工业4.0

工业4.0来临!未来20年,工业物联网如何颠覆工场运作?

2025China.cn   >2019年05月17日

  制作商咱咱们正纷纷转向工业物联网(IIoT),以提高工场效力并防止机械出现故障,但网络平安和延迟等成就仍然存在。

  可以或许预想,未来的制作过程几乎是不必要人为干预的。但对付大多数制作商来说,未来仍然遥遥无期。

  虽然一些较新的工场是高度主动化的,但在完全数字化之前,全体制作过程另有很长的路要走。

  根据精益制作偏向(以全体设备效力或OEE衡量),世界级制作工场的产能占其实践上所能到达的产能的85%。然而,一样平常的工场只能到达约60%,这意味着在临盆力方面存在弘大的改良空间。

  工业4.0在未来二十年的成熟,将首先必要基本的数字化。之后,这种数字化可以或许或许转化为预测性的掩护和真正的预测智能。

  在工业物联网的影响下,制作过程会如何变更?未来会是什么样子?制定过程中会面对什么障碍?

  数字化过程耗时也耗财

  大型本钱货物已经睁开成为“按小时计算”的商业情势,可以或许或许包管正常运行光阴。如今,在制功课中,按小时(或基于机能的条约)的功率相当普遍,分外是在半导体、航空航天和国防等关键任务领域。

  该模子几乎确保了制作商追求有助于提高效力的数字解决计划。

  这个设法主意可以或许或许追溯到20世纪60年月,其时GE航空、劳斯莱斯推栈莸扰缙发动机制作商开端向客户咱咱们兜售其产品的“发射运作寿命”,而不是一次性的发动机出售。推动光阴推动发动机制作商专一于高利润掩护和数字平台。如今,GE勉励追踪其发动机的每个细节,因为它只要在发动机正常工作时能力获得报酬。

  尽管包管了正常运行光阴,但机械的统统者必要卖力优化应用(就像购买喷气发动机的航空公司仍必要充足利用它咱咱们一样)。

  简而言之,工场统统者仍然“拥有”机械链之间的输入效力,这意味着提高效力不只会落在机械统统者身上,还会落在制作商身上。

  如果没有对每个细节停止数字化,效力就无法晋升。然而,要制作商承当新的数字化负担,还面对着严重障碍。

  车间内通常会有还可以或许或许在未来数十年持续用于制作的旧机械。除了显著的本钱之外,传感器跟踪温度和振动,并非出于一样平常的机械的考虑。

  当摩托巨擘哈雷的制作工场停止IIoT传感器改革时,该公司总司理Mike Fisher表示,传感器会“使设备加倍复杂,而且它咱咱们自己也很复杂。但跟着复杂性的出现,机遇就会出现。”

  从数字化到预测

  简而言之,操纵技术(或OT)类似于传统IT,但它针对以往未触及的领域停止了定制。在典型IT堆栈包含台式机、笔记本电脑和知识工作和专有数据的衔接的环境下,OT办理间接节制或监控物理设备。

  对付制作商,OT堆栈通常包含:

  - 衔接的制作设备(通常带有改装的工业物联网传感器)

  - 监控和数据收集(SCADA)体系和人机界面(HMI),为操纵阐发员供给工业监控

  - 可编程逻辑节制器(PLC),坚固耐用的计算机,可在工场机械上获得数据

  - 用于减法制作的3D打印机(增材制作)和计算机数控(CNC)机械(如削减块)

  在某种程度上,IT和OT是同一技术规模的两个方面,跟着制功课获得更好的数字化改良,这些界限将进一步模糊。

  本日,大多数工业机械的“大脑”都在可编程逻辑节制器(PLC)中,它咱咱们是增强型计算机。西门子、ABB、施耐德和罗克韦尔主动化等工业巨擘都供给高价PLC,但对付规模较小的制作企业而言,这些可能会不必要地昂贵。

  这为像Oden Technologies如许的初创公司创造了一个机遇,可以或许或许带来现成的计算硬件,可以或许或许间接插入大多数机械,或许集成现的PLC。这反过来又允许中小型企业加倍精简,并实时阐发其效力。

