，市場(chǎng)的快速發(fā)展也促使更多的廠商投入這一新興市場(chǎng)的角逐，各種物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)陸續(xù)涌現(xiàn)，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。因此企業(yè)在應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之前，首先要有清晰的認(rèn)知，對(duì)各類物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的開(kāi)放性、集成能力、數(shù)據(jù)分析、行業(yè)應(yīng)用功能進(jìn)行深入比較。

 

　　采集哪些有價(jià)值的數(shù)據(jù)，如何采集、傳輸、存儲(chǔ)與分析？物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，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?shù)墓δ苣K(WIFI、4G或ZigBee等)。低功耗的NB-IOT技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用帶來(lái)了巨大價(jià)值。企業(yè)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需要明確究竟要采集哪些有價(jià)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(chǔ)？是基于私有云還是公有云？物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析算法和數(shù)學(xué)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(yù)警和處置方式？如何實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(yīng)用的顯著差異。中小型制造企業(yè)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以直接選擇基于公有云的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，相對(duì)比較容易。對(duì)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(yīng)用策略，考慮是否需要自己開(kāi)發(fā)及運(yùn)營(yíng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。如果選擇自主開(kāi)發(fā)或自主運(yùn)營(yíng)，就需要考慮與電信運(yùn)營(yíng)商、云平臺(tái)進(jìn)行合作。

 

　　自主開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還是利用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(tái)來(lái)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，或者直接從底層開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。相對(duì)而言，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，對(duì)于多數(shù)企業(yè)而言，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的方式。

 

　　物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(tái)的交付方式是公有云服務(wù)，有些物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以在企業(yè)內(nèi)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(tái)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(jí)軟件廠商，SAP軟件已被眾多企業(yè)用于支撐核心業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。在新技術(shù)的大潮之下，SAP強(qiáng)勢(shì)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(shù)(如物聯(lián)網(wǎng)，機(jī)器學(xué)習(xí)，區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等)的創(chuàng)新平臺(tái)；能幫助企業(yè)變革業(yè)務(wù)模式，讓所有技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)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(kuò)大創(chuàng)新規(guī)模，從而重新定義業(yè)務(wù)模式，滿足數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求。

 

　　而物聯(lián)網(wǎng)正是這一創(chuàng)新系統(tǒng)最重要的技術(shù)基石。在平臺(tái)方面，SAP提供了大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐。同時(shí)，通過(guò)提供邊緣計(jì)算解決了物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)上載云端的問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全面洞察?；谠撈脚_(tái)，SAP可以為用戶提供六大方面的物聯(lián)網(wǎng)洞察應(yīng)用。

 

　　對(duì)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)車隊(duì)等應(yīng)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(yùn)營(yíng)，更全面地了解合規(guī)情況，提高服務(wù)可用性。隨著人們對(duì)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(shè)計(jì)、制造和交付智能互聯(lián)產(chǎn)品。研發(fā)部門可以利用來(lái)自傳感器、互聯(lián)產(chǎn)品和其他大數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)出更多可靠、優(yōu)質(zhì)且滿足受眾需求的產(chǎn)品。這不僅給企業(yè)帶來(lái)了更多的市場(chǎng)需求和機(jī)會(huì)，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(chǎn)：追蹤、監(jiān)控、分析和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的所有固定資產(chǎn)。借助SAP解決方案，你能夠?qū)⑸a(chǎn)系統(tǒng)和資產(chǎn)與制造和維護(hù)流程互聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而降低運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本，延長(zhǎng)資產(chǎn)的正常運(yùn)行時(shí)間。

 

　　互聯(lián)車隊(duì)：追蹤、監(jiān)控、分析和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的所有移動(dòng)資產(chǎn)。借助互聯(lián)車隊(duì)解決方案，擁有車輛、機(jī)器人和叉車等移動(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(cè)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(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(jié)的可視性，進(jìn)而為最終客戶提供更優(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(jī)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)品線推出的重大意義在于幫助企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)更卓越的運(yùn)營(yíng)，支持企業(yè)充分利用其互聯(lián)設(shè)備所產(chǎn)生的機(jī)器數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程，創(chuàng)新商業(yè)模式，重構(gòu)客戶體驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，制造企業(yè)擁抱工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)采取積極而謹(jǐn)慎的態(tài)度，開(kāi)展整體和系統(tǒng)的規(guī)劃，再由淺入深，逐步開(kāi)展工業(yè)級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。