簡(jiǎn)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(chǎng)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(yíng)、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(tái)應(yīng)用”、“前臺(tái)應(yīng)用”與商業(yè)智能的集成發(fā)展——數(shù)十年來點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地進(jìn)行定制化解決方案的搭建。

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(gè)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(cè)經(jīng)濟(jì)回報(bào)價(jià)值出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，加快了它的發(fā)展速度。智能工廠是實(shí)現(xiàn)IoT和IIoT的最大回報(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(gè)行業(yè)為IIoT提供了絕佳的起點(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(chǎng)觀察

工業(yè)自動(dòng)化在不久的將來會(huì)達(dá)到數(shù)十億美元的市場(chǎng)規(guī)模，因此大型工業(yè)自動(dòng)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(chǎng)。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）是全球最大的IIoT OEM廠商（按營(yíng)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(chǎng)的1/3。

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

留意一下前15家IIoT工業(yè)自動(dòng)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(guó)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(dòng)化公司并非角逐IIoT市場(chǎng)的唯一實(shí)體。傳感器和執(zhí)行器供應(yīng)商長(zhǎng)期服務(wù)于工業(yè)自動(dòng)化和監(jiān)控市場(chǎng)，一直居于IIoT市場(chǎng)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(duì)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(yíng)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(tái)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(tái)也連接著工業(yè)設(shè)備，對(duì)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(gè)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(duì)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(cè)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(shí)。從全球各地的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、海洋石油和天然氣鉆井平臺(tái)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(shí)需要長(zhǎng)期積累，不同領(lǐng)域之間差別極大，而且在業(yè)務(wù)分析和決策方面極具價(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(jìng)爭(zhēng)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(duì)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(cè)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(duì)客戶的定制IC，部署了一套自動(dòng)報(bào)價(jià)系統(tǒng)，在3個(gè)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(dòng)了智能工廠的誕生。一些公司正在著手打造完全自動(dòng)化工廠。另一些公司著手開發(fā)能夠自動(dòng)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(dòng)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?duì)系統(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(lì)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(dòng)化、商業(yè)樓宇和某些情況下的醫(yī)療保健完美地契合了工業(yè)定義。汽車制造業(yè)是一個(gè)擁有巨大潛力的工業(yè)細(xì)分市場(chǎng)，將智能汽車部署到智能城市后，交通運(yùn)輸市場(chǎng)看起來更像一個(gè)IIoT解決方案，并且蘊(yùn)含著無窮無盡的市場(chǎng)、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(dòng)化解決方案和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)自動(dòng)化公司迎來了面向全新市場(chǎng)開發(fā)創(chuàng)新解決方案的難得機(jī)遇。