Spotlight on the Industrial Internet of Things (IIoT)
來源：资本实验室 作者：齐达
在當前，諸如5G，物聯網、邊緣計算、人工智慧、機器人、區塊鏈、增材製造和虛擬現實/增強現實等技術，正在加速融合到工業物聯網（Industrial Internet of Things，IIoT）的肥沃土壤中，並共同推動「第四次工業革命」或者說「工業4.0」的到來。
在這個勇敢的新世界中，由於感測器、數據網路和關鍵節點上的分析能力，供應鏈將具有端到端的透明度，而製造、農業、採礦、能源、運輸等各行業，都將為我們提供前所未有的清晰視角，去幫助我們不斷提升生產、分析、預測與維護水平。
最關鍵的是，在IIoT的推動下，曾經「傻大黑粗」的機器、設備及整個物理世界，將真正實現與數據和虛擬世界的融合。為此，我們看待世界的方式，與世界共處的方式，都將被完全改變。
近期，ZDNet發佈的一份研究報告，對IIoT市場生態進行了非常詳細的分析，涵蓋IIoT市場規模預測、企業對IIoT的部署動態、產業聯盟的合作、軟體平台的對比、各企業在IIoT市場的佈局，以及數位孿生對IIoT的重要價值等方面資訊。
研究顯示，縱觀全球，眾多企業已經從觀望走向行動，雖然目前許多IIoT專案項目，仍處於概念驗證或試驗階段，但有明顯的跡象顯示，其將在全面的生產部署中被廣泛採用，而與之相關的投資將迎來回報。
1.IIoT市場到底有多大？
鑒於IIoT核心技術和支持技術的快速發展，以及各種製造企業跟上數位化浪潮的迫切需求，IIoT市場正在快速成長。那麼，該市場的規模到底有多大，成長速度到底有多快？以下是相關機構提出的未來幾年預測：
Research＆Markets（2018年5月）
據Research＆Markets在2018年5月的預測，到2023年，IIoT市場規模將達到2140億美元。
預測認為，該市場主要的贏家，可能是足以控制工業4.0平台的公司，也就是那些能夠打通、聯合各種設備生產商，以及資訊和服務提供商的軟體層公司。在其平台上，其他公司可以建立起自己的產品或服務。
Markets＆Markets（2018年6月）
據Markets＆Markets在2018年6月的預測，2018年IIoT市場規模為640億美元，到2023年，該市場將成長到914億美元，年複合成長率為7.34%。
在具體細分領域方面，該報告指出，與智慧信標技術相關的IIoT市場，將在2018年至2023年間高速成長；製造業在2018年，將佔據IIoT市場的最大比率；農業IIoT市場，可能會在2018年至2023年間，以最高的年複合成長率成長；從區域來看，亞太地區的IIoT市場，在預測期內將以最高速度成長。
Zion Market Research（2018年7月）
據Zion Market Research在2018年7月的統計和預測，2017年IIoT市場規模為1458億美元，到2023年，該市場將成長到2321億美元，複合成長率為8.06%。
據該機構分析，預計攝影系統部門，將在預測期內以最高年複合成長率成長；在軟體領域，由於運輸和物流中，配電系統的使用增加，對配電系統的需求在一段時間內有所成長；由於在製造實踐中，採用了先進的機器人技術，和雲機器人技術，預計製造業IIoT市場將出現溫和成長。
IoT Analytics（2018年11月）
據IoT Analytics在2018年11月的預測，2018年IIoT市場規模為640億美元，到2023年，該市場將成長到3100億美元，複合成長率為37%。
該預測提出了9種破壞性趨勢，這些趨勢有可能從根本上，改變現有的工業網路架構、業務模式和技術堆棧。9種顛覆性趨勢中的3種，與傳統的5層自動化金字塔有關。其中一個趨勢是I/O和PLC硬體，繞過傳統的自動化金字塔，直接或透過工業網關連接到雲。
IDC（2019年1月）
據IDC數據，2019年IIoT市場規模將達到3290億美元，並預測2019年在物聯網解決方案上，花費最多的行業是離散製造業（1190億美元）、流程製造業（780億美元）、運輸業（710億美元）和公用事業（610億美元）
在上述機構中，IoT Analytics對全球IIoT市場規模的詳細預測如下：
圖表: IoT Analytics
整個IIoT市場將從2017年的470億美元，成長到2023年的3100億美元，年複合成長率高達37%。
