簡介

工業(yè)4.0、智能工廠1.0和制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是旨在加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)發(fā)展的行業(yè)舉措。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，2015年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)市場規(guī)模為1137.1億美元，至2022年預(yù)計(jì)將達(dá)到1954.7億美元。IIoT已成為萬眾矚目的焦點(diǎn)，幾乎所有企業(yè)都希望從中分得一杯羹。將大量工廠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為涵蓋供應(yīng)鏈到車間、到運(yùn)營、再到管理、甚至可能到潛在客戶的可操作信息，這是部署IIoT的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。IIoT的發(fā)展類似我們看到的企業(yè)的“后臺應(yīng)用”、“前臺應(yīng)用”與商業(yè)智能的集成發(fā)展——數(shù)十年來點(diǎn)對點(diǎn)地進(jìn)行定制化解決方案的搭建。

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最初，設(shè)備與本地的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)相連接，且聰明的工廠管理人員找到了利用這些數(shù)據(jù)來更有效地管理車間的方法。隨著制造業(yè)的復(fù)雜程度日益提高，人們開發(fā)了專業(yè)軟件來支持一類生產(chǎn)管理的應(yīng)用程序，通過這些程序可以跨多條生產(chǎn)線、多個車間以及其他連接到網(wǎng)絡(luò)的位置進(jìn)行生產(chǎn)管理的優(yōu)化。隨著傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信和計(jì)算能力的不斷提高，IoT(物聯(lián)網(wǎng))的預(yù)測經(jīng)濟(jì)回報(bào)價(jià)值出現(xiàn)快速增長，加快了它的發(fā)展速度。智能工廠是實(shí)現(xiàn)IoT和IIoT的***回報(bào)領(lǐng)域之一。憑借已部署的數(shù)以萬計(jì)的傳感器、連接到互聯(lián)網(wǎng)的工廠，以及已經(jīng)以電子方式進(jìn)行通信的供應(yīng)商和客戶，這個行業(yè)為IIoT提供了***的起點(diǎn)。但與軟件和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不同，IIoT的卓越中心并非根植于硅谷。

市場觀察

工業(yè)自動化在不久的將來會達(dá)到數(shù)十億美元的市場規(guī)模，因此大型工業(yè)自動化公司已紛紛進(jìn)行大筆投資，將工業(yè)解決方案推向市場。根據(jù)2016年10月的Semicast Research報(bào)告，通用電氣(General Electric)、西門子(Siemens)和聯(lián)合科技(United Technologies)是全球***的IIoT OEM廠商(按營收)，但包括這三家公司在內(nèi)的15家領(lǐng)先OEM廠商合計(jì)僅占據(jù)了全球市場的1/3。

表1：2015年全球前15家IIoT OEM廠商市場份額統(tǒng)計(jì)

留意一下前15家IIoT工業(yè)自動化公司的總部位置，不難發(fā)現(xiàn)，唯一設(shè)在硅谷的公司是應(yīng)用材料公司(Applied Materials)，其余大部分公司則分布在美國東海岸、歐洲以及日本。

企業(yè)用于控制車間或工廠的工業(yè)軟件包括分布式控制系統(tǒng)、人機(jī)界面以及監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)。

大型工業(yè)自動化公司并非角逐IIoT市場的唯一實(shí)體。傳感器和執(zhí)行器供應(yīng)商長期服務(wù)于工業(yè)自動化和監(jiān)控市場，一直居于IIoT市場的一線。隨著越來越多的計(jì)算和價(jià)值轉(zhuǎn)移到IIoT的邊緣，這類關(guān)鍵的傳感器和執(zhí)行器公司對實(shí)現(xiàn)智能工廠而言變得愈發(fā)重要。在這方面，硅谷的代表企業(yè)是惠普(HP)和安華高科技(Avago)。

亞馬遜(Amazon)和谷歌(Google)等領(lǐng)先的云服務(wù)供應(yīng)商作為頗受認(rèn)可的公司，致力于為該行業(yè)提供基礎(chǔ)架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用服務(wù)。在這方面，硅谷的代表企業(yè)是Google和VMWare。圖5顯示了領(lǐng)先的云服務(wù)供應(yīng)商(按營收)。

圖5：領(lǐng)先的云服務(wù)供應(yīng)商

西門子的MindSphere工業(yè)云平臺采用云技術(shù)和快速擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)連接，可收集和分析大量工廠數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和仿真提高資產(chǎn)管理和能源效率。同樣，通用電氣的Predix軟件平臺也連接著工業(yè)設(shè)備，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并且提供實(shí)時(shí)洞察。

IIoT與其具有更高知名度的姊妹解決方案IoT相似，即整個解決方案全部基于連通性。早在IoT之前，工廠機(jī)器便可彼此連接和互相通信的。隨著WiFi的普及，網(wǎng)關(guān)成為了IIoT的關(guān)鍵組成部分。事實(shí)上，許多智能傳感器本身就是網(wǎng)關(guān)。在這方面，硅谷的代表企業(yè)是思科(Cisco)。

