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    什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?
    來源:電子產(chǎn)品世界 | 作者:inmitech | 發(fā)布時間: 2021-11-19 | 253 次瀏覽 | 分享到:
    IIoT之所以重要,是因為它有助于企業(yè)更快更好地做出決策,它帶來的變化也與許多企業(yè)正在進行的數(shù)字轉(zhuǎn)型項目密切相關(guān)。

    IIoT(Industrial Internet of Things)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的簡稱 —— 微型低成本傳感器和高帶寬無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),意味著當下只要有一定水平的數(shù)字智能,即使是最小的設(shè)備也可以連接起來。對它們進行監(jiān)控和跟蹤,共享它們的狀態(tài)數(shù)據(jù),并與其他設(shè)備進行通信。然后還可以收集和分析所有的這些數(shù)據(jù),來提高業(yè)務(wù)流程的效率。


    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202004/412555.htm


    IIoT之所以重要,是因為它有助于企業(yè)更快更好地做出決策,它帶來的變化也與許多企業(yè)正在進行的數(shù)字轉(zhuǎn)型項目密切相關(guān)。




    IIoT不應(yīng)該與消費者物聯(lián)網(wǎng)混淆,但是消費物聯(lián)網(wǎng)的核心理念與IIoT基本相同:使用傳感器和自動化來提高效率。


    根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),到2025年,與全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)量將達到138億,其中大中華區(qū)的連接數(shù)將達到41億,約占全球市場的1/3。與此同時,根據(jù)工業(yè)和信息技術(shù)部的數(shù)據(jù),中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場的年收入增長率約為25%,2018年超過3000億元人民幣。這表明物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正迎來一個快速發(fā)展的時期。


    IIoT的應(yīng)用


    如果把物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)行業(yè)里的應(yīng)用抽象出來,我們可以總結(jié)為四個層次:數(shù)據(jù)的采集與展示、基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析與管理、深度數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、工業(yè)控制。


    ?數(shù)據(jù)采集與展示:主要是將工業(yè)設(shè)備傳感器上采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)皆破脚_,并用可視化的方式將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來。


    ?基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析與管理:偏向于通用分析工具的階段,不涉及基于垂直領(lǐng)域深入行業(yè)知識的數(shù)據(jù)分析,基于云平臺采集到的設(shè)備數(shù)據(jù),并產(chǎn)生一些SaaS應(yīng)用,比如設(shè)備性能指標異常的告警、故障代碼查詢、故障原因的關(guān)聯(lián)分析等。基于這些數(shù)據(jù)分析結(jié)果,也會有一些通用的設(shè)備管理功能,像設(shè)備的開關(guān)機、調(diào)整狀態(tài)、遠程鎖機及解鎖等,這些管理應(yīng)用根據(jù)具體的領(lǐng)域需求而不同。


    ?深度數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用:深度的數(shù)據(jù)分析,則涉及到具體領(lǐng)域的行業(yè)知識,需要特定領(lǐng)域的行業(yè)專家來實施,具體根據(jù)設(shè)備的領(lǐng)域和特性建立數(shù)據(jù)分析模型。


    ?工業(yè)控制:工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的目的就是能對工業(yè)過程實施精準控制。基于前述傳感器數(shù)據(jù)的采集、展示、建模、分析、應(yīng)用等過程,在云端形成決策,并轉(zhuǎn)換成工業(yè)設(shè)備可以理解的控制指令,對工業(yè)設(shè)備進行操作,實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備資源之間的精準的信息交互和高效協(xié)作。


    工業(yè)領(lǐng)域包括眾多垂直行業(yè),每個行業(yè)的特性差異巨大,物聯(lián)網(wǎng)與每個行業(yè)的結(jié)合,也都要根據(jù)行業(yè)自身特性來調(diào)整。雖然目前主要是由大型企業(yè)采用,但隨著硬件和服務(wù)價格的下降,它可能會被更廣泛地采用。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用:


    智能化工廠


    借助機器學(xué)習(xí)的算法,再結(jié)合IIoT網(wǎng)絡(luò)從傳感器以及其他相關(guān)來源獲取實時以及歷史數(shù)據(jù),來對機器的各方面進行預(yù)測,從而保證機器的有效運轉(zhuǎn)和降低維修成本。還能能夠增強設(shè)施管理的有效性。制造設(shè)備容易磨損,也容易受到特定條件的影響。傳感器與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件相結(jié)合,可以監(jiān)測溫度、振動和其他可能導(dǎo)致低于最佳運行條件的因素。通過確保機器的特定工作環(huán)境,制造商可以節(jié)約能源,降低成本,消除機器停機時間,提高操作效率。


