行业进入高速发展期

一、工业互联网定义

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GE公司对工业互联网的定义

工业互联网(Industry Internet of Things/Industry Internet),是由美国通用电气公司(GE)在2012年提出的一个概念。根据GE的定义,工业互联网指的是将智能机器、高等分析以及企业的员工有机的组织起来的一个网络。通过将多维度的设备用通讯技术进行连接,可以创造一个能够监测、收集、交换、分析并最终拥有全新的新洞察力的系统。这些洞察将帮助商业更聪明、更快地成长。

GE预测,工业互联网市场的潜力远远超过消费者物联网市场,因为各行各业的公司都有可能从软件和数据分析中获得各种益处。到2020年,工业互联网的产值可达2250亿美元。GE认为,通过将机器对机器通讯、工业大数据分析、网络安全、人机交互、数据采集与监控系统结合,工业互联网可以将生产率提升到前所未有的高度。因此,能源公司、石化公司、制造业公司、医药公司、航空公司都将进行大规模地运营升级,并最终在财务报表上有积极表现。

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我国工业互联网产业联盟(AII)对工业互联网的定义

工业互联网产业联盟是在我国工业与信息化部指导下成立的。根据其发布的《工业互联网体系架构》,工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态,是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。

AII认为,工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人的网络互连为基础,通过对工业数据的深度感知,实时传输交换,快速计算处理及高级建模分析,实现智能控制、运营优化和生产组织方式的变革。

AII将工业互联网的业务需求从工业和互联网两个视角进行分析。从工业视角看,工业互联网主要表现为生产系统到商业系统的智能化;从互联网视角看,工业互联网主要表现为商业系统变革牵引生产系统的智能化。

工业互联网的重点在“网络”+“数据”+“安全”。其中,网络是基础,数据是核心,安全是保障。AII视网络为工业系统互联和工业数据交换的支撑基础,视数据为工业智能化的核心驱动,视安全为网络与数据在工业中应用安全的安全保障。AII认为,基于工业互联网的网络、数据与安全将构建工业智能化发展的三大闭环:

1、面向机器设备运行优化的闭环;

2、面向生产运营优化的闭环;

3、面向企业协同、用户交互与产品服务优化的闭环。

图1.工业互联网体系架构

AII认为,工业互联网将使得工业大数据得到广泛应用,并在状态描述、诊断分析、预测预警、辅助决策方面发挥较大作用,并在智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸等场景下发挥核心作用。

现阶段,工业互联网大部分还处于以“设备物联+分析”或“业务系统互联+分析”的初级应用阶段。未来将向深层次演进,在物联和平台全互通的基础上实现复杂的分析和优化,从而不断推动企业管理流程、组织和商业模式的创新。工业互联网的最终愿景是具备全社会资源承载与协同的能力,重组全产业主体和全局性要素,推动生产方式和组织架构变革。

未来,工业互联网将推动从生产过程、企业管理到产业统筹和产品管理四个范畴的应用场景:首先,工业互联网平台最直接地能对生产过程进行优化,通过采集和汇聚设备运行、工艺参数、质量检测、物料配送和进度管理等生产现场数据,通过分析和反馈来知道制造工艺、生产流程、质量控制、设备维护和能耗管理等具体生产环节的优化。另外,从企业运营管理角度,借助工业互联网可打通生产现场、企业管理和供应链数据,提升决策效率以实现更精准和透明的企业管理,包括供应链优化、生产管控一体化、企业决策等场景。更进一步,跨企业的协同将有望实现,工业互联网可在制造企业与外部需求、创新资源、互补生产能力上全面对接,推动包括设计、制造、供应和服务等一整套环节协同优化。其具体场景包括协同制造、制造能力交易与个性定制等。

从产品角度看,工业互联网也可以将产品设计、生产、运行和服务数据全面集成,在设计环节就实现可制造性预测,在使用环节实现高效管理,并通过生产与使用数据的反馈改进产品设计。具体场景包括产品溯源、产品和装备远程维护、产品设计反馈优化等。

图2. 未来工业互联网演化的主要场景

二、工业互联网产业链分析

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工业互联网产业链介绍工业互联网产业链介绍

从工业互联网的产业链层次来看,可以区分为三个从层次:

