How Industrial IoT is
Transforming Manufacturing –Cognizant
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| 工業用 POE https://tw.mitscomponent.com/products_detail_240.htm |
來源： 中智科博產業研究院
通用電氣數位部表示，到2030年，全球工業物聯網總投資將達60萬億美元。通用電氣數位部和日立 Hitachi Insight Group不是工業物聯網的唯一參與方，他們專注於使工業物聯網，成為智慧環境的核心，在工業物聯網投資上更是一擲千金。
製造業巨頭紛紛斥資建設工業物聯網
至今，要向大眾推銷物聯網並不那麼容易，因為不是人人希望自家電器互通對話或交換訊息。不過，對於即將到來的聯網設備和機器時代，工業行業則垂涎欲滴。
未來十年，全球在工業物聯網上的投資，預計將達幾千億美元。製造巨頭包括德國福斯和日本日立公司，已經開始斥巨資進行專項研究，建立軟體平台，以最大程度上把握好發展機遇。
雖然消費者不希望聯網設備，洩漏自己的訊息，但對機器生成數據的採集、分析和解讀，是工業物聯網是否成功的關鍵所在。
近日，日立 Insight Group 副總裁 Greg Kinsey 在接受 ARC 的訪談中說道：「未來10 - 15年， 預計各個行業都會作相應投資，目的是利用工業企業，端對端價值鏈上的全部數據，比如，在航空和汽車製造業，對這些端對端價值鏈，進行整合和數位化的潛力仍然巨大。」
工業物聯網讓工業生產更智慧
日本人崇尚社會創新理念，也就是透過技術，全方位提高社會智慧程度，而製造業即是這個社會創新理念的完美起始點。
Kinsey 指出，日立公司把動態調度、智慧維護、生產品質劃分成需要大力改進的三塊領域，而這樣工業物聯網就可在製造行業內，實現上述創新。「動態調度就是減少或解決，每個製造過程發生的瓶頸問題。」
工業物聯網可以減少，設備發生故障的可能性，來自日立的 Kinsey 對此表示同意。他指出，如果可以預測到設備發生故障的時間，可大大降低停工期成本。
Kinsey 說：「工業企業的目的是賺錢，如果他們能夠改進客服方式，降低營運成本，將資本設備成本轉成營運成本，並提升生產品質， 那這就直接正中了他們的痛點。」
以一家工廠為例，這家工廠配備有 1930 年的老機器，也有安裝不到三個月的新機器。製造商可以利用現有 IT 系統，和專有軟體應用程序相銜接，而該應用程序同時，與數據源和可用機器相連。
「任何工業企業都有一個異構型設備環境，如配有電腦、APP軟體等，這是事實，而且有些還非常老舊」，Kinsey說。
工業物聯網的核心是設備
工業設備事關通用電氣公司的生計。在過去 150 年，始終把設備和機器，擺在第一位的想法，幫助了通用電氣贏得了良好聲譽。通用電氣始終堅信，設備的生命週期(從設備購買至設備退役)從一開始就可得到優化。
通用電氣數位部工業物聯網應用程序工程負責人 Vish Soaji 在接受 ARC 的採訪時說：「主要有三件事在發揮了重要的作用。即，機器學習、感測器採集數據、大數據分析」
通用電氣於 2012 年倡導「工業網路」，在無數場合聲稱，工業界已做好數位化的準備。作為領先的工業設備製造商，有必要重視 Soaji 建議的，將多個事項變成智慧、可用的環境。
如何改進設備性能，如何實現產出多而花費少？途徑之一就是在工具上進行投入，提高設備效率和生產力。比如，通用電氣數位部認為，其基於雲的 Predix 平台服務，和母公司當前所做的所有事項相符。
據華爾街日報報導，通用電氣今年計劃在軟體業務方面，投入 14 億美元，這充分顯示，通用電氣對新興市場的信心。
Soaji指出，物聯網最難之處在於，沒有人願意分享數據，而通用電氣無需擔心這一點。
通用電氣數位部表示，到 2030 年，工業物聯網總投資將達 60 萬億美元，這一預測是合理的，因為依靠大機器創造收益的行業部門數量龐大。
我們如何利用現有基礎設施？我們是否可以將現有基礎設施，轉變成某種數據採集和分析機制？對於後者，答案是肯定的。
比如發電廠，像渦輪機這樣的大型設備，需要持續高效地運行，這就意味著渦輪機，每天產生的數據極為重要，數據可幫助瞭解，機器發生故障的原因及訊號。
渦輪機一旦出現故障，就會損失巨大。如果設備可以透過聯網設備，進行即時分析，當數據異常時，即時查看收到警報，這樣的損失就可避免。
「工業物聯網的核心是設備，如飛機發動機、機車引擎、煉油廠等」，Soaji 說，「圍繞這些設備，我們有很多事情可做，延長設備使用壽命，在事故發生前做好預測分析。透過物聯網，我們還可準確預測，飛機引擎維護時間，無論是一個月還是一周。」
