第三次创新(工业互联网技术与应用)

作者简介

他在信息技术、数据通信和移动通信等领域拥有 25 年的从业经验，其间担任过专业技术员、经理和董事。他掌握了深厚的技术知识，并且精通商业实践、策略、管理和合规性，能够从技术的角度对工业物联网进行阐述。他常常会发表有关商业或技术领域的文章，并出版图书。他认为他的专业知识价值在这两个领域能够充分发挥。阿拉斯代尔，现居泰国，是一名自由顾问兼技术作家。

内容简介

第1章 工业互联网简介 美国通用电气公司**了“工业互联网”这一术语，用来描述工业物联网，而其他企业，如思科，也将工业物联网称为“万物互联”， 或者称之为“互联网 4.0”，或者使用其他名称。1①然而，不管怎样称呼，重要的一点是必须将物联网垂直策略（如图1-1 所示），如消费者、 商业和工业互联网等类型，与*广泛的物联网横向概念区分开，这 是因为它们的目标*众、技术要求和策略截然不同。例如，智能家居、 利用健身追踪器的个人连接、集成娱乐设备以及车内人员监控设备， 在消费者市场享有极高的知名度。同样，商业市场具有很高的市场 价值，其提供的服务包括金融和投资产品（如银行业务、保险、金 融服务和电子商务），并侧重于消费者的历史记录、绩效和价值。企 业物联网是一个包括小型、中型和大型企业的垂直板块，而本书主 要关注的是其中*大的垂直板块——工业物联网，它包括大量的专 业领域，如能源生产、制造业、农业、医疗、零售、交通运输、物流、 航空工业、太空旅行等等。 为避免混淆，我们将效仿通用电气公司，采用“工业物联网（IIoT）” 这个名称作为本书的通用术语。如果讨论的是概念和战略上不同的 示例，我们会明确指出它的名称，如工业4.0。 图1-1 物联网横向和垂直分布 很多工业领*企业预测，在工业互联网的推动下，在未来10 年中， 经济增长率和生产力将达到***的高度。企业***、**官 员、学者和技术供应商正热切地携手合作，试图挖掘和实现这一巨大 潜能。 从金融的角度来看，根据一份市场研究报告，2020 年**工业 物联网产值将达到1 510.1 亿美元，2015—2020年的复合年均增长率 将达到8.03%。事实上，企业认为利用互联网的巨大潜能还可以实 现工业增长。其中一个例子就是，制造商和**希望借此机遇实行 再工业化，并将之前已迁移到海外的工业和制造业吸引“回巢”。通 过鼓励再工业化，**希望提升制造业价值，以拉动GDP 增长。 工业互联网的发展潜力不容忽视，在过去15 年，通过将互联网 交易运用于零售、媒体和金融等服务行业，企业对消费者的电子商 务业务（B2C ）取得了迅猛增长。网络巨头（如***、奈飞、易贝 和贝宝）在市场中居于统治地位，B2C的成功不言而喻。在未来10 年，互联网有望为工业领域带来同样的增长和成功，它将覆盖制造业、 农业、能源、航空工业、交通运输和物流等领域。它的重要性是不 可否认的，因为工业产值贡献了**GDP的2/3，但同时风险也很大。 然而，工业互联网仍然处于初级阶段。尽管15年过去了，互联 网已得到广泛应用，但工业领域的巨头一直在犹豫是否将其应用于 工业领域。他们之所以犹豫，是因为不确定工业互联网将对工业、 价值链、商业模式、劳动力以及*终的产能和产品产生怎样的影响。 此外，一份针对工商企业***的调查显示，2015年1月，87%的 人声称他们对该商业模式或技术还没有清晰的认识。 不出所料，工业互联网通常是公司高层探讨的内容，所以他们 往往会抛开支撑工业互联网技术的复杂性来讨论工业互联网，认为 它无关紧要。例如，在工业企业中，他们使用生成数据的传感器和 设备来控制运营已有数十年之久，运用机器对机器（M2M）通信与 协作也有至少10年，因此工业物联网的核心技术并不是新奇的事物。 工业领域同样可以高效收集、分析和存储可用来获取历史、预测和 规范信息的海量数据。因此工业企业的***常问的问题是：“为什 么将我的M2M架构连接到互联网，会为我带来*大价值？” 什么是工业互联网？ 要解释为什么企业要采用工业互联网，我们首先需要考虑工业 物联网到底是什么。工业互联网提供了一种能够让人们*好地查看 和分析公司运营和资产的方式，它集成了机器传感器、中间件、软 件、后端云计算和存储系统。因此，它提供了一个**改变企业经 营过程的方法，此方法借助的是**分析以及通过访问大型数据集 获得的结果反馈，通过提高运营效率和加速提升产能来实现企业收 益，同时降低计划之外的停工期，优化效率，从而提高利润。 尽管在当今的工业环境中，现有M2M技术和方法可能看起来 与工业物联网类似，但其运营规模截然不同。例如，借助工业物联 网系统中的大数据，巨大的数据流能够通过云托管的**分析技术， 以导线的传输速度进行分析。此外，海量数据可能存储于分布式云 存储系统，用于未来的批量分析。这些大批量分析工作可以从数据 中收集信息和统计数据（由于采样池比较小或者算法比较落后，这 在以前几乎是无法实现的）。然后，工艺工程师可以将这些分析结果 用于运营优化以及提供给管理人员，供他们将其转换为知识，从而 提升产能和效率并降低运营成本。 1%的力量 另外，关于工业互联网，有个很有趣的观点：1%的力量。它与 大多数行业中的降低运营成本/提升效率有关，即要求工业互联网仅 通过节约1%的成本来创造巨大收益。例如，在航空行业中，每年 节约1%的燃料将节约300亿美元。同样，在发电站中，将投入燃 气发电机的燃料减少1%，运营成本将节省660亿美元。此外，在油 气行业，每年花费在设备上的支出减少1%，将会带来900亿美元的 回报。这一理论同样适用于农业、交通运输和医疗保健等行业。因此， 我们可以看到，在大多数行业中，对于部署工业互联网投入的资金 和运营成本来说，只要提升1%就能带来显著的投资回报率。启动 工业物联网战略需要哪些技术和多少资本支出呢？ 工业物联网的关键技术 工业物联网汇聚了若干关键技术，以产生一个比自身总和*大 的系统。例如，*新的传感器不仅能通过一个组件生成*多数据， 而且能生成不同类型的数据，技术的发展不仅仅体现在数据的** 度（如该温度为37.354摄氏度）上。另外，传感器能够自我感知， 甚至可以预测自身剩余的使用寿命。因此，传感器生成的数据不仅 **，而且具备预测性。同样，借助控制器，机器传感器能够自我 感知、自我预测和自我比较。例如，它们可以将当前的配置、环境 设置与预配置的*优数据和阈值进行比较，为自诊断做好准备。 近几年，传感器技术的成本大幅降低，尺寸也大幅减小，这使 得机器、工艺甚至人员的仪器化，在财务和技术上均成为可能。 正如我们看到的那样，大数据和**分析技术是工业物联网的 另一个重要驱动和使能技术，因为这些技术可以提供历史性的、预 测性的和常规的分析，让人们洞察机器或程序中的实际运作情况。 改写未来的制造和生产规则的趋势和技术 ？什么是工业互联网和工业物联网 ？哪些技术将会推进实现工业4.0 ？现在*近技术的进展情况 ？工业4.0的现实应用场景 ？未来新技术的应用场景 ？制造业如何重振以及所带来的影响