我們先來厘清一下這幾個詞的概念,區(qū)別和聯(lián)系!
一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有兩層意思,一是在企業(yè)內部實現(xiàn)工業(yè)設備(生產設備、物流裝備、能源計量、質量檢驗、車輛等)、信息系統(tǒng)、業(yè)務流程、企業(yè)的產品與服務、人員之間的互聯(lián),實現(xiàn)企業(yè)IT網(wǎng)絡與工控網(wǎng)絡的互聯(lián),實現(xiàn)從車間到決策層的縱向互聯(lián)。二是在企業(yè)間實現(xiàn)上下游企業(yè)(供應商、經銷商、客戶、合作伙伴)之間的橫向互聯(lián);從產品生命周期的維度,要實現(xiàn)產品從設計、制造到服役,再到報廢回收再利用整個生命周期的互聯(lián)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來更多的是關注在設計,研發(fā),制造,營銷和服務等方面,通過充分的融合,來提高整個工業(yè)系統(tǒng)和運行效率,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最重要的是實現(xiàn)企業(yè)信息的數(shù)字化。
隨著工業(yè)化與信息化的深入融合,企業(yè)內部對互聯(lián)互通的需求逐漸增加,通過接入網(wǎng)提高產品質量和運營效率的需求也越來越強烈,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應運而生。
二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(簡稱IIoT,Industrial Internet of Things ),指的是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)的應用。具體來說,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)服務的交叉網(wǎng)絡系統(tǒng),同時也是自動化與信息化深度融合的突破口。
物聯(lián)網(wǎng)(簡稱,InrnetofThings),通過各種信息傳感設備,如射頻識別技術、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術,實時采集任何需要連接、監(jiān)控、互動的物體或過程狀態(tài)信息,包含其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種基礎信息,通過互聯(lián)網(wǎng)形成相互交互的、可識別的、可共享的網(wǎng)絡,其目的是實現(xiàn)物與物、人與物在網(wǎng)絡上的連接,識別、管理和控制等,物聯(lián)網(wǎng)的信息是動態(tài)的,主要由物理機器生成。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正在逐步經歷以下四個階段:M2M、IIoT、IoT、Digital World。國內不同企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)化進程參差不齊,差別很大,也因此給我們物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者留出了較大的市場機會空間和至少五年的發(fā)展窗口。
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展四階段具體如下:
1.M2M,Machine to Machine,機器聯(lián)網(wǎng)
2.IIoT,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),擴展到云的機器對機器(M2M)的支持
3.IoT,物聯(lián)網(wǎng)(包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),商用物聯(lián)網(wǎng))
4.Digital World,數(shù)碼世界
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要經過點→線→面→體的發(fā)展過程一樣,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也會有一個不斷提升和擴大應用范圍的過程。需要逐步經歷數(shù)字化、信息化、智能化的階段。
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)
定義:工業(yè)大數(shù)據(jù)即工業(yè)數(shù)據(jù)的總和,分成三類,即企業(yè)信息化數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),以及外部跨界數(shù)據(jù)。
空間分布:不僅存在于企業(yè)內部,還存在于產業(yè)鏈和跨產業(yè)鏈的經營主體中,如SCM、CRM。
產生主體:人和機器。人產生的數(shù)據(jù)如:設計數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、產品數(shù)據(jù)。機器數(shù)據(jù)有生產設備(生產調度、質量控制與績效數(shù)據(jù))和工業(yè)產品(智能服務)
數(shù)據(jù)流動的視角來看,數(shù)字化解決了“有數(shù)據(jù)”的問題,網(wǎng)絡化解決了“能流動”的問題,智能化要解決數(shù)據(jù)“自動流動”的問題,即能夠把正確的數(shù)據(jù)在正確的時間以正確的方式傳遞給正確的人和機器,能夠把海量的工業(yè)數(shù)據(jù)轉化為信息,信息轉化為知識,知識轉化為科學決策,以應對和解決制造過程的復雜性和不確定性等問題。
1.本質特征:具有復雜動態(tài)系統(tǒng)特性。確定性是工業(yè)系統(tǒng)本身有效運行的基礎。應對不確定性的前提是感知信息、消除不確定性。
2. 4V特征:大規(guī)模(Volumn)、速度快(Velocity)、類型雜(Variety)、低質量(Veracity)。
所謂“大規(guī)?!?,就是指數(shù)據(jù)規(guī)模大,而且面臨著大規(guī)模增長。
