工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

連接未來的智能制造

隨著科技的不斷進(jìn)步和全球市場的快速發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet of Things，簡稱IIoT）正逐漸成為一個(gè)炙手可熱的話題。在工業(yè)制造領(lǐng)域，IIoT正在革新傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，為企業(yè)帶來了巨大的變革和發(fā)展機(jī)遇。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）代表了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用中的延伸和集成。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)關(guān)注機(jī)器對(duì)機(jī)器通信、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，幫助行業(yè)和企業(yè)提高運(yùn)營效率和可靠性。它涵蓋各種工業(yè)應(yīng)用，包括機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備和軟件定義的生產(chǎn)流程。

IIoT 的獨(dú)特之處在于其獨(dú)特的信息技術(shù) (IT) 和運(yùn)營技術(shù) (OT) 融合。OT 涉及網(wǎng)絡(luò)操作流程和工業(yè)控制系統(tǒng)，包括HMI、監(jiān)控、SCADA 系統(tǒng)、DCS 和PLC。這種綜合方法確保工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在重塑工業(yè)流程和促進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIOT)特點(diǎn)并非所有系統(tǒng)都可以歸類為IIoT。一般來說它們需要生成數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并產(chǎn)生具體的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。IIOT系統(tǒng)運(yùn)行基于分層結(jié)構(gòu)：

設(shè)備：系統(tǒng)的可見部分是設(shè)備: 傳感器、GPS 定位器、機(jī)器等等；網(wǎng)絡(luò)：在此之上是連接層，即通過云存儲(chǔ)或邊緣計(jì)算在這些設(shè)備和服務(wù)器之間建立的網(wǎng)絡(luò)；

服務(wù)：這些是分析收集的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行處理以提供特定服務(wù)的計(jì)算機(jī)，應(yīng)用程序；

內(nèi)容：這是與人類操作員的界面，可以是計(jì)算機(jī)、平板電腦，甚至是虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡等設(shè)備。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有什么好處

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)帶來了許多優(yōu)勢(shì)，以下是一些主要優(yōu)勢(shì)：

• 提高效率：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備和流程的自動(dòng)化和持續(xù)監(jiān)控。這提高了運(yùn)營效率，因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)允許數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
• 提高產(chǎn)量：IIoT 連接的制造流程可提高設(shè)備的利用率和性能。通過最大限度地提高機(jī)器效率并將員工從重復(fù)性任務(wù)中解放出來，可以提高生產(chǎn)能力。
• 減少錯(cuò)誤：工業(yè)運(yùn)營中的自動(dòng)化最大限度地減少了與人為相關(guān)的低效率，從而減少了產(chǎn)品缺陷。這可以提高客戶滿意度和品牌聲譽(yù)。
• 預(yù)測(cè)維護(hù)需求：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器通過分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)的模式和早期問題檢測(cè)來幫助實(shí)施預(yù)測(cè)維護(hù)策略。這種主動(dòng)方法可以防止資產(chǎn)故障、降低成本并最大限度地減少停機(jī)時(shí)間。
• 增強(qiáng)工人安全：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器監(jiān)控員工和工作場所安全，有助于打造更安全的工作環(huán)境。如果發(fā)生事故，集成安全系統(tǒng)可以觸發(fā)警報(bào)和采取行動(dòng)，確?？焖夙憫?yīng)并為未來的預(yù)防提供見解。
• 節(jié)省能源成本：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以持續(xù)監(jiān)控和優(yōu)化能源消耗，從而揭示效率低下的情況并節(jié)省成本。這延伸到調(diào)節(jié)溫度、用水量、濕度和照明等因素。
• 改善現(xiàn)場服務(wù)和客戶體驗(yàn)：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以通過提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和見解來增強(qiáng)現(xiàn)場服務(wù)。這可以改善客戶體驗(yàn)，因?yàn)楣究梢蕴峁└咝У姆?wù)并及時(shí)響應(yīng)客戶需求。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以涵蓋各個(gè)領(lǐng)域，如智能工廠、智能物流、智能能源等。在智能工廠中，IIoT可以通過連接生產(chǎn)線上的各個(gè)設(shè)備和機(jī)器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)警，提高生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。在智能物流中，IIoT可以通過追蹤和監(jiān)控貨物的位置和狀態(tài)，提供更準(zhǔn)確的物流信息和更高效的物流管理。在智能能源中，IIoT可以通過智能電表和能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化，提高能源利用效率和降低能源消耗。

