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2022-02-27 21:35:54
一文讀懂：什么是工業物聯網？
2022-02-27 21:35:54 來源: 電子產品世界
IIoT（Industrial Internet of Things）是工業物聯網的簡稱 —— 微型低成本傳感器和高帶寬無線網絡的出現，意味著當下只要有一定水平的數字智能，即使是最小的設備也可以連接起來。對它們進行監控和跟蹤，共享它們的狀態數據，并與其他設備進行通信。然后還可以收集和分析所有的這些數據，來提高業務流程的效率。
IIoT之所以重要，是因為它有助于企業更快更好地做出決策，它帶來的變化也與許多企業正在進行的數字轉型項目密切相關。
IIoT不應該與消費者物聯網混淆，但是消費物聯網的核心理念與IIoT基本相同：使用傳感器和自動化來提高效率。
根據相關數據，到2025年，與全球工業物聯網的連接數量將達到138億，其中大中華區的連接數將達到41億，約占全球市場的1/3。與此同時，根據工業和信息技術部的數據，中國工業物聯網市場的年收入增長率約為25%，2018年超過3000億元人民幣。這表明物聯網和工業物聯網正迎來一個快速發展的時期。
IIoT的應用
如果把物聯網在工業行業里的應用抽象出來，我們可以總結為四個層次：數據的采集與展示、基礎的數據分析與管理、深度數據分析與應用、工業控制。
?數據采集與展示：主要是將工業設備傳感器上采集到的數據信息傳輸到云平臺，并用可視化的方式將數據呈現出來。
?基礎數據分析與管理：偏向于通用分析工具的階段，不涉及基于垂直領域深入行業知識的數據分析，基于云平臺采集到的設備數據，并產生一些SaaS應用，比如設備性能指標異常的告警、故障代碼查詢、故障原因的關聯分析等。基于這些數據分析結果，也會有一些通用的設備管理功能，像設備的開關機、調整狀態、遠程鎖機及解鎖等，這些管理應用根據具體的領域需求而不同。
?深度數據分析與應用：深度的數據分析，則涉及到具體領域的行業知識，需要特定領域的行業專家來實施，具體根據設備的領域和特性建立數據分析模型。
?工業控制：工業物聯網的目的就是能對工業過程實施精準控制。基于前述傳感器數據的采集、展示、建模、分析、應用等過程，在云端形成決策，并轉換成工業設備可以理解的控制指令，對工業設備進行操作，實現工業設備資源之間的精準的信息交互和高效協作。
工業領域包括眾多垂直行業，每個行業的特性差異巨大，物聯網與每個行業的結合，也都要根據行業自身特性來調整。雖然目前主要是由大型企業采用，但隨著硬件和服務價格的下降，它可能會被更廣泛地采用。目前工業物聯網應用：
智能化工廠
借助機器學習的算法，再結合IIoT網絡從傳感器以及其他相關來源獲取實時以及歷史數據，來對機器的各方面進行預測，從而保證機器的有效運轉和降低維修成本。還能能夠增強設施管理的有效性。制造設備容易磨損，也容易受到特定條件的影響。傳感器與工業物聯網軟件相結合，可以監測溫度、振動和其他可能導致低于最佳運行條件的因素。通過確保機器的特定工作環境，制造商可以節約能源，降低成本，消除機器停機時間，提高操作效率。
此外，IIoT領導者正在將物聯網與分析相結合，以便持續監控健康和安全的關鍵績效指標，以確保更好的工作環境。如果指標異常（比如工廠發生的事故數量），可以立即得到解決。物聯網設備（包括智能攝像頭、智能傳感器和智能信標）還增強了員工和資產的安全性，從而為安全操作提供新的智能水平。
物流與供應鏈
工業物聯網通過使用連網設備來創建高度連接的供應鏈“資產”，從而提高了貨物的端到端可見性，提供對實時供應鏈信息的訪問?？梢詮囊幌盗袀鞲衅髦袡z索信息，包括GPS、溫度和濕度等。通過將工廠與供應商連接起來，與供應鏈相關的所有各方都可以追蹤相互依賴性，材料流動和制造周期時間。這些數據將有助于制造商預測問題，減少庫存和資本需求。
作為一種新的制造技術的產物，工業互聯網被許多業內人士稱為物聯網時代的新入口。只要你能實現1%的效率提高，它就會產生不可估量的經濟價值，1%就能神奇地進入一個巨大的經濟體。
"工業" 是當今科技最重要的趨勢之一。在計算和通信領域、工業和它的 "智能" 設備方面的創新融合，不僅會改變用戶與機器之間的交互，而且還會使機器相互接觸的方式更加革命性。
IIoT將大大改變未來，不僅是對工業系統，但也為許多人參與。如果我們能充分發揮工業的能力，很多人將有機會改善他們的職業生涯和生活水準，因為他們創造了無數的增值機會。
