工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將從五大方面影響制造業(yè)
隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)也取得了巨大的進步，如今，物聯(lián)網(wǎng)正向各個領(lǐng)域滲透，特別是制造業(yè)，業(yè)內(nèi)呼聲高漲，大家都相信物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將帶來巨大的積極性影響。
早些年，美國通用電氣提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念，并推出了Predix平臺，且面向所能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開放。Predix的四大核心功能是鏈接資產(chǎn)的安全監(jiān)控，工業(yè)數(shù)據(jù)管理，工業(yè)數(shù)據(jù)分析，云技術(shù)應(yīng)用和移動性。通用電氣指出，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)將能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值。緊跟著，西門子公司研發(fā)了MindSphere，而菲尼克斯公司的ProfiCloud也應(yīng)順而生。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將給制造業(yè)帶來前所未有的影響，除了提升生產(chǎn)的效率以外，還能創(chuàng)造出更多新的商業(yè)機會。越來越多的企業(yè)正在參與進來，企業(yè)在部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之前需要了解清楚物聯(lián)網(wǎng)究竟能帶來什么，下面列出了物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)影響的主要五大方面體現(xiàn)：
1、預(yù)測性維護
在過去物聯(lián)網(wǎng)，工廠生產(chǎn)設(shè)備的運營管理通常采用定期維護的方式進行。按預(yù)定計劃每年定期中斷生產(chǎn)設(shè)備，進行機器的維護和檢修。這種維護可以減少意外事件和停機的風(fēng)險，但也存在一些不足。
不是所有機器都需要在同一時間進行維護，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)企業(yè)可以做預(yù)測性維護。設(shè)備處于實時監(jiān)控的環(huán)境下，公司可以在設(shè)備需要維護的時候進行維護，而不是在任意時間進行維護。
2、可視化供應(yīng)鏈
未來制造業(yè)中供應(yīng)鏈的可視化是必不可少的，也是極具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)。尤其是在某些些領(lǐng)域，如食品，生產(chǎn)成本可能來自各種各樣的供應(yīng)商，而新的法規(guī)會要求完全透明化。
通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，制造商可以實時預(yù)見所發(fā)生的一切事件，確保產(chǎn)品從原料采購、生產(chǎn)加工到銷售過程都是可控的。
例如，食品制造商可以通過傳感器來確定他們的產(chǎn)品是否已經(jīng)暴露在高度、高壓或其他環(huán)境條件下，可能會讓食物變得不安全。提前掌握這些知識可以為企業(yè)節(jié)省數(shù)百萬美元的召回成本。
3、設(shè)備效率分析
當(dāng)需要對生產(chǎn)線上各設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量做比較時，在過去是很難作出詳細(xì)的回答的。今天，制造商可以使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集和分析來自多個設(shè)備的數(shù)據(jù)，他們可以為更好了解設(shè)備的工作狀況，并為提升生產(chǎn)效率、質(zhì)量控制等作出更好的決策，這就是使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的好處。
4、自動化
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是讓機器在沒有人干預(yù)的情況下彼此通信。這使得更多的自動化解決方案采用了成群結(jié)隊方式，從而提高機器的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品更一致的化。
5、安全控制
當(dāng)你接觸工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時可能不會想到安全問題，然而，在工廠安全方面可以通過物聯(lián)網(wǎng)獲聯(lián)很多的幫助。安全一直存在的，只是沒有人真正收集所需的數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)能解決安全問題。例如，通過跟蹤導(dǎo)致停工的安全事件，公司可能能夠識別趨勢并采取措施防止它們發(fā)生。
【深度】從全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建看中國機器人企業(yè)的發(fā)展
不論是IBM的智慧地球、思科的萬物聯(lián)網(wǎng)、通用電子的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、Gartner的數(shù)字企業(yè)、德國工業(yè)4.0、中國制造2025、其實講的都是同一件事：互聯(lián)網(wǎng)滲透到社會每一環(huán)節(jié)的地球生態(tài)體系，而這個生態(tài)體系將于2025年前完備。