• 設(shè)備監(jiān)測(cè)與維護(hù)：通過安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)收集工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測(cè)、維護(hù)計(jì)劃優(yōu)化，提高設(shè)備的可靠性和生命周期管理。
• 生產(chǎn)過程優(yōu)化：通過連接生產(chǎn)線上的傳感器和設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，如溫度、濕度、壓力等。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化和調(diào)整，提高生產(chǎn)效率、降低能耗、減少廢品率。
• 資源管理與節(jié)能：通過監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源、水資源等的監(jiān)測(cè)和管理。通過分析數(shù)據(jù)，可以識(shí)別能源浪費(fèi)和資源浪費(fèi)的問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行節(jié)能和資源管理，降低生產(chǎn)成本和環(huán)境影響。
• 質(zhì)量控制與追溯：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。通過在產(chǎn)品上添加傳感器和標(biāo)簽，并與生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯，快速發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和客戶滿意度。
• 5. 物流與供應(yīng)鏈管理：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流和供應(yīng)鏈過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。通過連接運(yùn)輸工具、倉庫和庫存系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流過程的實(shí)時(shí)追蹤和調(diào)度，提高物流效率和準(zhǔn)確性，降低運(yùn)輸成本。

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實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的5大挑戰(zhàn)

01.未明確目的和范圍

一些決策者之所以覺得本企業(yè)必須采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為競爭對(duì)手已經(jīng)這樣做了，自己顯然不應(yīng)該落后。這可以是實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的眾多因素之一，但不應(yīng)當(dāng)成為主要的因素。相反，組織的決策者應(yīng)該仔細(xì)考慮，他們想要通過利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)什么，以及這項(xiàng)技術(shù)將如何幫助他們?cè)诂F(xiàn)有環(huán)境中揚(yáng)長避短。

首先，圈定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施范圍是非常重要的。我們需要考慮：在初始化的實(shí)施階段，是否只會(huì)與單個(gè)機(jī)器設(shè)備、或某個(gè)部門相關(guān)？提前弄清楚這一點(diǎn)，不但有益于控制預(yù)算，而且能夠確保實(shí)施團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人都能夠?qū)π枰獔?zhí)行的內(nèi)容，持有一致性的認(rèn)識(shí)。

只有大家都去關(guān)注在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施后，具體能夠給企業(yè)帶來哪些改進(jìn)，那么他們才有動(dòng)力去努力解決可能出現(xiàn)的設(shè)備故障，或通過智能化的數(shù)據(jù)收集，更安全地改進(jìn)運(yùn)行環(huán)境。

02.遇到數(shù)據(jù)相關(guān)問題

消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集潛力，通常比與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備更受限制。例如，某個(gè)房主只能使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，去收集關(guān)于其住宅的有限數(shù)據(jù)。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)則可以橫跨全球各地的站點(diǎn)，在任何給定的時(shí)間，從成百上千臺(tái)設(shè)備處收集豐富的數(shù)據(jù)。

這也就是為什么我們常說工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施，與數(shù)據(jù)的收集有著密切的關(guān)系。畢竟決策者可能會(huì)因?yàn)椴淮_定該如何有效地處理各個(gè)來源的信息，而無法做出準(zhǔn)確的判斷。因此，只有了解需要收集的、最為相關(guān)的數(shù)據(jù)，才能了解公司希望通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)要具體實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。也就是說，他們往往需要先設(shè)定目標(biāo)，然后找出與這些里程碑相關(guān)的數(shù)據(jù)類型。例如，如果貴企業(yè)的實(shí)施目標(biāo)是減少每年設(shè)備故障的次數(shù)，那么在這種情況下，企業(yè)決策者就可能需要有關(guān)機(jī)器溫度、異常振動(dòng)模式、以及總體運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)參數(shù)。

同時(shí)，我們還必須確保收集和使用的數(shù)據(jù)具有盡可能高的質(zhì)量。試想，如果出現(xiàn)了信息重復(fù)、或數(shù)據(jù)有誤等情況，那么工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施過程就會(huì)導(dǎo)致工作量的翻倍，甚至起到誤導(dǎo)性的作用。

