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2019年7月24日 星期三

How Industrial IoT is 
Transforming Manufacturing –Cognizant

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。
  
科寶電子官網 www.cop-security.com

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。
  
工業排污即時監控 在化工、輕工等部分高污染行業,支持其智慧排污監控系統的建立與完善,實現智慧排污自動監控裝置、水質數據監控裝置、水質參數檢測儀等設備的整合應用,對重點排污監控企業實行即時監測、自動報警,遠端關閉排污口,防止突發性環境污染事故的發生。389160909

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