图3 .工业互联网的产业链层次分析

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技术基础设施:通信与传感控制设备需求是工业互联网发展的基础条件

为工业机器提供传感和控制设备是工业互联网的第一步。传感和控制设备的普及是工业互联网崛起的基础条件,如下几个因素其在工业机器主导的经济下合理地加以普及,并使机器和机器的交互更加智能化。

图4. 通信、传感和控制设备在工业中具备了大规模应用的条件

工业传感器:作为工业自动监测和自动控制的首要环节,将成为工业互联网中最重要的一环。因此,廉价而高效的传感器及相关应用将是实现工业互联网的核心基础。

通信设备及网络:从通信角度而言,工业互联网将以通信技术为通道,通过物联网的方式进行连接,并上升至云计算与大数据。在这其中,通信技术、连接物联网所需的硬件设备、云计算能力、大数据采集和分析能力等将是工业互联网中极为为重要的部分。而通信技术将是这一切的基础保障。

图5 .工业互联网的数字循环

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工业互联网运营平台:大数据云计算推动工业企业管理运营和决策的优化

工业互联网运营平台包括各种传统的网络系统所构建的平台,广义的定义包括部署在机组和网络中并广泛结合的工业传感和控制数据以及软件。随着越来越多的机器和设备加入了工业互联网,可以实现跨越整个机组和网络的传感和控制设备的协同效应。

工业互联网运营平台的实现将传统的分布式工业互联网体系变为集中式体系,同时通过智能的平台部署来有效地整合和管理这些广泛不熟的工业互联网节点。久而久之,不断扩大的平台使得整个机器组合加速学习,并将有助于企业做出最优决策。

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行业智能化应用与创新:人工智能带来的未来工业的必然趋势

当从智能设备和系统收集到了足够的信息来促进数据驱动型学习的时候,人工智能就发生作用了。工业互联网的这一要素对于应对越来越复杂且互联的机器、设备、机组和网络来说十分必要。考虑到可以大范围检测网络的设备或机组,运营商需要迅速做出成千上万的决定来保持系统的最佳性能。通过人为控制并逐步人工智能化的系统执行命令,可以将复杂性的挑战转移到数字系统从而克服这一复杂性。

这些功能将促进个人能力和组织能力的提升并快速提高工作效率。实现人工智能决策是工业互联网的长期远景。它作为工业互联网的基础是设备与系统以及知识相互汇集的顶点。这一设想,如果可以实现的话,那么将提高潜在的生产率,同时降低成本,规模堪比工业和互联网革命。面对大量的传感器以及通信模块在网络智能化中产生的海量数据,我们只有借助于人工智能技术。

三、工业互联网与智能制造

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工业互联网与智能制造的关系

智能制造是基于物联网、互联网、云计算、大数据等新一代IT技术,贯穿工业设计、生产、管理、服务等制造活动环节,具备深度信息自我感知、智能优化自我决策、精准控制自我执行等功能的先进制造过程、系统和模式的总称。智能制造的基本特征包括:以智能工厂作为载体、以生产关键制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础、以全面深度互联为支撑。

两者的关系:工业互联网是智能制造的关键基础。智能制造的最终实现主要依靠两个基础:工业制造技术和工业互联网。工业互联网是充分发挥工业装备、工艺和材料潜能,挺高生产效率、优化资源配置效率、创造差异化产品和实现服务增值的关键。

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工业互联网支撑制造业全流程智能化

工业互联网支撑制造业全流程智能化。工业互联网应用于企业生产,将带来四个方面的变革:

1、智能化生产,基于海量数据的建模分析,形成智能决策和动态优化,显著提升生产效率,降低生产成本;

2、网络化协同,借助网络整合分布于全球的设计、生产、供应链和销售资源,形成众包众创、协同制造等新模式,大幅度降低开发成本,缩短产品上市周期;

3、个性化定制,基于互联网用户个性化需求,通过灵活组织设计,制造资源和生产流程实现低成本、大规模定制;

4、服务化转型,通过对产品运行的实时监测,提供远程维护故障预测、性能改进等一系列服务,实现工业企业服务化转型。

图6. 互联网视角下的智能制造

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  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180413B19CTZ00?refer=cp_1026
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