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一文读懂工业物联网(二)——工业物联网的部署、供应商和平台指南

作者:小罐子 时间:2019/11/23 阅读:6149
  尽管许多工业物联网项目仍处于概念验证或试验阶段,但有明显的迹象表明,它们正在向着全面生产部署迈进 […]

 

尽管许多工业物联网项目仍处于概念验证或试验阶段,但有明显的迹象表明,它们正在向着全面生产部署迈进。目前有关的技术条件已经具备,投资决策也已经制定,这些投资的回报将是可以预期的。

目前相关的先进技术有5G、物联网传感器平台、边缘计算、人工智能和分析、机器人技术、区块链、加法制造和虚拟/增强现实等,它们之间的聚合将为工业物联网形成一个肥沃的发展环境,而且将迎来第四次工业革命,即工业4.0。

以下是物联网分析公司IoT Analytics对物联网与工业物联网4.0分支之间关系的看法:

在这个崭新的时代,由于传感器、数据网络和关键节点的分析能力,供应链将具有端到端的透明度。在其他条件相同的情况下(例如贸易壁垒),零部件和原材料将能及时到达高度自动化的工厂,生产的产品也将在整个生命周期中得到全程追踪,直至最终的回收。类似地,“智能农场”将把新兴的工业物联网相关技术整合到基于机器人、大数据和分析的高分辨率作物生产系统中。

因此,部署工业物联网系统的企业将看到运营效率的提高,这将减少对环境的影响,并将获得更好的信息服务,以作为未来规划的依据。

这只是理论上的,但实践中情况如何呢?本指南审查了关于采用工业物联网、市场规模估计、启动活动和工业物联网平台的可用信息。

谁在部署工业物联网解决方案?

1、工业物联网现状(PTC)

PTC是领先的工业物联网软件平台提供商,该研究于2018年2月发布,它基于从该公司的客户群收集的数据。

在PTC的调查中,美洲在工业物联网应用方面处于引领地位(45%),其次是EMEA(33%)和亚太地区(22%)。部署工业物联网解决方案的主要行业主要是工业产品(25%),其次是电子和高科技(23%)和汽车(13%):

报告称:“这些行业在物联网领域处于领先地位,因为它们拥有复杂的制造和运营流程,以及高资本设备。它们从物联网解决方案和数据驱动的洞见中获益匪浅,而这些洞见可以推动更可持续、更有弹性和更高效的流程。”

大多数采用工业物联网的公司都是大型组织(58%的收入超过5亿美元),尽管有三分之一(31%)是小型的。据推测这些公司通常是更灵活的,收入少于1亿美元的公司。

在PTC的调查中,工业物联网用例包括生产/运营、服务、产品设计和IT:

“最主要的用例是将物联网应用于智能制造业务和业务资产监控领域。这些智能、互联的能力有助于产品制造商增加产量,提高生产质量,降低制造成本,”报告说。

工业物联网部署会生成大量数据,需要做出关于在何处最好地存储和分析这些数据的决策。例如,PTC的报告指出,工厂和医院可能会因为安全和低延迟响应的需要而青睐于现场部署,而对于智能城市、交通或油气行业,云的可扩展性可能会胜出。在PTC的调查中,现场部署超过了云部署(62%对38%)。

综上所述,PTC表示“物联网不再是一个观望的技术;公司必须立即采取行动,否则就有可能被甩在后面。”在调查中,83%的采用者计划在12个月内将部署从概念验证转移到全面生产环境。

2、陆海工业物联网(Inmarsat)

国际海事卫星组织(Inmarsat) 2018年的研究着眼于在农业、能源、海事、采矿和运输部门(当然,重点是卫星连接作为一种使能技术的作用)采用工业物联网。

市场研究人员Vanson Bourne采访了750名受访者,这些受访者在他们的组织中在工业物联网计划的过程中能够参与重大决策或有着较大的影响力,其中包括美洲、欧洲、中东和非洲,至少有500名员工 (海事部门是个例外,45%的组织雇员人数不足500人)。以下是主要调查结果。

近一半(46%)的企业报告称,要么完全采用(21%),要么试用(25%)工业物联网解决方案,主要驱动因素是资源效率、健康改善与安全以及环境变化监测这几方面。

采用工业物联网的主要障碍是技能,其次是缺乏现成的解决方案、高于预期的成本和安全性。与工业物联网相关的特定技能被认定为缺乏安全(56%)、分析/数据科学(48%)和技术支持(42%),决策、管理、规划、数据库管理和客户服务也在报道中提到。