物聯網的工業價值潛力巨大
工業物聯網是一個大好機會，有助於在源頭上，提高工業和製造企業的效率。
據《投資者商業日報》報導，通用電氣數位總監人 Bill Ruh，在聖拉蒙廠區舉行的一次活動中，向投資者表示，未來四年工業網路市場價值可達 2250 億美元，其中軟體應程序市場價值為 1250 億美元。
未來三年，日立將投入 28 億美元，為客戶群提供預測性解決方案。Kinsey 表示，採用大數據和預測分析的工廠，日常營運中提高了 10% 的生產力。從事物的宏觀角度來說，10% 的提高看起來不算多，但這種效應最後會傳遞給終端消費者，而顯得意義重大。
目前消費者還未看到物聯網的價值所在，但對於工業界物聯網的潛力巨大。通用電氣數位部門，和日立 Insight Group 不是工業物聯網的唯一參與方，但他們專注於使工業物聯網，成為智慧環境的核心，讓人人都參與進來。
通用電氣數位部的 Soaji 說：「我認為時機剛剛好，從現在開始的十年內，你將看不到本地應用軟體，而是雲端應用軟體。我保證，所有事物都將與雲有關，都將與軟體有關，一切即將發生。
附加：工業物聯網關鍵技術和應用
儘管社會各界對感測網、物聯網、泛在網的概念眾說紛紜，但人們普遍認為，物聯網是指通過各類感測器，實現物與物、物與人、人與人之間，按需的資訊獲取、傳遞、儲存、認知、分析和使用。
物聯網的關鍵環節，可以歸納為全面感知、可靠傳送、智慧處理。
全面感知是指利用射頻辨識(RFID)、GPS、攝影機、感測器、感測器網路等感知、捕獲、測量的技術手段，隨時隨地對物體進行資訊採集和獲取。
可靠傳送是指，透過各種通信網路、網際網路隨時隨地進行可靠的資訊交互和共享。智慧處理是指對海量的跨部門、跨行業、跨地域的數據和資訊，進行分析處理，提升對實體世界、經濟社會各種活動的洞察力，實現智慧化的決策和控制。
相比互聯網具有的全球互聯互通的特徵，物聯網具有局域性和行業性特徵。
工業是物聯網應用的重要領域。具有環境感知能力的各類終端、基於泛在技術的計算模式、行動通信等不斷融入到工業生產的各個環節，可大幅提高製造效率，改善產品品質，降低產品成本和資源消耗，將傳統工業提升到智慧工業的新階段。
物聯網在工業領域的幾方面應用
從當前技術發展和應用前景來看，物聯網在工業領域的應用主要集中在以下幾個方面。
製造業供應鏈管理 物聯網應用於企業原材料採購、庫存、銷售等領域，透過完善和優化供應鏈管理體系，提高了供應鏈效率，降低了成本。
空中巴士(Airbus) 透過在供應鏈體系中，應用感測網路技術，建構了全球製造業中規模最大、效率最高的供應鏈體系。
生產過程工藝優化 物聯網技術的應用提高了生產線過程檢測、即時參數採集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水準。生產過程的智慧監控、智慧控制、智慧診斷、智慧決策、智慧維護水平不斷提高。
鋼鐵企業應用各種感測器和通信網路，在生產過程中，實現對加工產品的寬度、厚度、溫度的即時監控，從而提高了產品質量，優化了生產流程。
產品設備監控管理 各種感測技術與製造技術融合，實現了對產品設備操作使用記錄、設備故障診斷的遠端監控。
環保監測及能源管理 物聯網與環保設備的融合，實現了對工業生產過程中，產生的各種污染源及污染治理，各環節關鍵指標的即時監控。在重點排污企業排污口，安裝無線感測設備，不僅可以即時監測企業排污數據，而且可以遠端關閉排污口，防止突發性環境污染事故的發生。電信商已開始推廣，基於物聯網的污染治理即時監測解決方案。
物聯網與先進製造技術結合
與未來先進製造技術相結合，是物聯網應用的生命力所在。
物聯網是資訊通信技術發展的新一輪制高點，正在工業領域廣泛滲透和應用，並與未來先進製造技術相結合，形成新的智慧化的製造體系。這一製造體系仍在不斷發展和完善之中。概括起來，物聯網與先進製造技術的結合，主要體現在8個領域。
泛在感知網路技術 建立服務於智慧製造的泛在網路技術體系，為製造中的設計、設備、過程、管理和商務，提供無處不在的網路服務。目前，面向未來智慧製造的泛在網路技術發展還處於初始階段。
泛在製造資訊處理技術 建立以泛在資訊處理為基礎的新型製造模式，提升製造行業的整體實力和水準。目前，泛在資訊製造及泛在資訊處理尚處於概念和實驗階段，各國政府均將此列入國家發展計劃，大力推動實施。
虛擬現實技術 採用真 3D 顯示，與人機自然交互的方式，進行工業生產，進一步提高製造業的效率。目前，虛擬環境已經在許多重大工程領域，得到了廣泛的應用和研究。未來，虛擬現實技術的發展方向，是 3D 數位產品設計、數位產品生產過程仿真、真 3D 顯示和裝配維修等。