其中，在IoT Analytics划出的12個應用場景中，高級數位產品開發，將成為市場規模最大的應用場景，而2018年和2023年之間，成長最快的將是增材製造（即工業規模3D列印）和增強操作。
圖表:IoT Analytics
該報告的主要作者Matthew Wopata認為：高級數位產品開發，將成為工業4.0技術的最大應用場景，因為企業正在使用增材製造、AR/VR和數位孿生技術，來降低產品開發成本，並縮短上市時間。
隨著製造商使用工業4.0技術，改進其營運關鍵績效指標，如OEE（整體設備效率），其他大型應用場景，例如數據驅動的品質控制，預測性維護、數據驅動的資產/工廠性能優化，將繼續受到歡迎。
工業4.0解決方案的主要供應商，非常關注客戶的痛點/用例，並確保從工業4.0解決方案中，產生的數據驅動的洞察力，帶來可衡量的改進和切實的投資回報率。
2.誰在部署IIoT？
根據工業物聯網軟體平台PTC，對其客戶的調查數據，美國公司對工業物聯網的採用率最高（45％），其次是EMEA（33％）和亞太地區（22％）。
從行業來看，部署IIoT解決方案的領先行業是工業產品（25％），其次是電子和高科技（23％），以及汽車行業（13％）。
圖表:PTC
報告認為：「這些行業引領著物聯網技術的變現，因為它們擁有複雜的製造和營運流程，以及高資本設備，可以從物聯網解決方案，和數據驅動的洞察中獲益，從而推動更具可持續性、彈性和高效的流程。」
調查發現，大多數採用IIoT的公司，都是規模較大的公司（58％的公司收入超過5億美元），三分之一（31％）是規模較小的公司，收入不到1億美元。
根據PTC的調查，IIoT的具體應用場景，包括製造/營運、服務、產品設計和IT等環節，前10個應用場景佔到總數的70%。
圖表:PTC
報告稱：「最主要的應用場景，是採用物聯網形成製造營運情報和營運資產監控。這些智慧的連接功能，可幫助產品製造商，提高產量和生產品質，並降低製造成本。」
IIoT部署會生成大量數據，因此需要決定最佳儲存，和分析數據的位置。
PTC報告指出，由於安全性和低延遲響應的需求，工廠和醫院可能會支持本地部署；而對於智慧城市，運輸或石油和天然氣行業，雲的可擴展性顯得更為重要。
根據PTC的調查數據，IIoT本地部署的數量，超過了雲部署的數量（62％對38％）。
總而言之，PTC表示:「物聯網不再是觀望中的技術。企業必須立即行動，要麼就會冒著落後的風險」，並指出：其調查中83％的IIoT採用者，計劃在12個月內，將其部署從概念驗證，擴大到完整規模的生產環境。
此外，國際海事衛星組織Inmarsat，在2018年也發佈了一份研究報告，著眼於農業，能源，海事，採礦和運輸行業的IIoT應用（其重點放在衛星連接作為支持技術的作用上）。
該項研究採訪了，來自多家機構的750名受訪者。據調查數據，近一半（46％）的企業，已經部署了IIoT解決方案，其中完全部署的達到21％，處於試用階段的達到25％。部署IIoT的主要驅動因素是資源效率，健康和安全的改善，以及對環境變化的監測。
數據:Inmarsat /圖表:ZDNet
調查顯示，採用IIoT的主要障礙首先是技能，其次是缺乏整廠輸出/現成解決方案，以及成本高於預期和安全性問題。其中，IIoT相關技能的缺乏包括安全性（56％），分析/數據科學（48％）和技術支持（42％）等方面。
在安全性方面，近三分之二（65％）的受訪者認為，外部網路攻擊、網路安全性差，和員工濫用數據，是最大的挑戰，而他們的IIoT防禦能力需要變得更強。
數據是基於IIoT實現轉型的關鍵。Inmarsat的受訪者將成本節約和效率、生產力監控以及健康、安全改進，列為當前與數據相關的問題。
展望未來，受訪者表示，更好的決策制訂，更高的內部數據可視性，以及更多的供應鏈洞察力，被視為重要的潛在利益。
調查還顯示，海事部門在其IIoT部署中，最重視衛星通信（Inmarsat的核心業務）。在受訪者使用的其他連接技術中，RFID和藍牙LE則處於領先。
Inmarsat的受訪者中有四分之一，希望在未來三年內，將超過10％的IT預算用於IIoT解決方案，他們還預計其投資將獲得良好回報：「預計到2023年，成本將降低10％，營業額將提高5％」。
數據:Inmarsat /圖表:ZDNet
為了評估IIoT解決方案的準備程度，Inmarsat就六個關鍵領域（採用，安全性，連接性，技能，數據和投資/ROI）對受訪者進行了評分，並將其劃分為不同類別（落後者，初學者，進步者和領導者）。結果顯示，海運和運輸部門在IIoT應用準備方面，處於領先地位，能源部門次之。
