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对制造业领域物联网发展的深度思考

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供稿:中国工控网 2016/9/19 11:39:00

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  随着信息技术的高速发展和加速渗透,中国互联网的发展继PC互联网、移动互联网之后即将迎来物联网时代,并推动消费型互联网向生产型互联网、服务型互联网转型。物联网是工业4.0的核心技术之一,是推动先进制造技术发展、产品升级换代和新型制造模式应用的强大动力。当前,我国物联网发展刚刚起步,制造业智能化、服务化、绿色化的转型任务艰巨,制造业与物联网融合蕴藏着巨大能量和潜力。基于物联网的技术架构,赛迪顾问提出三点发展建议:在感知层,打好基础;在网络层,保障安全;在应用层,瞄准需求。

  物联网是继计算机、互联网之后信息技术发展的第三次浪潮,正成为新一轮工业革命的主要推手。从信息产业发展历程看,在消费服务领域,美国占据绝对优势地位,但在工业生产领域,正迎来群雄逐鹿的时代。德国已抢占先机,实施了以物联网为技术核心的工业4.0战略,中国也在奋起直追、精心谋划和推动,以“制造业与互联网深度融合”推进制造强国建设,成为不容小视的角逐力量!

  一、物联网时代悄然来临

  1994年4月20日,中国通过一条64k的国际专线实现了与世界互联网的全功能连接,正式开启了中国的互联网时代。22年来,中国互联网沿着“PC互联网→移动互联网→物联网”的进化方向,由小变大、由弱变强,网速越来越快,网民越来越活跃,“网罗”到的行业和事物也越来越复杂多样。

  物联网是新一代信息技术的重要组成部分,以数据的感知、传输和分析为核心。感知方面,随着RFID、GPS、传感器、激光扫描器等传感技术的发展,物联网的接入设备也变得多种多样,包括手表、眼镜、家电、汽车、机器等。传输方面,悄然兴起的5G具有低时延高可靠特征,为物联网提供了理想的、更高承载能力的人与物、人与人、物与物交互网络。分析及应用方面,传统产业的转型升级为物联网创造了广阔的应用场景,数字医疗、车联网、智慧能源、智能交通、食品溯源等领域潜力巨大。物联网的发展将推动消费型互联网向生产型互联网、服务型互联网转型,典型的模式是M2M(Man to Man、Man to Machine、Machine to Machine)等。

  二、物联网牵手制造业引领变革

  新一轮科技革命和产业变革正孕育兴起,各国纷纷抢占制造业竞争制高点,无论是德国的工业4.0、美国的工业互联网,还是“中国制造2025”,物联网都被当做核心技术之一。比如,德国工业4.0的基础是信息物理系统(CPS),通过3C(Communication、Computer、Control)技术的有机融合和深度协作,利用传感器、发送器、控制器等设备,将资源、信息、机器以及人紧密联系在一起,其实质就是物联网。再比如,GE是美国工业互联网的首倡者和推动者之一,其开发的Predix平台通过把各种工业设备接入云端,实现各类数据的标准化、规范化处理,并提供随时调取和分析的能力,这也是物联网。

  物联网与制造业的融合体现在三个层面:一是推动先进制造技术的发展,以物联网为代表的新一代信息技术与设计、加工、装配等传统制造技术的融合催生出计算机辅助设计、云制造、快速成型技术、虚拟制造等先进制造技术,提高了对动态多变市场的适应能力。二是推动产品的升级换代,将物联网技术植入产品,通过“云+端”模式,形成数控设备、智能产品,从根本上提高了产品的性能、功能和市场竞争力。三是推动新型制造模式的应用,促进制造业数字化、网络化、智能化发展,实现由生产型制造向服务型制造、由粗放制造向绿色制造、由传统制造向智能制造转变。

  物联网所具有的大规模资源调度能力、海量信息分析和处理能力,为制造业的未来打下了坚实的基础。将物联网应用于制造业的生产、运维、采购等环节中,可实现设备的远程监控和维护、产品的即时跟踪和反馈、供应链的信息共享和协同,从而大幅提高生产效率、产品质量和响应速度。物联网时代,越来越多的制造业企业以产需互动和价值增值为导向,将设备、产品、用户、服务集成到云端,通过数据串联起上下游合作伙伴和产品的全生命周期,使得智能制造“生态圈”不断扩大。例如,通用电气通过各种传感器,实时采集飞机发动机的运转情况、温度和耗油量等数据,实现航空发动机的在线维护,从制造公司向数据公司迈进;沈阳机床以i5智能机床为基础打造出i平台,搭建起“机床生态群”,通过融资租赁和回收再制造的方式,实现从生产制造商向工业服务商的转型。

  三、对制造业领域物联网发展的思考

  中国制造业发展很不平衡,走的是工业2.0补课、工业3.0普及、工业4.0示范的并联式发展道路。制造业领域物联网的发展也刚刚起步,正处在技术跟进、产品跟跑、模式跟随的初级阶段。从总体架构来看,物联网由感知层、网络层、应用层三部分构成,相应地,全面准确感知、高速安全传输、智能高效处理成为物联网发展的关键环节。

  (一)在感知层,打好基础

  感知层是物联网的“皮肤和五官”,承担着物体识别和信息采集工作。RFID、GPS、传感器等传感技术是感知层的核心,也是实现“万物互联”的基础。与消费服务领域相比,生产制造领域的环境具有特殊性(强腐蚀、高低温、电磁干扰等),这就对感知设备的性能、体积、材质等提出了更高的要求,以保证数据采集的高可靠性和强稳定性。目前,国内传感技术的发展水平与发达国家仍有较大差距,尤其是在高端产品市场,被国外高价产品长期控制和垄断,较大程度制约着我国制造领域物联网的发展。

  (二)在网络层,保障安全

  随着越来越多的终端接入物联网,对网络带宽和传输质量提出了更高的要求,网络世界的安全威胁也与日俱增。无处不在的传感器实时监控着汽车、飞机、生产设备、智能产品的“一举一动”,接入网络之后将数据上传到云端,进行信息交换和通信,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,小小的安全漏洞也可能造成不可估量的损失。例如,已有多家智能网联汽车因黑客攻击,导致汽车驾驶系统陷入瘫痪。人类是向往自由和崇尚秩序的,如何保证信息传输和存储的安全,不给黑客和其他网络犯罪分子进入企业网络以及窃取个人隐私留下可乘之机,是需要物联网系统开发者认真考虑的问题,也是制造业领域物联网发展的最大挑战。

  (三)在应用层,瞄准需求

  智能化、绿色化、服务化是制造业转型升级的三大方向,也是物联网与制造业的重要结合点和突破口。我国制造业门类众多、涉及面广,不同领域的传感器接口不一样,物联网标准也不统一。因此,物联网的发展必须要面向行业,以市场需求为牵引,找准切入点,选择转型升级迫切、技术标准成熟、发展潜力大、带动能力强的行业进行重点研究和示范应用,包括车联网、智能工厂、环保监测、能源管理、食品溯源等领域。例如,智能电网是起步较早、发展较快的物联网建设领域,将物联网技术应用在电子资产管理、电力设备状态监测、用电信息采集等方面,可以全面提高电力系统的智能化水平和可靠性程度,特别是在负荷预测、错峰用电、电动汽车管理信息化、分布式电源接入等方面有着巨大的潜力和发展空间。 

审核编辑(郑益文)
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