在安全方面,近三分之二(65%)的受访者认为,他们的工业物联网防御应该更强,外部网络攻击、糟糕的网络安全和员工滥用数据是最大的挑战。

数据是基于工业物联网转换的关键,Inmarsat的受访者者将节省成本和提高效率的机会、生产力监测以及健康和安全方面的改进列为当前与数据相关的问题。展望未来,更好的决策、内部数据更好的可见性和更好的供应链洞察力被视为重要的潜在收益。

不出所料,海事部门在其工业物联网部署中最重视卫星通信(Inmarsat的核心业务)。在被调查者使用的其他连接技术中,射频技术和蓝牙技术排在首位。

Inmarsat四分之一的受访者预计,未来三年内IT行业在的工业物联网解决方案上的预算将达到10%以上,而且整体的预期是他们将获得较好的投资回报:“在今年年底结束,将能够减少10%的成本,并提高5%的营业额。而这种效益在2023年将会更多。”该报告称。

最后,为了评估对工业物联网解决方案的准备程度,Inmarsat在六个关键领域(采用、安全、连接、技能、数据和投资/ROI)对受访者进行了评分,并将他们分为几类(落后者、发起者、进步人士和领导者)。在此基础上,海运和运输部门在工业物联网方面处于领先地位,矿业排在最后:

Inmarsat最近宣布了一项与微软的合作协议,将前者的卫星通信网络与后者基于云的Azure物联网中央平台结合起来。由工业物联网基础设施生成的数据,无论它位于何处,都将通过卫星传输到Azure物联网中心进行分析。Inmarsat表示,这一合作最初将集中农业、矿业、交通和物流部门的工业物联网解决方案。

工业物联网市场

鉴于工业物联网核心和支持技术的数量,以及为了跟上数字转换或超越竞争对手而激发的对各种规模制造业的需求,分析师预测这个市场在未来几年将出现令人印象深刻的增长。

以下是物联网分析公司(IoT Analytics)在 2018年11月对2017年至2023年工业4.0市场增长预测的报告:

在物联网分析确定的12个用例中,市场规模最大的将是先进数字产品开发,而2018年至2023年间增长最快的将是增材生产(即工业规模的3D打印)和增强型业务:

在一份声明中,该报告的主要作者和物联网分析的首席工业物联网专家Matthew Wopata说:

“随着企业使用增材制造、AR/VR和数字双元技术来降低产品开发成本和上市时间,先进数字产品开发将成为工业4.0技术的最大用例。”其他大型用例,如数据驱动的质量控制、预测维护和数据驱动的资产/工厂性能优化,将随着制造商使用工业4.0技术来改进其操作KPI,如OEE(整体设备效率),而且将继续受到欢迎。工业4.0解决方案的主要供应商高度关注客户的痛点/用例,并确保从工业4.0解决方案产生的数据驱动的见解中带来可测量的改进和有形的ROI。

工业物联网行业协会

有许多与工业物联网相关的行业协会,2019年1月31日,两个主要机构——工业互联网联盟(IIC)和OpenFog联盟宣布联合。

IIC的目标是在五个方面加速工业互联网:利用现有技术或者为现实世界的应用程序创建新的用例和测试平台;提供最佳实践、参考架构、案例研究和标准要求;影响互联网和工业系统全球标准的制定;促进开放论坛,分享和交流真实世界的想法、实践、教训和见解;围绕新的和创新的安全方法建立信心。

OpenFog联盟的存在理由是这样定义的:“我们的努力将定义一个分布式计算、网络、存储、控制和资源的架构,它将支持物联网边缘的智能,包括自主和自我感知的机器、事物、设备和智能对象。OpenFog成员还将识别和开发新的操作模型。最终,我们的工作将有助于推动下一代物联网的发展。”

根据IIC/OpenFog合并声明,“这些组织将在IIC的保护下共同努力,推动工业互联网的发展势头,包括行业指南的发展和促进,以及雾计算和边缘计算的最佳实践。”

“这项协议将两个塑造工业物联网最重要的组织聚集在一起。合并后的组织对成员的影响更大,市场更清晰,最终用户的未来风险更低。我们将成为工业物联网系统未来的重心,”实时创新(RTI)首席执行官、IIC指导委员会副主席斯坦·施耐德在一份声明中说。

其他工业物联网相关机构包括:Plattform Industrie 4.0, Labs Network Industrie 4.0, OPC基金会,工业数据空间协会,巴登符腾堡州的CyberValley,物联网技术开发和应用中心,以及美国制造业。