數據:Inmarsat /圖表:ZDNet
最近，Inmarsat宣佈與微軟達成合作協議，將前者的衛星通信網路，與後者的基於雲的Azure IoT Central平台相結合。無論在何處，IIoT基礎設施生成的數據，都將透過衛星，傳輸到Azure IoT Central進行分析。Inmarsat表示，該項合作將首先關注農業、採礦、運輸和物流行業的IIoT解決方案。
3.技術的匯聚與兩大聯盟的合體
目前，為推進IIoT的發展和落地應用，許多企業組建了與IIoT相關的行業組織。其中，最為知名的是工業網路聯盟（IIC）和開放霧聯盟（Open Fog Consortium）。
工業網路聯盟（IIC）的目標是在五個方面，加速工業網路的發展：（1）利用現有的和新創建的用例和測試平台，用於實際應用；（2）提供最佳實踐、參考架構、案例研究和標準要求；（3）影響網路和工業系統全球標準的發展；（4）以開放式論壇促進想法、實踐、經驗教訓和見解的分享和交流；（5）圍繞新的和創新的安全方法建立信心。
而開放霧聯盟的成立，旨在推進霧計算，解決與IoT、5G和AI應用相關的頻寬、延遲和通信挑戰，其目標是：「我們的努力將定義分布式計算、網路、儲存、控制與資源的架構，以支持物聯網邊緣的智慧，包括自主和自我感知的機器、設備和智慧實體。聯盟成員還將辨識和開發新的營運模式。最終，我們的工作將有助於實現和推動下一代物聯網。」
在2019年1月31日，上述兩個聯盟宣佈合併。
根據聯盟的合併聲明，「組織將在IIC的框架下，共同努力，推動工業網路的發展，包括開發和推廣行業指南，以及霧和邊緣計算的最佳實踐。」
可以說，兩個聯盟的合併標誌著多項技術，在IIoT領域的匯合和共同發展。
IoT Anaytics還列出了，其他與物聯網有關的重要機構，包括：Plattform Industrie 4.0、Labs Network Industrie 4.0、OPC基金會、工業數據空間協會、CyberValley of Baden Württemberg、物聯網技術開發和應用中心，以及Manufacturing USA。
4.IIoT軟體平台哪家強？
IIoT代表了運營技術（OT）和企業IT系統的融合，其潛在的好處是，改善資產管理和營運可視化。IIoT軟體平台，需要與企業系統相連接，以實現這些優勢，同時還需要保證運行的安全。
那麼，IIoT軟體平台又有著一個怎樣的競爭格局，各廠商又有著哪些各自的優勢？
Gartner在2018年5月發佈的第一個IIoT魔力象限，提出了「該產品必須，同時作為雲IIoT平台和本地部署」的要求。這引起了人們的關注，因為幾家擁有「與IIoT相關的重要品牌資產」的公司，包括Bosch，GE Digital，微軟，施耐德電氣和西門子公司，因缺乏本地部署部件而被排除在考慮之外。
Gartner解釋道：「IIoT平台的本地部署是形成信任的起源。」 此外，Gartner在該報告中，還提出了策略性規劃假設：到2020年，結合邊緣計算的本地物聯網（IoT）平台在工業物聯網（IIoT）分析技術中，將佔有高達60%的比重，如今這個比例不到10%。
正因為如此，在該魔力象限中，尚缺乏「挑戰者」和「領導者」，而PTC，SAP和日立公司被歸類為「遠見者」，IBM、Software AG等8家供應商，則被歸類為「利基型企業」。
圖表:Gartner
Gartner認為，PTC的優勢在於其產品在生命週期管理（PLM）、電腦輔助設計（CAD）和服務生命週路和傳統行業應用相結合的SAP客戶；日立Vantara的Lumada平台，則最適合涉及日立設備的工業環境。
另一家研究機構Forrester在2018年3季的研究報告，則與上述研究有所差別。
Forrester認為，IIoT軟體平台必須做好五件事：（1）在工業機械和數位系統之間建立聯繫；（2）保護物聯網設備和數據免受攻擊；（3）控制物聯網設備的配置、維護和操作；（4）將數據轉化為即時、相關的洞察力和行動；（5）創建應用程序並與企業系統整合。
Forrester還表示，IIOT的未來是公有雲：「關於提供與遠端位置連接的實際考慮，以及對新創雲計算提供商的安全性、功能和可信賴性的普遍懷疑，導致工業物聯網領域的早期進入者，投資建立自己的數據中心網路。