來自機器人制造領(lǐng)域的風(fēng)向
不久前，德國KUKA將汽車生產(chǎn)車間改造成IIoT(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，Industrial Internet of Things)工廠，在一條生產(chǎn)線上，每 77 秒鐘就能生產(chǎn)出一臺車身——無論型號版型。
KUKA 通過電銷機器人 Embedded和 Microsoft SQL Server，將259個車間機器人和60，000個其他設(shè)備與高效的后端監(jiān)控系統(tǒng)及上級數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)聯(lián)成一體，由此誕生了“物聯(lián)網(wǎng)盒子”。在此基礎(chǔ)上，KUKA還進一步推出了IIoT工業(yè)云平臺KUKA Connect，用戶可以在任何時間任何地點查看和分析工業(yè)機器人的運行狀態(tài)。Connect平臺同時提供第三方合作伙伴的工業(yè)APP，創(chuàng)造圍繞KUKA機器人的工業(yè)生態(tài)。
而ABB此前也曾向業(yè)界闡釋其對工業(yè)4.0的獨到見解，即“物聯(lián)網(wǎng)(IoT)”、“務(wù)聯(lián)網(wǎng)(IoS)”、“人(People)”三者融匯統(tǒng)一組成的“物、服務(wù)與人互聯(lián)(IoTSP)”。
ABB認(rèn)為，如果每個機器人都能存儲和分析自己的數(shù)據(jù)，就能帶來意想不到的好處，這樣機器人就能夠 “聰明”的與其它連接設(shè)備溝通數(shù)據(jù)。在成立125周年慶祝活動中，ABB公司進一步公布了“ABB Ability”數(shù)字化解決方案，據(jù)介紹，ABB在眾多行業(yè)的技術(shù)專長和經(jīng)驗，將與微軟的Azure智能云系統(tǒng)、B2B工程能力相結(jié)合，再加上ABB在全球安裝的7，000多萬臺互聯(lián)設(shè)備以及70，000多個正在運行的控制系統(tǒng)，ABB與微軟將聯(lián)手打造世界上最大的IIoT工業(yè)云平臺之一。
發(fā)那科FANUC最新設(shè)立了Fanuc Intelligent Edge Link and Drive(FIELD)平臺，并采用NVIDIA人工智能系統(tǒng)。FIELD能實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的機床、機器人、周邊設(shè)備及傳感器的連接并可提供先進的數(shù)據(jù)分析，提高生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)質(zhì)量、效率、靈活度以及設(shè)備的可靠性——從而提高設(shè)備綜合效率(OEE)并促進生產(chǎn)利潤的提升。
該系統(tǒng)還可透過人工智能來提升機器人的生產(chǎn)力，并且為全球自動化工廠機器人帶來自主學(xué)習(xí)功能。而FANUC將透過一系列 NVIDIA 設(shè)計生產(chǎn)的GPU、深度學(xué)習(xí)軟件，使得AI人工智能能夠運用在云端、數(shù)據(jù)中心及嵌入式設(shè)備當(dāng)中。
中國機器人企業(yè)啟示
不難看出，世界知名的機器人生產(chǎn)廠商為應(yīng)對工業(yè)4.0時代的來臨，已開始進行相應(yīng)調(diào)整，從過去只專注硬件，變?yōu)榉e極布局軟件層面，以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表物聯(lián)網(wǎng)，逐步實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)和工廠互聯(lián)，并最終實現(xiàn)“智慧工廠”的設(shè)想。
反觀國內(nèi)廠商，目前還位于普及工業(yè)機器人階段。究其原因，主要在于歐美國家基本已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)3.0，而如今中國因為各領(lǐng)域、各行業(yè)自動化發(fā)展的現(xiàn)狀不一樣，正在進行由傳統(tǒng)制造業(yè)向工業(yè)2.0與工業(yè)3.0的過渡，而這個局面可能會在未來的很長一段時間內(nèi)繼續(xù)，因此還無力布局工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
根據(jù)《中國工業(yè)4.0進程報告》的技術(shù)實現(xiàn)路線圖看，數(shù)字化、互聯(lián)化和物聯(lián)化是第一步，大集成是第二步，之后才是智能化。而在工業(yè)4.0最為關(guān)鍵的大數(shù)據(jù)、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、云制造等方面投入的企業(yè)相對較少，據(jù)報告統(tǒng)計，相應(yīng)的比例分別只有7.04%、6.34%、6.10%和5.87%，此外，國內(nèi)RFID、機器視覺等物聯(lián)技術(shù)發(fā)展處于初期，相較于歐美發(fā)達國家，我國在RFID、機器視覺、傳感器等物聯(lián)技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還較為落后，一定程度上也制約了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的布局。
