簡介

　　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)麥姆斯咨詢報道，2015年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)市場規(guī)模為1137.1億美元，至2022年預計將達到1954.7億美元。IIoT已成為萬眾矚目的焦點，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)換為涵蓋供應鏈到車間、到運營、再到管理、甚至可能到潛在客戶的可操作信息，這是部署IIoT的關鍵挑戰(zhàn)。IIoT的發(fā)展類似我們看到的企業(yè)的“后臺應用”、“前臺應用”與商業(yè)智能的集成發(fā)展——數(shù)十年來點對點地進行定制化解決方案的搭建。

　　最初，設備與本地的數(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)管理的應用程序，通過這些程序可以跨多條生產(chǎn)線、多個車間以及其他連接到網(wǎng)絡的位置進行生產(chǎn)管理的優(yōu)化。隨著傳感器技術、網(wǎng)絡通信和計算能力的不斷提高，IoT(物聯(lián)網(wǎng))的預測經(jīng)濟回報價值出現(xiàn)快速增長，加快了它的發(fā)展速度。智能工廠是實現(xiàn)IoT和IIoT的最大回報領域之一。憑借已部署的數(shù)以萬計的傳感器、連接到互聯(lián)網(wǎng)的工廠，以及已經(jīng)以電子方式進行通信的供應商和客戶，這個行業(yè)為IIoT提供了絕佳的起點。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。

　　市場觀察

　　工業(yè)自動化在不久的將來會達到數(shù)十億美元的市場規(guī)模，因此大型工業(yè)自動化公司已紛紛進行大筆投資，將工業(yè)解決方案推向市場。根據(jù)2016年10月的Semicast Research報告，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(按營收)，但包括這三家公司在內(nèi)的15家領先OEM廠商合計僅占據(jù)了全球市場的1/3。

　　留意一下前15家IIoT工業(yè)自動化公司的總部位置，不難發(fā)現(xiàn)，唯一設在硅谷的公司是應用材料公司(Applied Materials)，其余大部分公司則分布在美國東海岸、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)自動化公司并非角逐IIoT市場的唯一實體。傳感器和執(zhí)行器供應商長期服務于工業(yè)自動化和監(jiān)控市場，一直居于IIoT市場的一線。隨著越來越多的計算和價值轉(zhuǎn)移到IIoT的邊緣，這類關鍵的傳感器和執(zhí)行器公司對實現(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)等領先的云服務供應商作為頗受認可的公司，致力于為該行業(yè)提供基礎架構(gòu)、業(yè)務流程和應用服務。在這方面，硅谷的代表企業(yè)是Google和VMWare。下圖顯示了領先的云服務供應商(按營收)。

　　圖：領先的云服務供應商

　　西門子的MindSphere工業(yè)云平臺采用云技術和快速擴展的互聯(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軟件平臺也連接著工業(yè)設備，對數(shù)據(jù)進行分析并且提供實時洞察。

　　IIoT與其具有更高知名度的姊妹解決方案IoT相似，即整個解決方案全部基于連通性。早在IoT之前，工廠機器便可彼此連接和互相通信的。隨著WiFi的普及，網(wǎng)關成為了IIoT的關鍵組成部分。事實上，許多智能傳感器本身就是網(wǎng)關。在這方面，硅谷的代表企業(yè)是思科(Cisco)。

　　工廠里機器對機器(M2M)通信(或者人機通信)是使用無線和蜂窩模塊及終端實現(xiàn)的。利用M2M技術可實現(xiàn)從工廠車間到公司內(nèi)眾多受眾的遠程測量、診斷、維護、監(jiān)控和報告。

　　IIoT領域的所有大型工業(yè)企業(yè)不僅與全球各家制造公司有著密切的關系，同時還擁有廣泛的領域知識。從全球各地的噴氣式發(fā)動機、海洋石油和天然氣鉆井平臺或制造工廠實時捕獲、分析數(shù)據(jù)并做出決策，其難度遠遠超過分析商務事務數(shù)據(jù)或跟蹤社交媒體帖子。該領域知識需要長期積累，不同領域之間差別極大，而且在業(yè)務分析和決策方面極具價值。

　　硅谷密切關注著IIoT領域和許多已經(jīng)躍躍欲試的競爭企業(yè)。下圖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：IIoT初創(chuàng)公司

　　面對初創(chuàng)公司的壓力，“業(yè)界大佬”也不敢掉以輕心。例如今年早些時候，西門子成立了一個名為“Next47”的獨立業(yè)務部門，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。此外，通用電氣發(fā)起了“Fastworks”計劃，目的是采取初創(chuàng)公司的模式加快實驗速度以及摒棄沒有吸引力的想法。

　　IIoT的回報

　　很顯然，工廠自動化能夠加快產(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(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傳感器和氣體流量閥。該系統(tǒng)僅用了5個月便收回了自身成本，并且可在20多年的時間內(nèi)保持271%的投資回報。而且，通過快速檢測和修復故障閥門，該解決方案每年還為他們節(jié)省了超過300萬美元的碳氫化合物排放損失。

　　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)機器上，降低了50%的生產(chǎn)成本并在6周內(nèi)就實現(xiàn)了投資回報。

　　一家半導體晶圓代工廠針對客戶的定制IC，部署了一套自動報價系統(tǒng)，在3個月內(nèi)實現(xiàn)了419%的投資回報率，并且每年節(jié)省超過400萬美元的成本。

　　前景展望

　　制造領域與信息技術、先進的IoT傳感器和分析技術的融合推動了智能工廠的誕生。一些公司正在著手打造完全自動化工廠。另一些公司著手開發(fā)能夠自動進行自我組裝的工廠機器和生產(chǎn)線，并將客戶訂單轉(zhuǎn)換為驅(qū)動機器配置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。還有一些公司則在探索虛擬現(xiàn)實、3D打印、機器人技術，以及利用與互聯(lián)網(wǎng)連接的廉價傳感器技術的智能方法。制造公司處于技術的前沿，因為其不斷對系統(tǒng)進行細小的改進，假以時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，這相當于全球3年的石油供應量。您認為這是否足以激勵石油公司參與IIoT的進程呢?

　　IoT與IIoT之間存在著模糊的界線。工廠自動化、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)是一個擁有巨大潛力的工業(yè)細分市場，將智能汽車部署到智能城市后，交通運輸市場看起來更像一個IIoT解決方案，并且蘊含著無窮無盡的市場、應用和機遇。

　　隨著更大規(guī)模的系統(tǒng)體系領域，開始采用硅谷的半導體和電子系統(tǒng)公司已運用幾十年的設計自動化解決方案和標準，設計自動化公司迎來了面向全新市場開發(fā)創(chuàng)新解決方案的難得機遇。