    此外,IIoT領(lǐng)導(dǎo)者正在將物聯(lián)網(wǎng)與分析相結(jié)合,以便持續(xù)監(jiān)控健康和安全的關(guān)鍵績效指標,以確保更好的工作環(huán)境。如果指標異常(比如工廠發(fā)生的事故數(shù)量),可以立即得到解決。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(包括智能攝像頭、智能傳感器和智能信標)還增強了員工和資產(chǎn)的安全性,從而為安全操作提供新的智能水平。


    物流與供應(yīng)鏈


    工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過使用連網(wǎng)設(shè)備來創(chuàng)建高度連接的供應(yīng)鏈“資產(chǎn)”,從而提高了貨物的端到端可見性,提供對實時供應(yīng)鏈信息的訪問。可以從一系列傳感器中檢索信息,包括GPS、溫度和濕度等。通過將工廠與供應(yīng)商連接起來,與供應(yīng)鏈相關(guān)的所有各方都可以追蹤相互依賴性,材料流動和制造周期時間。這些數(shù)據(jù)將有助于制造商預(yù)測問題,減少庫存和資本需求。


    作為一種新的制造技術(shù)的產(chǎn)物,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被許多業(yè)內(nèi)人士稱為物聯(lián)網(wǎng)時代的新入口。只要你能實現(xiàn)1%的效率提高,它就會產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟價值,1%就能神奇地進入一個巨大的經(jīng)濟體。


    "工業(yè)" 是當今科技最重要的趨勢之一。在計算和通信領(lǐng)域、工業(yè)和它的 "智能" 設(shè)備方面的創(chuàng)新融合,不僅會改變用戶與機器之間的交互,而且還會使機器相互接觸的方式更加革命性。


    IIoT將大大改變未來,不僅是對工業(yè)系統(tǒng),但也為許多人參與。如果我們能充分發(fā)揮工業(yè)的能力,很多人將有機會改善他們的職業(yè)生涯和生活水準,因為他們創(chuàng)造了無數(shù)的增值機會。


    IIoT的挑戰(zhàn)


    IIoT設(shè)備的使用壽命比消費品長得多。物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備執(zhí)行副總裁邁克·貝爾(Mike bell)估計,平均使用壽命為7至10年。即使超出了原來的規(guī)模和使用壽命,實現(xiàn)過程也很復(fù)雜。


    ?缺乏標準化:有多種不同的格式和技術(shù)可以滿足連接設(shè)備之間機器對機器通信的不同要求。物理層技術(shù)如Sigfox和ZigBee,以及軟件層如Weave和Iotivity,所有這些對于一個完全運行的IIoT環(huán)境來說都是必不可少的,它們必須是可互操作的。


    ?與傳統(tǒng)技術(shù)的集成:許多較舊的設(shè)備不是為現(xiàn)代IIoT技術(shù)提供清晰可讀的數(shù)據(jù)格式而設(shè)計的,因此,幾十年前的工廠控制器可能需要進行一些改造,才能與復(fù)雜的新IIoT基礎(chǔ)設(shè)施進行通信。


    ?安全問題:任何設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)通信控制,面對互聯(lián)網(wǎng)很容易被黑客攻擊,IIoT沒有辦法免除這一點。就像消費物聯(lián)網(wǎng)一樣,IIoT也有很多安全問題。想想Mirai僵尸網(wǎng)絡(luò)吧,是由安全性差的攝像頭和其他設(shè)備構(gòu)成的巨大DDoS武器。除了可能使用損壞的IIOT設(shè)備創(chuàng)建大型僵尸網(wǎng)絡(luò)外,還存在一個問題,即可以利用漏洞竊取網(wǎng)絡(luò)上的私有數(shù)據(jù),這是另一種攻擊手段。IIoT必須應(yīng)對這些擔憂,還要面對關(guān)鍵的國家基礎(chǔ)設(shè)施面臨網(wǎng)絡(luò)攻擊的風險。