目前國內(nèi)除了少數(shù)以組裝為主的中日合資的機器人公司外，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人尚停留在高?；蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。因此，我國工業(yè)機器人生產(chǎn)能力較國外成熟國家還有很大的差距，不過這種差距隨著我國技術(shù)的發(fā)展正在不斷縮小。因此，在政府層面要加大財政研究投入。通過工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、中央基建投資等現(xiàn)有資金渠道支持機器人及其關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用;利用中央財政科技計劃(專項、基金等)支持符合條件的機器人及其關(guān)鍵零部件研發(fā)工作等。此外，還要加快制定技術(shù)條例。加大支持力度，推進工業(yè)機器人核心技術(shù)的研發(fā);梳理整合機器人研發(fā)成果，支持機器人成果轉(zhuǎn)化;加快制定智能機器人標(biāo)準(zhǔn)體系和人機交互安全規(guī)則。
從企業(yè)層面來說，應(yīng)該率先增強自身的實力，通過對上中下游的全產(chǎn)業(yè)布局，有效降低成本，提升營收。在此基礎(chǔ)之上，通過加大研發(fā)力度和技術(shù)攻堅，打破在機器人制造過程中國外先進技術(shù)帶來的壁壘，從而為中國機器人制造企業(yè)在國際市場帶來足夠的話語權(quán)。除此之外，信息化和生產(chǎn)應(yīng)該齊頭并進，制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸技術(shù)也應(yīng)加速實現(xiàn)突破。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)：工業(yè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用與方向
雖然說傳感器是物聯(lián)網(wǎng)最底層的感知設(shè)備，一些人想到數(shù)據(jù)采集往往先想到傳感器廠家。但是，實際上從業(yè)務(wù)端來講，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實踐過程中，如何對接控制器才是首要解決的問題。因為控制器中已經(jīng)有非常多可用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)和設(shè)備的故障、狀態(tài)、工藝參數(shù)、能耗參數(shù)等都息息相關(guān)。同時，在一些應(yīng)用場景下需要下發(fā)命令到控制器上(下發(fā)配方、啟停、修改工藝參數(shù)等)。所以，控制器的連接是在業(yè)務(wù)端首要考慮的問題。而傳感器更多的是在控制器端的數(shù)據(jù)緯度不夠，或者一些新應(yīng)用新設(shè)備或者沒有控制器的設(shè)備(要么非常老，要么偏機械設(shè)備)才會變?yōu)榈谝豢紤]要素。
那我們今天就來聊一下工業(yè)盒子廠家的分類以及我個人對網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品趨勢的看法。
前面已經(jīng)講到，工業(yè)網(wǎng)關(guān)的職責(zé)是采集數(shù)據(jù)，同時因為工業(yè)云平臺的需求也承擔(dān)了自動化與IT對接的使命?？梢哉f是一個承上啟下的產(chǎn)品。
傳統(tǒng)的做法一般是在自動化系統(tǒng)中利用SCADA軟件，把本地的設(shè)備做采集，存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。然后IT系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫對接采集數(shù)據(jù)。這樣做成本不僅很高(特別是針對以裝備為主的裝備運維)，同時效率也低。所以，工業(yè)網(wǎng)關(guān)(盒子)獲得了更多的市場。
傳統(tǒng)SCADA的市場會逐漸放緩，在數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)展示這一層，IT系統(tǒng)具備組態(tài)更強大的能力(高并發(fā)，分布式存儲，H5技術(shù)，3D等)，在協(xié)議層，由更具備彈性的工業(yè)網(wǎng)關(guān)替代。
一般來說，工業(yè)網(wǎng)關(guān)需要具備以下能力：
1、具備對下(自動化系統(tǒng))協(xié)議解析能力(通訊協(xié)議：Modbus、PPI、MPI、CNC等;總線協(xié)議：CAN、PROFIBUS等;工業(yè)無線協(xié)議：WirelessHart、433等)，目前的網(wǎng)關(guān)以通訊協(xié)議為主，只有少部分廠家會考慮對下的總線協(xié)議以及無線協(xié)議，同時傳統(tǒng)的總線協(xié)議轉(zhuǎn)換也叫工業(yè)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)分不清楚。
2、具備對上(IT系統(tǒng))的協(xié)議對接能力，對上的通訊能力(以太網(wǎng)，WIFI，3G，4G，NB-IOT等)。
3、具備對上和對下私有協(xié)議二次開發(fā)能力。
4、具備數(shù)據(jù)緩存，本地計算(霧計算/邊緣計算)的能力。
具備這樣的能力才可以說是一個完善的網(wǎng)關(guān)，另一方面，工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用非常復(fù)雜，目前數(shù)據(jù)接入的成本又非常的高，往往造成業(yè)主想要上信息化系統(tǒng)的時候，接入成本就占到1半以上的費用。所以，網(wǎng)關(guān)廠家會根據(jù)市場大小去布局相應(yīng)的產(chǎn)品層次。不過，目前不管是國內(nèi)還是國外的網(wǎng)關(guān)廠家，都很難覆蓋所有的應(yīng)用，加上網(wǎng)關(guān)廠家對IT系統(tǒng)的對接協(xié)議，以及對接方式并不統(tǒng)一。造成現(xiàn)在接入成本仍然居高不下。大大影響了云和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。根據(jù)我多年的從業(yè)經(jīng)驗，理想的網(wǎng)關(guān)應(yīng)該具備以下幾種產(chǎn)品形態(tài)：