那些日子已經過去了。所有被評估的供應商，都保留了在私有數據中心部署的能力，但未來的方向很明確：他們和他們的客戶都會前往雲端。」
自Forrester於2016年首次評估物聯網平台，以來的其他變化，包括：現代API支持的用戶介面；分析，加上機器學習和人工智慧，作為核心組件；其他企業系統（ERP，CRM，服務台）的數據流量增加；數位孿生，結合增強現實；側重於預測性維護等用例的解決方案。
Forrester對15家供應商進行了評估，包括亞馬遜網路服務，Atos，博世，C3 IoT，思科，GE Digital，日立，IBM，微軟，甲骨文，PTC，SAP，施耐德電氣，西門子和Software AG。
根據上述公司目前可提供的產品、策略和市場佔有率，Forrester將IBM、C3 IoT、微軟、SAP和PTC列為工業物聯網軟體平台的領導者。
圖表：Forrester
根據Forrester的分析，IBM的Watson物聯網平台能提供「廣泛的分析，具有特定行業和服務的專業知識」；C3 IoT則將事務管理留給合作夥伴，並與分析區分開來；微軟的Azure IoT提供雲基礎設施支持，以及開發工具、高級分析、增強現實（HoloLens）和邊緣計算等更多功能；SAP的Leonardo圍繞物聯網，並兼顧機器學習、區塊鏈和大數據等，其他數位創新技術；PTC則融合了設備連接強度，與增強現實視覺。
5.群雄逐鹿的IIoT生態
基於廣闊的應用場景和強大的增長潛力，IIoT自然已經成為一個群雄逐鹿的市場。同時，眾多公司在競爭與協作中，共同參與著整個IIoT生態系統的搭建。
在IoT Analytics的《工業4.0與智慧製造2018-2023》報告中，該機構梳理出了超過300家，工業物聯網領域的產品和服務公司。
報告將這些公司分為「連接行業構建模組」供應商和「其他工業4.0支持技術」供應商兩大類。
圖表:IoT Analytics
其中，分析和連接硬體公司在「構建模組」類別中的數量最大，分別為50家和44家；而增材製造（工業3D列印）和AR/VR技術服務商，數量則在「支持技術」類別中數量領先。
數據: IoT Analytics / 圖表:ZDNet
在各細分領域中，代表性公司包括：微軟（托管）；微軟，通用電氣，PTC和西門子（IIoT平台）；Uptake（分析）；Nvidia（微晶片）；Festo（感測器）；HMS（連接硬體）；Claroty（網路安全）；埃森哲（系統整合）；通用電氣（增材製造）；Upskill（增強現實和虛擬現實）；ABB（協作機器人）；Cognex（連接機器視覺）；PINC（無人機）；Clearpath機器人（自動駕駛[物料運輸]車輛）。
6.數位孿生：重要的新興技術
如前所述，包括5G、邊緣計算、AI與分析、機器人、區塊鏈、增材製造和VR/AR等，許多新興技術，正在為IIoT解決方案的採用，創造合適的條件。
而除了上述技術，特別值得提及的是數位孿生，它可以被定義為，現實世界實體或流程的虛擬表示。借助數位孿生，透過在軟體中建模的實際「事物」，並提供即時感測器數據，工程師可以避免潛在問題的出現，並使用模擬技術來優化性能。
近年來，無論是產業界，還是媒體界，對數位孿生的關注度，都在不斷提高。在Gartner的2018年新興技術炒作週期曲線中，數位孿生已經處於「期望膨脹期的頂峰」。
英國創新組織Catapult透過對150名工程師的調查，發佈了一份關於數位孿生技術的報告，探討了沈浸式數位孿生的可行性，及其可能帶來的價值。
根據調查結果，受訪工程師認為數位孿生的前幾項關鍵組件，是實體資產、即時和離線數據集、3D表示和即時模擬。
數據:Catapult-Reboot Online / 圖表:Z
當涉及數位孿生在產品生命週期中的價值時，工程師認為該項技術在維護、維修、操作，以及製造流程中的應用價值最為重要，其次是模擬和品質控制環節。
數據:Catapult-Reboot Online / 圖表:
Reboot Online對該報告的數據進行了進一步分析，其董事總經理Naomi Aharony表示：「我們正處在一個技術快速發展的時代，而處在最前沿的正是數位孿生的興起和發展。」
Aharony還補充道：「由於該技術能夠覆蓋物理系統、流程或產品的整個生命週期，它為企業提供了強大的分析工具，可以全面評估關鍵績效指標，並提供有關可以在何處進行增強的見解。從長遠來看，從數位孿生獲得的經驗和建議，將為創新和成長帶來各種機會。」