  跟着数字化无处不在,技术效力改良的下一波海潮将是预测阐发。每个输送机和机械人履行器都邑装置一个传感器,但并非它咱咱们在统统的工场功效都具有相同的价值。

  目前,完全有可能从更专业、高度更精确的物联网传感器中释放更多价值。例如,Augury应用设备AI的传感器来监控机械,并预测故障。

  看重本钱的工场统统者将认识到,高度精确的传感器将比不必要的物联网供给更高的投资报答率。

  前沿的新架构

  在“边缘”或更接近传感器处实现的计算是IIoT架构中的新趋向。

  草拟人工智能和智能硬件的创新,a16z的Peter Levine估计会结束AV,无人机和高级物联网对象的云计算。

  未来工场的衔接机械应该没有什么分歧。

  像Saguna Networks如许的公司专一于边缘计算(接近收集点),而Foghorn Systems则停止雾化计算。这两种办法都允许关键任务设备能在平安的环境下运行,而不会将统统数据传输到云端,这一过程可以或许节省大批带宽。

  在不久的未来,人工智能和硬件的提高,将使咱咱咱们所知道的物联网几乎自力于会合式云。

  这很重要,因为从短期来看,这意味着农村工场不必要发送10,000条机械信息来传递“我很好”这类繁琐信息,消耗掉昂贵的宽带和计算用度。相反,他咱咱们可以或许或许将异常环境发送到中央效劳器,而且重要处理本地的决定。

  别的,云计算延迟在制作方面存在严重缺点。诸如衔接工场之类的关键任务体系无法承受向异地云数据库发送数据包的延迟。

  从久远来看,边缘计算为自立工场奠基了基础。支撑边缘的AI软件,将成为允许工场机械自力做出决定的基础举动措施。

  总而言之,在网络边缘利用更多计算的设备,将会迎来新的、分散的工场设备海潮。

  网络平安成为一个优先考虑事项

  IIoT的一个悖论是,工场承受着弘大的下行危险,但几乎没有投资掩护:28%的制作商在最近的一项调查中表示,他咱咱们看到曩昔一年因网络平安攻击导致的支出丧失,但只要30%的高管说他咱咱们会增长IT支出。

  网络攻击对重工业可能是毁灭性的,因为重工业可能会损害网络物理体系。WannaCry的勒索软件攻击,就曾导致雷诺-日产汽车在欧洲停工。2014年,在只遭受了一次复杂的网络攻击,停电导致高炉无法正常关闭后,德国的钢铁厂遭受了严重的损坏。

  关键基础举动措施是网络平安领域必要赓续增长的一个细分市场,很多像Bayshore Networks如许的初垂司都在供给物联网网关(桥接衔接传感器的分歧协定),以允许超过多个垂直行业的制作商监控其IIoT网络。像Xage如许的其余基于网关的平安公司,甚至采纳区块链的防篡改分类账,从而包管工业传感器可以或许平安地同享数据。

  最近一项调查显示,28%的制作商表示曩昔一年因网络平安攻击而导致支出削减。但只要30%的高管表示他咱咱们会增长IT支出。

  同样,添加衔接的物联网对象和工业节制体系(ICS)传感器已在端点上构成为了新的漏洞。

  为了解决这个成就,Mocana和Rubicon Labs等公司正在开拓IP和设备级别的平安通讯产品。

  别的,一些最活跃的企业网络平安投资者也对OT计算非常感兴趣。戴尔(制作工业物联网网关),和谷歌、通用电气、三星和英特尔的合股企业都是这一领域最活跃的企业之一。

  平安地办理ICS和IIoT体系,将持续成为这一领域投资的关键领域,分外是在黑客攻击后证明OT的漏洞这一方面。

  作为工业数字化的两大代表,GE抉择临时退出数字化业务,而德国西门子却在加码。“西门子和通用电气,谁更代表工业的未来?”自工业数字化竞争开端,业内经常收回如许的疑问。

  去年8月1日,约翰·弗兰纳里(John Flannery)接过GE大权后,开端大马金刀停止业务调剂,睁开近200亿美元的资产剥离行为,称将削减数字化方面的投入,数字化计谋今后发生变更。

  而西门子数字化和工业集团营收每一年以两位数的速率增长,仅次于医疗业务集团。2017财年,西门子的数字化工业业务在全球拥有7.8万名员工,营收约140亿欧元,利润率约16%。在新变革的公司架构中,数字化工业业务被保留下来,成为三大经营公司之一。

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