03.需要維護(hù)已連接的基礎(chǔ)設(shè)施的安全性

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的廣闊連接性，擴(kuò)大了潛在網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊范圍。由于使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的公司可以在整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施中連接到各種設(shè)備，因此我們很容易想象到其受到在線攻擊后所造成的嚴(yán)重破壞。

因此，當(dāng)涉及到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建和改進(jìn)時(shí)，我們需要通過諸如滲透測(cè)試等方式，發(fā)現(xiàn)黑客可能利用到的基礎(chǔ)設(shè)施的某個(gè)漏洞，以及可能獲得的訪問權(quán)限。當(dāng)然，除了外部威脅，我們也需要提防內(nèi)部人員可能帶來的危害。例如，由某個(gè)員工在點(diǎn)擊、甚至回復(fù)了釣魚郵件后，所引發(fā)的威脅。

根據(jù)Barracuda公司2022年的一份報(bào)告顯示：有72%的組織在其公司內(nèi)已實(shí)施了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)加安全運(yùn)營”的技術(shù)形式。不過，更令人擔(dān)憂的是，有93%的企業(yè)在其工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全相關(guān)項(xiàng)目中遭遇到了失敗。而且，只有49%的受訪組織能夠自行處理與安全有關(guān)的更新。這意味著其安全措施可能面臨著過時(shí)的窘境。

有許多專家認(rèn)為，區(qū)塊鏈技術(shù)是許多行業(yè)的顛覆性利器。它能夠?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)在一個(gè)數(shù)字化的、不可更改的分類帳上，有助于確保基本數(shù)據(jù)的透明度，同時(shí)也能夠防止篡改。因此，業(yè)界紛紛將區(qū)塊鏈視為改進(jìn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全態(tài)勢(shì)的關(guān)鍵要素，用它來更加便利地管理和保持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全。

同時(shí)，負(fù)責(zé)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的人員，也應(yīng)該定期進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全審查，并根據(jù)審查的結(jié)果，來及時(shí)向組織中的決策層展示工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)施過程中的安全態(tài)勢(shì)，以及需要在哪些方面有所改進(jìn)。

04.遇到可擴(kuò)展性困難

可擴(kuò)展性是專業(yè)人員在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方面可能面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)。2022年，Bain在對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)決策者的調(diào)查中獲悉到：在實(shí)施了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)中，真正能夠按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性的不到60%。

受訪者普遍認(rèn)為有三個(gè)主要因素，導(dǎo)致了他們無法擴(kuò)展自己的項(xiàng)目：

• 集成工作過于復(fù)雜，且需要過多的投入
• 相關(guān)的供應(yīng)商無法支持?jǐn)U展
• 項(xiàng)目生命周期的支持成本過高，難以說服利益相關(guān)方

該研究給出了兩項(xiàng)建議：

• 硬件可以幫助縮小那些阻礙企業(yè)決策者進(jìn)行擴(kuò)展的差距
• 項(xiàng)目參與者對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目要有長遠(yuǎn)的眼光

有些人可能只會(huì)考慮到該如何實(shí)現(xiàn)最初的概念性驗(yàn)證（proof of concept）。這實(shí)際上只是項(xiàng)目的一個(gè)起點(diǎn)。若想實(shí)現(xiàn)最終項(xiàng)目可擴(kuò)展性，他們還需要盡早地進(jìn)行規(guī)劃，以及做好全盤的考慮，為項(xiàng)目后期預(yù)留下開放性的定義與準(zhǔn)備。

05.應(yīng)對(duì)資源短缺問題

一個(gè)不爭的事實(shí)是，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的各個(gè)階段，我們會(huì)經(jīng)常遇到缺乏必要的資源的窘境。而且此類狀況比人們想象的還要普遍。Inmarsat曾在全球范圍內(nèi)開展過一項(xiàng)調(diào)查，其中有37%的受訪者認(rèn)為自己沒有足夠的內(nèi)部資源，可用于手頭的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。更具體地說，該群體中有50%的受訪者曾表示，他們沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)安全人才。此外，有49%的公司需要更多的數(shù)據(jù)科學(xué)和分析領(lǐng)域的人才。而32%的公司則表示，他們擁有將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)完全融入其商業(yè)戰(zhàn)略所需的高管、以及專業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)知識(shí)。