導讀:隨著中國經濟發(fā)展的戰(zhàn)略轉型及中國制造2025、工業(yè)4.0概念的提出，制造業(yè)迎來了新的發(fā)展浪潮。在這個背景下，越來越多的傳統(tǒng)企業(yè)感受到了重重壓力，開啟了轉型與變革之路。對于制造企業(yè)而言，如何部署企業(yè)智能制造解決方案？如何建立企業(yè)自身特色的智能制造建設體系？如何規(guī)劃企業(yè)數(shù)字化轉型升級平臺？“SAP智造社區(qū)”精心撰寫了“制造業(yè)智能變革之道”系列主題文章，圍繞智能制造的關鍵技術，智能制造的核心解決方案以及各行業(yè)企業(yè)如何推進智能制造等方面，希望能給讀者帶來一絲啟發(fā)。

企業(yè)已掀起工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用熱潮

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)4.0的核心基礎，它是利用局部網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術，把傳感器、控制器、機器、人員和物品等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡，從而最大限度地提高機器效率以及整個工作的吞吐量。隨著智能制造戰(zhàn)略的持續(xù)推進以及企業(yè)轉型的逐漸深入，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)轉型中的應用價值愈發(fā)凸顯。企業(yè)已經清楚的認識到，要想實現(xiàn)智能化決策和自動化生產離不開人機物的全面互聯(lián)。當前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)熱潮遍布神州大地，已成為政府、制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司、物聯(lián)網(wǎng)公司、電信運營商、IT和自動化廠商等各方關注的焦點。

　　據(jù)IDC報告，2017年全球物聯(lián)網(wǎng)總體支出將同比增長16.7%，略高于8000億美元。報告預計，到2021年，全球物聯(lián)網(wǎng)支出將達到1.4萬億美元。其中包括企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)硬件、軟件、服務和網(wǎng)絡連接的投資。以不同行業(yè)來看，制造業(yè)和運輸業(yè)仍將是獲得投資最多的行業(yè)，分別為1830億和850億美元。

　　對大多數(shù)企業(yè)來說，盡管物聯(lián)網(wǎng)技術已經存在了數(shù)十年之久，但其應用范圍僅限于運營活動，數(shù)據(jù)的潛能沒有在企業(yè)中得到充分釋放。隨著連接技術、大數(shù)據(jù)管理、商務分析和云技術的發(fā)展，我們現(xiàn)在能夠將運營技術與信息技術融合在一起，打造更智能的機器，推動企業(yè)實現(xiàn)端到端數(shù)字化轉型。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術

圖1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構可分為四層，實體層包括各類智能產品及嵌入式軟件和芯片等；傳感層則是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，用于識別物體，采集信息，包括條碼、二維碼標簽和讀卡器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等；網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)的神經中樞和大腦，用于信息傳遞和處理，包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡、網(wǎng)絡管理中心和信息處理中心等；應用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”，即與行業(yè)專業(yè)技術及需求實現(xiàn)深度融合，最終實現(xiàn)行業(yè)智能化。在物聯(lián)網(wǎng)各層之間，信息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關鍵是物品的信息，包括在特定應用系統(tǒng)范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動態(tài)信息。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術則包括：

　　傳感器技術：信息的泛在化對工業(yè)的傳感器和傳感裝置提出了更高的要求。

　　微型化：元器件的微小型化，節(jié)約資源與能源。
　　智能化：自校準、自診斷、自學習、自決策、自適應和自組織等人工智能技術。
　　低功耗與能量獲取技術：電池供電，用陽光、風、溫度、振動。

　　通信技術：具體包括：調制與編碼技術、自適應跳頻技術、信道調度技術、通信協(xié)議多樣性、多標準有線及無線技術。

　　組網(wǎng)技術：網(wǎng)絡路由技術、互聯(lián)技術、共存技術、跨層設計與優(yōu)化技術。

　　網(wǎng)絡管理與基礎服務技術：低開銷高精度的時間同步技術、快速節(jié)點定位技術、實時網(wǎng)絡性能監(jiān)視與預警技術、工業(yè)數(shù)據(jù)的分布式管理技術。

　　安全技術：具體包括工業(yè)設備控制、網(wǎng)絡安全和數(shù)據(jù)安全，阻止非授權實體的識別、跟蹤和訪問，非集中式的認證和信任模型，能量高效的加密和數(shù)據(jù)保護，異構設備間的隱私保護技術。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的應用

　　近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術已經應用于各行業(yè)的生產流程以及制造業(yè)的產業(yè)結構調整中，促進各個工業(yè)企業(yè)在節(jié)能減排、提高生產效率、生產效益提升等方面的改善。在應用上，通過對物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)進行分析，可以幫助企業(yè)分析各類設備或產品的狀態(tài)，實現(xiàn)對異常狀態(tài)的預警或報警，從而實現(xiàn)預測性維護，避免非計劃停機；還有助于幫助企業(yè)改進產品性能、幫助企業(yè)降低能耗、保障安全等。