工廠里機(jī)器對機(jī)器(M2M)通信(或者人機(jī)通信)是使用無線和蜂窩模塊及終端實(shí)現(xiàn)的。利用M2M技術(shù)可實(shí)現(xiàn)從工廠車間到公司內(nèi)眾多受眾的遠(yuǎn)程測量、診斷、維護(hù)、監(jiān)控和報(bào)告。

IIoT領(lǐng)域的所有大型工業(yè)企業(yè)不僅與全球各家制造公司有著密切的關(guān)系，同時(shí)還擁有廣泛的領(lǐng)域知識。從全球各地的噴氣式發(fā)動機(jī)、海洋石油和天然氣鉆井平臺或制造工廠實(shí)時(shí)捕獲、分析數(shù)據(jù)并做出決策，其難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過分析商務(wù)事務(wù)數(shù)據(jù)或跟蹤社交媒體帖子。該領(lǐng)域知識需要長期積累，不同領(lǐng)域之間差別極大，而且在業(yè)務(wù)分析和決策方面***價(jià)值。

硅谷密切關(guān)注著IIoT領(lǐng)域和許多已經(jīng)躍躍欲試的競爭企業(yè)。圖8顯示了硅谷和全球范圍內(nèi)已經(jīng)在積極提供解決方案的初創(chuàng)公司。

圖8：IIoT初創(chuàng)公司

面對初創(chuàng)公司的壓力，“業(yè)界大佬”也不敢掉以輕心。例如今年早些時(shí)候，西門子成立了一個名為“Next47”的獨(dú)立業(yè)務(wù)部門，旨在加大力度孵化顛覆性的創(chuàng)意，以及加速開發(fā)新技術(shù)。此外，通用電氣發(fā)起了“Fastworks”計(jì)劃，目的是采取初創(chuàng)公司的模式加快實(shí)驗(yàn)速度以及摒棄沒有吸引力的想法。

IIoT的回報(bào)

很顯然，工廠自動化能夠加快產(chǎn)品的上市速度并降低產(chǎn)品成本，但企業(yè)必須基于投資回報(bào)(ROI)期來做出IIoT決策。其中一種方法是研究相似行業(yè)的公共案例分析。例如：

• 一家酸奶公司部署了一條全自動生產(chǎn)線，產(chǎn)量增加了300%，成本降低了30%，并且減少了95%的產(chǎn)品損失。
• 一家煉油廠在火炬煙囪中安裝了無線聲學(xué)傳感器和氣體流量閥。該系統(tǒng)僅用了5個月便收回了自身成本，并且可在20多年的時(shí)間內(nèi)保持271%的投資回報(bào)。而且，通過快速檢測和修復(fù)故障閥門，該解決方案每年還為他們節(jié)省了超過300萬美元的碳?xì)浠衔锱欧艙p失。
• 一家制造消毒凝膠的公司通過將數(shù)據(jù)分析解決方案添加到他們網(wǎng)聯(lián)的生產(chǎn)機(jī)器上，降低了50%的生產(chǎn)成本并在6周內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了投資回報(bào)。
• 一家半導(dǎo)體晶圓代工廠針對客戶的定制IC，部署了一套自動報(bào)價(jià)系統(tǒng)，在3個月內(nèi)實(shí)現(xiàn)了419%的投資回報(bào)率，并且每年節(jié)省超過400萬美元的成本。

前景展望

制造領(lǐng)域與信息技術(shù)、先進(jìn)的IoT傳感器和分析技術(shù)的融合推動了智能工廠的誕生。一些公司正在著手打造完全自動化工廠。另一些公司著手開發(fā)能夠自動進(jìn)行自我組裝的工廠機(jī)器和生產(chǎn)線，并將客戶訂單轉(zhuǎn)換為驅(qū)動機(jī)器配置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。還有一些公司則在探索虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印、機(jī)器人技術(shù)，以及利用與互聯(lián)網(wǎng)連接的廉價(jià)傳感器技術(shù)的智能方法。制造公司處于技術(shù)的前沿，因?yàn)槠洳粩鄬ο到y(tǒng)進(jìn)行細(xì)小的改進(jìn)，假以時(shí)日也能累積可觀的成本節(jié)省。我們來看看石油行業(yè)提供的一組令人驚嘆的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：利用IIoT解決方案將現(xiàn)有油井資產(chǎn)的生產(chǎn)率提高1%，就能將全球的石油產(chǎn)量增加800億桶，這相當(dāng)于全球3年的石油供應(yīng)量。您認(rèn)為這是否足以激勵石油公司參與IIoT的進(jìn)程呢?

IoT與IIoT之間存在著模糊的界線。工廠自動化、商業(yè)樓宇和某些情況下的醫(yī)療保健***地契合了工業(yè)定義。汽車制造業(yè)是一個擁有巨大潛力的工業(yè)細(xì)分市場，將智能汽車部署到智能城市后，交通運(yùn)輸市場看起來更像一個IIoT解決方案，并且蘊(yùn)含著無窮無盡的市場、應(yīng)用和機(jī)遇。

隨著更大規(guī)模的系統(tǒng)體系領(lǐng)域，開始采用硅谷的半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)公司已運(yùn)用幾十年的設(shè)計(jì)自動化解決方案和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)自動化公司迎來了面向全新市場開發(fā)創(chuàng)新解決方案的難得機(jī)遇。