所謂“速度快”,不僅是采集速度快,而且要求處理速度快。
所謂“類型雜”,就是復雜性,主要是指各種類型的碎片化、多維度工程數(shù)據(jù),包括設計制造階段的概念設計、詳細設計、制造工藝、包裝運輸?shù)雀黝悩I(yè)務數(shù)據(jù),以及服務保障階段的運行狀態(tài)、維修計劃、服務評價等類型數(shù)據(jù)。
所謂“低質量”,就是真實性(Veracity),相對于分析結果的高可靠性要求,工業(yè)大數(shù)據(jù)的真實性和質量比較低。
3.工業(yè)大數(shù)據(jù)新特征歸納為多模態(tài)、強關聯(lián)、高通量等。
“多模態(tài)”:工業(yè)大數(shù)據(jù)是工業(yè)系統(tǒng)在賽博空間的映像,必須反映工業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)化特征,必須要反映工業(yè)系統(tǒng)的各方面要素。數(shù)據(jù)記錄必須追求完整。
“強關聯(lián)”:工業(yè)數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)并不是數(shù)據(jù)字段的關聯(lián),其本質是物理對象之間和過程的語義關聯(lián)。1)產品部件之間的關聯(lián)。2)生產過程的數(shù)據(jù)關聯(lián)。3)產品生命周期不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)。4)不同學科不同專業(yè)的數(shù)據(jù)關聯(lián)。
“高通量”:嵌入了傳感器的智能互聯(lián)產品已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的重要標志。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)已成為工業(yè)大數(shù)據(jù)的主體。
4.應用特征歸納為跨尺度、協(xié)同性、多因素、因果性、強機理等幾個方面。(“跨尺度”、“協(xié)同性”主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)支撐工業(yè)企業(yè)的在線業(yè)務活動、推進業(yè)務智能化的過程中)。
“跨尺度”:工業(yè)4.0 強調的橫向、縱向、端到端集成,就是把不同空間、時間尺度的信息集成到一起。為此,需要綜合利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術。
“協(xié)同性”:工業(yè)系統(tǒng)強調系統(tǒng)的動態(tài)協(xié)同,工業(yè)大數(shù)據(jù)就要支持這個業(yè)務需求。我們進行信息集成的目的,是促成信息和數(shù)據(jù)的自動流動,加強信息感知能力、減少了決策者所面臨的不確定性,進而提升決策的科學性。
“多因素”是工業(yè)對象的特性(復雜的動態(tài)系統(tǒng))所決定的。
“因果性”源于工業(yè)系統(tǒng)對確定性的高度追求。為了把數(shù)據(jù)分析結果用于指導和優(yōu)化工業(yè)過程,其本身就要高度的可靠性。
“強機理”是獲得高可靠分析結果的保證。分析結果的可靠性體現(xiàn)在因果和可重復性,需要排除來自各方面的干擾。在數(shù)據(jù)維度較高的前提下,人們往往沒有足夠的數(shù)據(jù)用于甄別現(xiàn)象的真假。這時,領域中的機理知識實質上就起到了數(shù)據(jù)降維的作用,分析的結果必須能夠被領域的機理所解釋。
三、工業(yè)4.0
工業(yè)4.0是發(fā)展階段,本質是產業(yè)互聯(lián)網(wǎng),“互聯(lián)網(wǎng) 制造”的融合,核心是智能制造
1、工業(yè)4.0特征
互聯(lián):互聯(lián)工業(yè)4.0的核心是連接,要把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地聯(lián)系在一起。
數(shù)據(jù):工業(yè)4.0連接和產品數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、工業(yè)鏈數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、消費者數(shù)據(jù)。
集成:工業(yè)4.0將無處不在的、嵌入式中端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡。通過這個智能網(wǎng)絡,使人與人、人與機器、機器與機器、以及服務與服務之間,能夠形成一個互聯(lián),從而實現(xiàn)橫向、縱向和端到端的高度集成。
創(chuàng)新:工業(yè)4.0的實施過程是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程,制造技術、產品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新,將會層出不窮,從技術創(chuàng)新到產品創(chuàng)新,到模式創(chuàng)新,再到液態(tài)創(chuàng)新,最后到組織創(chuàng)新。
轉型:對于中國的傳統(tǒng)制造業(yè)而言,轉型實際上是從傳統(tǒng)的工廠,從2.0、3.0的工廠轉型到4.0的工廠,整個生產形態(tài)上,從大規(guī)模生產,轉向個性化定制。實際上整個生產的過程更加柔性化、個性化、定制化。工業(yè)4.0的技術支柱
2、工業(yè)4.0九大技術支柱
3、工業(yè)4.0背景下的公司發(fā)展類型
第一類是智能工廠,分為兩種,第一種是傳統(tǒng)的工廠轉型成智能工廠,第二種是一出生就是智能工廠;
第二類是解決方案公司,為制造業(yè)公司提供智能工廠頂層設計、轉型路徑圖、軟硬件一體化實施的工業(yè)4.0解決方案公司;
第三類是技術供應商,包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)絡安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算平臺、MES系統(tǒng)。
除這三類以外,虛擬現(xiàn)實、人工智能、知識工作自動化等技術供應商也會面臨巨大的發(fā)展前景。