人機交互技術 感測技術、感測器網、工業無線網，以及新材料的發展，提高了人機交互的效率和水準。目前製造業處在一個資訊有限的時代，人要服從和服務於機器。隨著人機交互技術的不斷發展，我們將逐步進入，以泛在感知的資訊化，製造人機交互時代。
空間協同技術 空間協同技術的發展目標，是以泛在網路、人機交互、泛在資訊處理和製造系統整合為基礎，突破現有製造系統在資訊獲取、監控、控制、人機交互，和管理方面整合度差、協同能力弱的侷限，提高製造系統的敏捷性、適應性、高效性。
平行管理技術 未來的製造系統，將由某一個實際製造系統，和對應的一個或多個虛擬的人工製造系統所組成。平行管理技術就是要實現製造系統，與虛擬系統的有機融合，不斷提升企業認識，和預防非正常狀態的能力，提高企業的智慧決策，和應急管理水準。
電子商務技術 目前製造與商務過程，一體化特徵日趨明顯，整體呈現出縱向整合，和橫向聯合兩種趨勢。未來要建立健全先進製造業中的電子商務技術框架，發展電子商務，以提高製造企業在動態市場中的決策與適應能力，建構和諧、可持續發展的先進製造業。
系統整合製造技術 系統整合製造，是由智慧機器人和專家，共同組成的人機共存、協同合作的工業製造系統。它集自動化、整合化、網路化和智慧化於一身，使製造具有修正或重構自身結構和參數的能力，具有自組織和協調能力，可滿足瞬息萬變的市場需求，應對激烈的市場競爭。
工業物聯網關鍵技術問題
從整體上來看，物聯網還處於起步階段。物聯網在工業領域的大規模應用，還面臨一些關鍵技術問題，概括起來主要有以下幾個方面。
工業用感測器 工業用感測器是一種檢測裝置，能夠測量或感知特定物體的狀態和變化，並轉化為可傳輸、可處理、可儲存的電子信號或其他形式資訊。
工業用感測器是實現工業自動檢測，和自動控制的首要環節。在現代工業生產，尤其是自動化生產過程中，要用各種感測器，來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，並使產品達到最好的品質。
可以說，沒有眾多質優價廉的工業感測器，就沒有現代化工業生產體系。
工業無線網路技術 工業無線網路是一種由大量隨機分布的、具有即時感知，和自組織能力的感測器節點，組成的網狀(Mesh)網路，綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式資訊處理技術等，具有低耗自組、泛在協同、異構互連的特點。
工業無線網路技術，是繼現場總線之後，工業控制系統領域的又一熱點技術，是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用範圍的革命性技術，也是未來幾年工業自動化產品新的增長點，已經引起許多國家學術界和工業界的高度重視。
工業過程建模 沒有模型就不可能實施先進有效的控制，傳統的集中式、封閉式的仿真系統結構，已不能滿足現代工業發展的需要。工業過程建模是系統設計、分析、仿真和先進控制必不可少的基礎。
此外，物聯網在工業領域的大規模應用，還面臨工業整合服務代理總線技術、工業語義中間件平台等關鍵技術問題。
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找準工業領域關鍵環節的切入點
工業領域行業眾多，推進物聯網應用，必須堅持以業務驅動為主，找準工業領域關鍵環節的切入點。
當前，可在部分需求迫切、技術成熟、效益明顯、帶動性強的工業領域，圍繞關鍵環節開展物聯網的應用試點，催生和推進智慧工業的發展。
裝備製造業供應鏈管理 借助射頻辨識等物聯網技術，實現對裝備產品的數位化物流管理，推動上下游協作廠商，共同應用先進物流管理技術，建設一個相互支持的裝備製造現代物流群，提高整個供應鏈的協調性，實現現代物流與裝備製造的聯動發展。
食品安全追溯體系 發揮物聯網在貨物追蹤、辨識、查詢、訊息等方面的作用，推進物聯網技術在農業養殖、收購、屠宰、加工、運輸、銷售等各個環節的應用，實現對食品生產全過程關鍵資訊的採集和管理，保障食品安全追溯，實現對問題產品的準確召回。
石化設備智能測控 將物聯網技術推廣應用到石油勘探、開採、運輸等環節，建立油井生產智慧遠端測控系統，實現對石化生產設備的智慧測控和管理，促進化工企業的安全生產和科學管理。
煤礦安全生產管理 重點應用傳感器、無線射頻辨識、行動通信等技術實現水、火、頂板、瓦斯等煤礦重大危險源的辨識與監測，建設和完善安全監測網路系統，提升煤礦安全生產過程的監控，和應急響應水準。
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