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中國茂燁深度解讀工業物聯網,別讓自己落伍了

2020.10.13
提起物聯網,一般人首先想到的無非是智能家居、智能汽車、可穿戴設備等與日常生活息息相關的領域。

消費物聯網一詞很少被提及,產品卻深入人心。他的同胞兄弟工業物聯網常常被提起,但由于不直接面向消費者,且概念復雜難懂,邏輯不容易理順,“真理”只掌握在少數人手中。

一方面是難懂,另一方面又被紛紛看好。IDC 2017年物聯網的投資支出預測,全球在2020年之前準備投資的三大行業都是工業物聯網市場的一部分。2016年中國工業物聯網市場規模為1896億元。到 2020 年,工業物聯網在中國整體物聯網產業中占比將達到25%,規模突破4500億元。

究竟“工業物聯網”為何物,如何快速的理清行業脈絡,建立起知識框架,這正是本文所要講的。

1. 怎么來的?

在過去的二百多年中,發生了三次工業革命,目前,我們正處于第四次,也被稱之為工業4.0。

工業革命的演進

工業1.0:瓦特發明了蒸汽機,由此迎來機械制造時代。

工業2.0:電力的普及,實現了產品的大規模生產。

工業3.0:集成電路的應用,實現自動化生產。

工業4.0:德國政府于2013年率先提出,并上升為國家戰略。

與之前的三次革命不同,工業4.0不是由一個發明,如蒸汽動力或集成電路,而是技術進步的融合,是實體物理世界與虛擬網絡世界融合的時代。它包括3D打印、虛擬現實和云計算等。

物聯網、工業4.0等概念既有交集也有差異。隨著工業化與信息化的深度融合,企業內部互聯互通的需求漸增,通過接入網絡進而達到提高產品質量和運營效率的需求更為強烈,工業物聯網(簡稱IIoT,Industrial Internet of Things )應運而生。

工業物聯網將生產過程的每一個環節、設備變成數據終端,全方位采集底層基礎數據,并進行更深層面的數據分析與挖掘,從而提高效率、優化運營。

當然,工業物聯網是一個漸進發展成熟的過程,在實施中包括四個階段:

即利用基于末端的智能感知技術,如傳感器、REID、無線傳感網絡等,隨時、 隨地進行工業數據的采集和設備控制的智能化。

2、全面的互聯互通階段

通過多種通信網絡互聯互通手段,如工業網關、短距離無線通信、低功耗廣域網和OPC UA等,整合信息化共性技術和行業特征,將采集到的數據實時、準確地傳遞出去。

3、深度的數據應用階段

即利用云計算、 大數據等相關技術,對數據進行建模、 分析和優化,實現多源異構數據的深度開發應用,從數據倉庫中提取隱藏的預測性信息,挖掘出數據間潛在的關系,快速而準確地找出有價值的信息,有效提高系統的決策支持能力。

       4、創新的服務模式階段

利用信息管理、智能終端和平臺集成等技術,提供定制服務、增值服務、運維服務、升級服務、培訓服務、咨詢服務和實施服務等方面,實現傳統工業智能化改造,提升產業價值,優化服務資源 和激發產業創新。

▼工業物聯網的實施階段全景圖

2.要用哪些技術?

從系統的角度看,工業物聯網的構成模型、各功能模塊中主要實體以及模塊間的關系,如下圖所示:

▼工業物聯網參考體系架構

原料、機器設備、環境、作業工人等對象  感知控制域的傳感器、標簽所感知、識別和控制,在其生產、加工、運輸、流通、銷售等各個環節的信息被獲取。采集的數據最終傳送給服務提供域,從而實現遠程監控、能源管理、安全生產等服務。

      工業物聯網所需用到的關鍵技術主要有4大塊。

      ▼工業物聯網技術體系

技術并非一成不變,而是向前發展的,目前,工業物聯網的技術正在朝5個方向發展。

       1、終端智能化

包括底層傳感器設備自身向著微型化和智能化的方向發展,以及工業控制系統的開放逐漸擴大,使得工業控制系統與各種業務系統的協作成為可能。

       2、聯接泛在化

工業控制通信網絡經歷了現場總線、工業以太網和工業無線等多種工業通信網絡技術,將監控設備與系統, 同生產現場的各種傳感器、 變送器、執行器、 伺服驅動器、運動控制器,甚至CNC數控機床、工業機器人和成套生產線等生產裝備連接起來。

       3、計算邊緣化

數據不用再傳到遙遠的云端,更適合實時的數據分析和智能化處理,具有安全、快捷、易于管理等優勢, 能更好地支撐本地業務的實時智能化處理與執行, 滿足網絡的實時需求。

4、網絡扁平化

工業物聯網的體系架構正在簡化,系統性能將得到進一步提升的同時降低軟件維護成本。建立網絡扁平化技術體系,使信息在真實世界和虛擬空間之間智能化流動,實現對生產制造的實時控制、精確管理和科學決策。

       5、服務平臺化

工業物聯網平臺面臨著連接設備量巨大、應用環境復雜、用戶多元化等問題。提升連接靈活、擴展用戶規模、應用開發的簡易友好,根據用戶實際需求提供設備遠程管理、預防性維護和故障診斷等服務。

       3.跟誰有關?

工業物聯網的主要玩家分有傳感器廠商、工業控制企業以及平臺。

       1、工業控制

      工業控制是對工業過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策為目的, 主要是以PLC、DCS等產品形式體現。

       DCS:分散控制系統 

       PLC:可編程邏輯控制器

      DCS是一個控制"系統",而 PLC只是一種控制"裝置",兩者是"系統"與"裝置"的區別。系統可以實現任何裝置的功能與協調,從原理上裝置可以組成系統。

目前,PLC市場可以分成美國、歐洲和日本等三個流派,并占有主要的市場份額。中國的PLC仍以國外產品為主, 國內PLC 生產廠家在產品數量和生產規模的還有待于提高。

DCS生產廠家主要集中在美國、 日本、德國等。國外DCS產品在中國有一定占有率。不過近年來國產DCS的市場占有份額也在飛速提升,中國涌現出一批DCS產品優秀企業,不僅品種數量大幅度增加,而且產品技術水平已經達到或接近國際先進水平。

2、平臺

 工業領域巨頭的平臺布局十分積極,包括通用電氣的Predix、菲尼克斯電氣的ProfiCloud、航天科工的INDICS等。

 與此同時,IT巨頭也在借助其云平臺的優勢,通過聯合上下游企業,布局工業物聯網產業生態。

 除了獨立布局,展開優勢互補合作,擴展生態圈也是一種主流的平臺布局方式。

工業物聯網背后的邏輯是日趨成熟的傳感器技術、信息技術,這使得工業應用能夠向智能化轉變。而感知控制和互聯互通實現之后,數據將進一步被挖掘,工業制造領域的覆蓋面將進一步拓展,塑造功能和形式更多樣的,提供個性化服務的生態,激發產業創新。從產業的角度來看,傳感器、工業控制、平臺相關企業將直接受益。

 中國茂燁專注于提供一個工業物聯網平臺依靠其大數據及科學的預測分析能力,為工業進行有效運轉及高效管理決策時提供幫助,為工業部門提供各類專業應用系統的研發生產及服務,整合物聯網全產業鏈條,打造整體產業集群,實現產業落地。