物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的應用(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對實現(xiàn)智能制造的意義)

根據(jù)《2017年工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書》的定義，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things, IIoT)是通過工業(yè)資源的網(wǎng)絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，實現(xiàn)制造原料的靈活配合、制造過程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應，達到資源的高效利用，從而構建服務驅動型的新工業(yè)生態(tài)體系。

物聯(lián)網(wǎng)卡在工業(yè)制造業(yè)領域的應用豐富，包括設備制造、石化、金屬冶煉及加工、食品飲料、服裝等。但其主要應用方面集中在制造業(yè)供應鏈管理、生產過程工藝優(yōu)化、產品設備監(jiān)控管理、環(huán)保監(jiān)測及能源管理等方面。

企業(yè)之間的競爭逐步演變成生態(tài)的競爭，越來越多的工業(yè)技術設備將依靠互聯(lián)互通提升效率，只有跨界融合才能激發(fā)創(chuàng)新活力，積極迎接新工業(yè)的挑戰(zhàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術的引進需求將與日俱增。

一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展拐點

1.政策利好

美國于2013年出臺《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡初步設計》。2014年， ATT、 Cisco、 GE、 IBM、 Intel 聯(lián)合成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，推動美國工業(yè)領域的物聯(lián)網(wǎng)應用。日本制定了《2030年新產業(yè)結構展望》，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為重點進一步探索工業(yè)新模式。我國對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的政策支持力度不斷提升。2016年頒布《物聯(lián)網(wǎng) "十三五"規(guī)劃》，則明確了物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)十三五的發(fā)展目標。2017年十九大報告中提到推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深融合，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中的應用在政策支持下已迎來蓬勃發(fā)展時期。

2.發(fā)展阻礙減弱

成本降低+技術成熟+安全保障：在物聯(lián)網(wǎng)卡技術方面的發(fā)展正持續(xù)加速，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、工業(yè)大數(shù)據(jù)的技術成熟，通過技術手段分析和預測設備故障成為可能，安全保障也會提升。

3.工業(yè)發(fā)展的安全保障

經(jīng)濟增長減速時代，開源不如節(jié)流，工廠成本主要發(fā)生在人、機器、原材料上。備件、人工、能源、折舊等工廠自己無法高效管理的業(yè)務，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)服務形式打破和重構，提高效率并保障了安全，形成萬億級別的工業(yè)服務市場。

4.自動化與控制為主導的智能工廠正在發(fā)展

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)鏈包括設備制造商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商、平臺供應商等。第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0)的興起以及數(shù)字世界和物理世界的融合——包括信息技術和運營技術——正使供應鏈轉型加快步伐。

霍尼韋爾總經(jīng)理涂贇認為：構建智能工廠，需要結合數(shù)據(jù)分析，推動生產流程自動化，形成全面的客戶訂單拉動協(xié)作型生產。實現(xiàn)數(shù)字化供應網(wǎng)絡的轉型，制造企業(yè)需具備多方面的能力：推動企業(yè)運作的眾多運營系統(tǒng)間橫向整合的能力;互聯(lián)制造系統(tǒng)間垂直整合的能力;以及整個價值鏈端到端、全面整合的能力。

采用并實施智能工廠解決方案看起來十分復雜，甚至難以實現(xiàn)。然而，在技術領域迅猛發(fā)展和未來趨勢快速演變的環(huán)境下，制造企業(yè)要想保持市場競爭力或顛覆市場競爭格局，向彈性更強、適應性更強的生產系統(tǒng)轉變幾乎勢在必行。制造企業(yè)須從大處著眼，充分考慮各種可能，從小處著手進行流程方式的可控調整，并迅速推廣擴大運營，逐步達成智能工廠的建設愿景，實現(xiàn)效益提升。

二、建設智能工廠需考慮的四方面

1.數(shù)據(jù)與算法

要實現(xiàn)智能工廠的有效運作，制造企業(yè)應當采用適當?shù)姆绞匠掷m(xù)創(chuàng)建和收集數(shù)據(jù)流，管理和儲存產生的大量信息，并通過多種較為復雜的方式分析數(shù)據(jù)，且基于數(shù)據(jù)采取相應行動。智能工廠內部數(shù)據(jù)可以多種形式存在，且用途廣泛，例如與環(huán)境狀況相關的離散信息，包括濕度、溫度或污染物。