目前工業(yè)網(wǎng)關(guān)集中在第二種類型，也是目前可遇到需求最大的類型。而第一種類型和第三種類型目前市場并不明確，在某些行業(yè)已經(jīng)有非常強烈的需求，但是復(fù)制性不如第二種，所以目前較少有人開發(fā)。
同時第一種和第三種在選擇無線通訊協(xié)議(對上或者對下)的時候都有一定風(fēng)險，因為目前并不像第二種網(wǎng)關(guān)一般以3G，4G為主。理想的狀態(tài)是第一種網(wǎng)關(guān)以NB-IOT為對上協(xié)議，第三種選擇1-2種適合工業(yè)的對下的無線通訊協(xié)議(目前流程工業(yè)傾向于：Wireless Hart、433;離散工業(yè)暫時用WIFI替代：效果并不好)
做好這些還不足以成為一個優(yōu)秀的工業(yè)網(wǎng)關(guān)企業(yè)，目前網(wǎng)關(guān)和云端對接仍然成本很高，主要原因我認(rèn)為有以下幾點：
1、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場很大，很多做網(wǎng)關(guān)的也在窺視云的市場，一方面由于很多網(wǎng)關(guān)企業(yè)都是做組態(tài)出身，具備一定的軟件開發(fā)能力(雖然筆者不認(rèn)為他們有開發(fā)云的能力，不過目前市面上魚龍混雜，是個B/S的軟件就號稱云)，第二方面是目前云端缺乏強有力的企業(yè)，也缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
2、工業(yè)網(wǎng)關(guān)作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主要數(shù)據(jù)入口，往往在市場初期能夠更多的接觸需求，但是一旦解決數(shù)據(jù)接入以后，網(wǎng)關(guān)將不再重要，因為數(shù)據(jù)的價值需要云端的數(shù)據(jù)分享(通過核心關(guān)系軟件內(nèi)部分享與通過產(chǎn)業(yè)協(xié)作生態(tài)鏈分享)與數(shù)據(jù)挖掘才能夠最后體現(xiàn)。只是采集數(shù)據(jù)與看到數(shù)據(jù)的價值非常低。所以也有人經(jīng)常說，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的起點是數(shù)據(jù)監(jiān)控，而往往很多人認(rèn)為數(shù)據(jù)可以通過B/S的軟件就實現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)了。所以，這樣的情況對工業(yè)網(wǎng)關(guān)廠家來說未來被替代性是非常高的，另外由于和云端缺乏標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，往往網(wǎng)關(guān)廠家需要做一些云端的配置工具，這樣就造成每個網(wǎng)關(guān)廠家都希望自己開發(fā)一套云端中間件，造成目前對接成本與轉(zhuǎn)換成本居高不下。
所以，從未從事5年以上泛網(wǎng)關(guān)的市場人員，希望各大網(wǎng)關(guān)廠家多發(fā)揮服務(wù)化的思維(以客戶為中心)，如果你的網(wǎng)關(guān)定位于一個通用市場，那么就為下游做云和大數(shù)據(jù)的企業(yè)多考慮。因為通用市場一般以總成本最低為主要戰(zhàn)略手段，所以如何從解決方案的角度進一步降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成本，是做通用市場的企業(yè)必須考慮的。
最后，工業(yè)網(wǎng)關(guān)(或者泛網(wǎng)關(guān)：DTU、路由器和總線網(wǎng)關(guān)等)的市場直接可以反映目前中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平，同時作為從國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)概念才開始就投身到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的我來說，如果要看工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的發(fā)展，我認(rèn)為當(dāng)前階段看看國內(nèi)工業(yè)網(wǎng)關(guān)的發(fā)展即可對市場有一定判定。By the way，去年國內(nèi)做工業(yè)路由設(shè)備的映翰通業(yè)績實現(xiàn)50%以上的增長、研華剛剛耗資1億美元收購美國泛網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商B+B。毫無疑問，如果說08年-15年是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的探索階段，經(jīng)過以政府為主導(dǎo)的智能交通，智能電網(wǎng)等發(fā)展。在15年下半年以來，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在向以企業(yè)為主導(dǎo)的市場發(fā)展，工業(yè)網(wǎng)關(guān)承擔(dān)著穩(wěn)定采集數(shù)據(jù)，串聯(lián)信息化與自動化的橋梁作用。關(guān)注工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大家要先關(guān)注工業(yè)網(wǎng)關(guān)，云和大數(shù)據(jù)目前市場都相對薄弱。不過毫無疑問的是，未來是他們的，網(wǎng)關(guān)有自己的歷史使命。
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