    5G是IIoT的最佳拍檔


    IIoT仍主要處于試驗和試點階段,只有少數(shù)大型制造商進行了大量投資。隨著傳感器變得更小巧和廉價,特別是5G網(wǎng)絡(luò)更加普及后,5G大帶寬、低時延、廣覆蓋的特點,使得一些傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景在5G時代將成為可能,人們對IIoT的興趣可能會繼續(xù)增長。


    例如,在港口碼頭,鋼鐵吊臂在碼頭和船只之間轉(zhuǎn)移和裝載大型貨物,需要將時延、精度誤差降低最低,同時能夠第一時間察覺異常情況并在邊緣側(cè)迅速響應(yīng),這在過去只能是一種想象。又如,高溫高危的鋼鐵廠亟需實現(xiàn)無人操作,且能將上千度的鋼水瞬間精確傾倒,其時延需要低至數(shù)毫秒,這在4G時代也是天方夜譚。


    您可能會有疑問:既然上述場景對網(wǎng)絡(luò)時延和穩(wěn)定性提出如此嚴苛的要求,那么為什么不采用穩(wěn)定高速的有線方式?事實上,有線方式看似簡單易行,實則問題重重。因為有線網(wǎng)絡(luò)部署相對復(fù)雜,后續(xù)升級改造也涉及大量工作;而且有線網(wǎng)絡(luò)的使用是條件限制的,而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜多樣,有線網(wǎng)絡(luò)并非能夠布放到任何有需求的地方。相對而言,以5G為代表的無線網(wǎng)絡(luò)是更加經(jīng)濟高效的連接方式。


    工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備投入巨大,無論是機床、生產(chǎn)線,還是機械設(shè)備,生產(chǎn)過程中的故障導(dǎo)致的停工,往往會影響整條生產(chǎn)線,甚至整個產(chǎn)品交付周期。


    為確保穩(wěn)定性,工業(yè)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)還是以本地為主,部署大量的硬件和軟件系統(tǒng)。這一方面,導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)非常復(fù)雜投入巨大,另一方面,也限制了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。在消費者需求日新月異的今天,生產(chǎn)系統(tǒng)的更新跟不上消費者需求的變化,也會導(dǎo)致錯失很多新的機會。


    此外,當前的移動通信系統(tǒng)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用涉及并不深入,雖然4G在網(wǎng)速上已經(jīng)有很大的提升,能滿足用戶隨時觀看視頻的需求,但網(wǎng)絡(luò)的可靠性和時延都還有很大的提升空間,并不能滿足工業(yè)場景的要求。


    4G在工業(yè)場景的應(yīng)用,更多是在對實時性要求不高的場景里,作為數(shù)據(jù)上傳到云端的一種方式。比如工廠里的機床設(shè)備,每5-10秒鐘會采集一次數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)匯總一般會匯集到一個統(tǒng)一的終端,由終端通過4G發(fā)送到云平臺。


    工業(yè)領(lǐng)域?qū)νㄐ畔到y(tǒng)的這些需求,5G的技術(shù)標準可以很好的滿足,極低的時延,保證了工業(yè)領(lǐng)域?qū)崟r監(jiān)測和控制的要求;高可靠的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,確保了工業(yè)系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求;大帶寬則可以實現(xiàn)高清3D視頻,甚至AR的傳輸,在遠程操控領(lǐng)域大幅提高了操作精度。


    對于工業(yè)領(lǐng)域來說,高可靠低時延的通信系統(tǒng)可以說是至關(guān)重要。一直以來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用只能停留在表層的數(shù)據(jù)采集展示和由此延伸出來的一些管理功能,很難涉及到工業(yè)系統(tǒng)的控制等核心領(lǐng)域,其中通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和延時達不到要求是其中主要的制約因素。


    在研究機構(gòu)看來,IIoT的潛力不可限量。根據(jù)GSMA Intelligence發(fā)布的報告,未來電信行業(yè)5G與物聯(lián)網(wǎng)的市場機會更多依賴于企業(yè),而非個人用戶。從物聯(lián)網(wǎng)的角度來看,盡管目前消費電子產(chǎn)品和智能家居等場景是物聯(lián)網(wǎng)的主力,然而未來企業(yè)市場的潛力不可限量。從制造業(yè)到電力行業(yè),5G和物聯(lián)網(wǎng)將創(chuàng)造新的機會,滿足多種多樣的企業(yè)需求。


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