　　比如在哈雷戴維森的新制造工廠中，每臺機器都是互聯(lián)設備，每個變量都在不斷接受測量和分析。這樣，在機器出現(xiàn)故障之前，設備就能提供相關性能數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)實現(xiàn)預測性維護，從而最大限度地減少工作流中斷的情況。同時，制造系統(tǒng)在某個組件出現(xiàn)問題時，會向車間經理發(fā)送警報。哈雷戴維森甚至還能測量建筑內的溫度、濕度以及通風設備每分鐘的轉速 (PRM) ，他們會持續(xù)分析所有這些數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)有助于提高效率和產量的因素。

　　全球最大的空氣壓縮系統(tǒng)供應商之一凱撒空壓機公司通過物聯(lián)網(wǎng)的應用，實時監(jiān)控客戶壓縮空氣站中的各項參數(shù)，比如功耗、運營可用性與安全性以及壓縮空氣質量，并將它們與最小容許值和最大容許值進行比較。服務工程師無需拜訪客戶所在地，只需通過門戶就能分析上述實時數(shù)據(jù)，并進一步有針對性的制定維護策略，從而確保壓縮機持續(xù)高效運轉，降低運營風險，確保了客戶能夠實現(xiàn)可靠、高效的運營。公司也實現(xiàn)了從生產型制造向服務型制造的轉變。

　　此外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還可應用于優(yōu)化物流，通過對運輸車輛的數(shù)據(jù)采集，可以掌握車輛運行的位置，以及運輸貨品的狀態(tài)，實現(xiàn)制造商、第三方物流和貨主的信息交互，實現(xiàn)運輸資源的充分應用。還可以用于對污染物的監(jiān)控、對無人值守的設備、對石油管道的遠程監(jiān)控和故障診斷等。在消費品行業(yè)，也有很多基于物聯(lián)網(wǎng)的智能應用，例如智能家居。通過對各種設備的狀態(tài)監(jiān)控，還可以實現(xiàn)設備租賃和服務電商。

制造企業(yè)應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的注意點

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用可謂十分廣泛，市場的快速發(fā)展也促使更多的廠商投入這一新興市場的角逐，各種物聯(lián)網(wǎng)平臺陸續(xù)涌現(xiàn)，競爭異常激烈。因此企業(yè)在應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之前，首先要有清晰的認知，對各類物聯(lián)網(wǎng)平臺的開放性、集成能力、數(shù)據(jù)分析、行業(yè)應用功能進行深入比較。

　　采集哪些有價值的數(shù)據(jù)，如何采集、傳輸、存儲與分析？物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎，源于各種智能終端、傳感器和智能儀表，加上GPS定位和網(wǎng)絡傳輸?shù)墓δ苣K（WIFI、4G或ZigBee等）。低功耗的NB-IOT技術，為物聯(lián)網(wǎng)的普及應用帶來了巨大價值。企業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，需要明確究竟要采集哪些有價值的數(shù)據(jù)？采集頻率有多高？如何部署傳感器？是要傳輸所有狀態(tài)數(shù)據(jù)，還是只傳輸超出閾值的數(shù)據(jù)？海量數(shù)據(jù)如何存儲？是基于私有云還是公有云？物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析算法和數(shù)學模型是什么？數(shù)據(jù)如何分析與展現(xiàn)？數(shù)據(jù)異常的預警和處置方式？如何實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與企業(yè)業(yè)務流程的集成？

中小企業(yè)和大型企業(yè)進行物聯(lián)網(wǎng)應用的顯著差異。中小型制造企業(yè)進行物聯(lián)網(wǎng)應用，可以直接選擇基于公有云的物聯(lián)網(wǎng)平臺，相對比較容易。對于大型制造企業(yè)，則需要更加慎重地制定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用策略，考慮是否需要自己開發(fā)及運營物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果選擇自主開發(fā)或自主運營，就需要考慮與電信運營商、云平臺進行合作。

　　自主開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用還是利用物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺來開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。企業(yè)可以選擇物聯(lián)網(wǎng)的云服務，用物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺來構建物聯(lián)網(wǎng)應用，或者直接從底層開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用。相對而言，應用物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺來開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用，對于多數(shù)企業(yè)而言，是一個經濟有效的方式。

　　物聯(lián)網(wǎng)平臺功能和部署方式的差異化與選型。從部署方式來看，有些物聯(lián)網(wǎng)平臺的交付方式是公有云服務，有些物聯(lián)網(wǎng)平臺可以在企業(yè)內部部署，或者通過私有云方式部署。這也是企業(yè)進行物聯(lián)網(wǎng)平臺選型必須考慮的問題。

中國制造業(yè)加速擁抱云計算

　　隨著云計算各類技術的發(fā)展，以及傳統(tǒng)制造業(yè)面臨轉型升級帶來各類問題，這兩者之間的關系變得越來越緊密，制造業(yè)正在加速擁抱云計算。智能制造正成為制造業(yè)新的關鍵詞，而智能制造的成功推進，需要一系列的使能技術，云計算正是其中一項核心使能技術。云應用是智能制造領域很多深層次應用的必要條件，幫助制造企業(yè)加速從要素驅動向創(chuàng)新驅動轉變。