要建立更加成熟的智能工廠，所收集的數(shù)據(jù)集可能會隨著時間的推移涉及越來越多的流程。例如，如果要對某一次實踐結果加以利用，就需要收集和分析一組數(shù)據(jù)集。而如果要對更多的實踐結果加以利用或從某一次實踐操作上升至整個行業(yè)，就需要收集和分析更多不同的數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)類型(結構化相對非結構化)，還需考慮數(shù)據(jù)分析和存儲，以及數(shù)據(jù)管理能力。

數(shù)據(jù)也代表數(shù)字孿生，這是高度成熟的智能工廠結構具備的特征。數(shù)字孿生通過數(shù)字化形式， 以較高的水平呈現(xiàn)某對象或流程過去及當前的行為。數(shù)字孿生需針對生產、環(huán)境和產品情況持續(xù)開展實際的數(shù)據(jù)測量。基于強大的處理能力，數(shù)字孿生可從產品或系統(tǒng)情況中獲取重要信息，反映現(xiàn)實世界中設計與流程的變化。

2.技術

智能工廠的有效運作有賴于各類資產的相互關聯(lián)和中央控制系統(tǒng)的集中控制。工廠資產即工廠設備，如原料處理系統(tǒng)、工具、泵、閥門等。制造執(zhí)行系統(tǒng)或數(shù)字化供應網(wǎng)絡堆棧均屬中央控制系統(tǒng)。數(shù)字化供應網(wǎng)絡堆棧是一個多層次集成樞紐，是全面獲取智能工廠和廣泛的數(shù)字化供應網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的唯一入口。該系統(tǒng)通過收集和綜合信息，為決策制定提供支持。

但各企業(yè)也需考慮其他技術，包括交易和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)卡以及分析平臺，同時也應當考慮邊緣加工和云存儲等需求。這就需要企業(yè)運用工業(yè)4.0時代所特有的各類數(shù)字化和物理技術——包括分析技術、增材制造、機器人技術、高性能計算、人工智能、認知技術、高級材料以及增強現(xiàn)實——將不同資產和設備關聯(lián)起來，對數(shù)據(jù)加以處理，實現(xiàn)經(jīng)營活動的數(shù)字化。

3.流程與管理

智能工廠最重要的特征之一是其自優(yōu)化、自適應以及生產過程自動化的能力。該特征能夠從根本上改變傳統(tǒng)流程和管理模式。自主系統(tǒng)能夠在沒有人工參與的情況下制定并實施許多決策，并在諸多情況下將制定決策的責任從人工轉移到了機器，或者說僅由少數(shù)人制定決策。
此外，智能工廠的互聯(lián)范圍也將有可能擴展到工廠以外，工廠與供應商、客戶以及其他工廠的關聯(lián)度將進一步增強。該等類型的協(xié)作也可能會引發(fā)新的流程和管理模式問題。隨著對工廠更加深入和全面的了解，以及生產和供應網(wǎng)絡的擴大，制造企業(yè)也可能面臨各種不同的新問題。企業(yè)可能需要考慮和重新設計決策制定流程，以適應新的轉變。

4.人員

智能工廠并不一定都會成為“黑燈工廠”，人員仍將是工廠運營的關鍵。但智能工廠可能會在運營以及信息技術/運營技術組織架構方面發(fā)生重大變化，導致人員職位出現(xiàn)變動，從而適應新的流程和功能。正如前文所說，一些職位由于可能被機器人(物理和邏輯)、流程自動化以及人工智能取代，因此已沒有存在的必要。而其他一些職位的功能可能會因虛擬/增強現(xiàn)實以及數(shù)據(jù)可視化等新技術的加持而得以增強。

人員和流程管理變革離不開靈活、適當?shù)淖兏锕芾矸桨?。組織變革管理將對采用智能工廠解決方案發(fā)揮重要作用。員工能夠保持積極的工作狀態(tài)，相信自己能夠通過所在職位創(chuàng)造更大價值;工廠能夠采取創(chuàng)新的招聘方式，并且重視跨部門職位，這都是打造成功智能工廠的必備條件。

綜上所述在物聯(lián)網(wǎng)卡背景下智能工廠解決方案迎來了全新的發(fā)展機遇，對于工廠而言，在相同的能耗與工時下，智能化的機器能夠完成的工作更加豐富，物聯(lián)網(wǎng)認為這也意味著工廠的生產效率將得到大幅度提升，通過物聯(lián)網(wǎng)卡對設備數(shù)據(jù)進行傳輸，使工廠設備管理更具靈活性及互聯(lián)性。

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