IIoT的挑戰
IIoT設備的使用壽命比消費品長得多。物聯網和設備執行副總裁邁克·貝爾（Mike bell）估計，平均使用壽命為7至10年。即使超出了原來的規模和使用壽命，實現過程也很復雜。
?缺乏標準化：有多種不同的格式和技術可以滿足連接設備之間機器對機器通信的不同要求。物理層技術如Sigfox和ZigBee，以及軟件層如Weave和Iotivity，所有這些對于一個完全運行的IIoT環境來說都是必不可少的，它們必須是可互操作的。
?與傳統技術的集成：許多較舊的設備不是為現代IIoT技術提供清晰可讀的數據格式而設計的，因此，幾十年前的工廠控制器可能需要進行一些改造，才能與復雜的新IIoT基礎設施進行通信。
?安全問題：任何設備由網絡通信控制，面對互聯網很容易被黑客攻擊，IIoT沒有辦法免除這一點。就像消費物聯網一樣，IIoT也有很多安全問題。想想Mirai僵尸網絡吧，是由安全性差的攝像頭和其他設備構成的巨大DDoS武器。除了可能使用損壞的IIOT設備創建大型僵尸網絡外，還存在一個問題，即可以利用漏洞竊取網絡上的私有數據，這是另一種攻擊手段。IIoT必須應對這些擔憂，還要面對關鍵的國家基礎設施面臨網絡攻擊的風險。
5G是IIoT的最佳拍檔
IIoT仍主要處于試驗和試點階段，只有少數大型制造商進行了大量投資。隨著傳感器變得更小巧和廉價，特別是5G網絡更加普及后，5G大帶寬、低時延、廣覆蓋的特點，使得一些傳統4G網絡無法實現的工業互聯網場景在5G時代將成為可能，人們對IIoT的興趣可能會繼續增長。
例如，在港口碼頭，鋼鐵吊臂在碼頭和船只之間轉移和裝載大型貨物，需要將時延、精度誤差降低最低，同時能夠第一時間察覺異常情況并在邊緣側迅速響應，這在過去只能是一種想象。又如，高溫高危的鋼鐵廠亟需實現無人操作，且能將上千度的鋼水瞬間精確傾倒，其時延需要低至數毫秒，這在4G時代也是天方夜譚。
您可能會有疑問：既然上述場景對網絡時延和穩定性提出如此嚴苛的要求，那么為什么不采用穩定高速的有線方式？事實上，有線方式看似簡單易行，實則問題重重。因為有線網絡部署相對復雜，后續升級改造也涉及大量工作；而且有線網絡的使用是條件限制的，而工業物聯網環境復雜多樣，有線網絡并非能夠布放到任何有需求的地方。相對而言，以5G為代表的無線網絡是更加經濟高效的連接方式。
工業領域的設備投入巨大，無論是機床、生產線，還是機械設備，生產過程中的故障導致的停工，往往會影響整條生產線，甚至整個產品交付周期。
為確保穩定性，工業領域的控制系統還是以本地為主，部署大量的硬件和軟件系統。這一方面，導致整個控制系統非常復雜投入巨大，另一方面，也限制了系統的靈活性和可擴展性。在消費者需求日新月異的今天，生產系統的更新跟不上消費者需求的變化，也會導致錯失很多新的機會。
此外，當前的移動通信系統在工業物聯網領域的應用涉及并不深入，雖然4G在網速上已經有很大的提升，能滿足用戶隨時觀看視頻的需求，但網絡的可靠性和時延都還有很大的提升空間，并不能滿足工業場景的要求。
4G在工業場景的應用，更多是在對實時性要求不高的場景里，作為數據上傳到云端的一種方式。比如工廠里的機床設備，每5-10秒鐘會采集一次數據，這些數據匯總一般會匯集到一個統一的終端，由終端通過4G發送到云平臺。
工業領域對通信系統的這些需求，5G的技術標準可以很好的滿足，極低的時延，保證了工業領域實時監測和控制的要求；高可靠的網絡質量，確保了工業系統對穩定性的要求；大帶寬則可以實現高清3D視頻，甚至AR的傳輸，在遠程操控領域大幅提高了操作精度。
對于工業領域來說，高可靠低時延的通信系統可以說是至關重要。一直以來工業物聯網的應用只能停留在表層的數據采集展示和由此延伸出來的一些管理功能，很難涉及到工業系統的控制等核心領域，其中通信系統的穩定性和延時達不到要求是其中主要的制約因素。
在研究機構看來，IIoT的潛力不可限量。根據GSMA Intelligence發布的報告，未來電信行業5G與物聯網的市場機會更多依賴于企業，而非個人用戶。從物聯網的角度來看，盡管目前消費電子產品和智能家居等場景是物聯網的主力，然而未來企業市場的潛力不可限量。從制造業到電力行業，5G和物聯網將創造新的機會，滿足多種多樣的企業需求。
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