工业物联网平台

工业物联网代表了操作技术(OT)和企业IT系统的融合,潜在的好处是改进资产管理和操作可见性。工业物联网软件平台需要启用这些优点并与企业系统交互,并要确保安全。

Gartner的第一个面向工业物联网平台的魔力象限(2018年5月)要求“产品必须同时作为云工业物联网平台和现场部署”。这令人惊讶,因为有几家“与工业物联网相关的重要品牌资产”的公司——包括博世(Bosch)、通用电气(GE Digital)、微软(Microsoft)、施耐德电气(Schneider Electric)和西门子(Siemens)——都被排除在缺乏现场部件的考虑之外。

“简而言之,工业工程师的文化在不断变化的同时,要高度信任他们能够触摸和控制的东西,”Gartner解释道。“内部工业物联网平台的部署是建立信任的基础。”

Gartner还要求供应商“开发、营销和销售工业物联网平台,将其作为资产不可知的、可作为独立产品销售的水平中间件”,以“确保为进行尽职调查的工业企业提供广泛的可用性和有用性价值”。这也排除了一些大型和重要的制造商。

所有这些都有助于解释Gartner的工业物联网魔力象限的稀疏性质,以及它在领导者和挑战者象限中没有任何条目的事实:

PTC、SAP和日立(Hitachi)被归为有远见者,而其余8家供应商——其中一些大名鼎鼎的企业则被视为利基市场参与者。

对于Gartner来说,PTC的优势在于其产品生命周期管理(PLM)、计算机辅助设计(CAD)和服务生命周期管理(SLM)的核心应用程序。公司专注于资产监控、预测维护和卓越运营的解决方案。

SAP的Leonardo是一个多云(AWS,谷歌,微软)平台,有独立的内部解决方案。据Gartner称,Leonardo最适合SAP客户,他们希望将IT/OT与SAP的物联网应用、资产情报网络和旧式行业应用结合起来。

Gartner说,万通地产的Lumada平台最适合日立设备的工业环境,客户可以利用预先构建的功能进行边缘设备交互和现成的“解决方案核心”,解决工业资产监控、维护、调度、质量、安全和生产力等需求。

《Forrester Wave: 2018年第三季度工业物联网软件平台》对工业物联网平台市场进行了调查,结果略有不同。

对于Forrester来说,一个工业物联网软件平台必须做五件事:(1)在工业机械和数字系统之间建立联系;(2)保护物联网设备和数据免受攻击;(3)控制物联网设备的供应、维护和运营;(4)将数据转化为及时、相关的洞察和行动; (5)创建应用程序并与企业系统集成。

Forrester与Gartner的不同之处在于,它认为公共云是“必去之地”:

“基于为偏远地区提供连接的实际考虑,加上对痴迷于创业的公共云提供商的安全性、能力和可信度的普遍怀疑,导致工业物联网领域的早期进入者开始投资建设自己的数据中心网络。那些日子已经过去了。所有被评估的供应商都保留了一些在私有数据中心部署的能力,但前进的方向是明确的:他们和他们的客户都在朝着云计算前进。”

自2016年Forrester首次评估物联网平台以来,其他变化包括:有现代API支持的用户界面;分析,加上机器学习和人工智能,作为一个核心组件;与其他企业系统(ERP、CRM、服务台)的数据流增加;数字双生儿,即将实现增强现实;解决方案更关注于用例,如预测性维护。

Forrester将亚马逊网络服务、Atos、博世、C3物联网、思科、通用电气、日立、IBM、微软、甲骨文、PTC、SAP、施耐德电气、西门子和软件公司等15家供应商纳入评估。

从目前的产品、战略和市场表现来看,IBM、C3物联网、微软、SAP和PTC成为了市场的领导者:

根据Forrester: IBM的沃森物联网平台提供了“针对特定行业和服务的广泛分析”。C3物联网“与分析不同,将物的管理交给合作伙伴”;微软Azure物联网“提供了支持云的基础设施等”——包括开发工具、高级分析功能、增强现实(HoloLens)和边缘计算;SAP莱昂纳多“包括物联网和其他数字创新技术”——具备机器学习、区块链和大数据等;PTC“融合设备连接强度与增强现实视觉”。

工业物联网参与者

当然,除了软件平台供应商之外,还有许多公司参与了工业物联网生态系统。在《工业4.0与智能制造2018-2023》报告中,物联网分析确定了300多家提供产品和服务、推动第四次工业革命的公司。分析公司将这些供应商分为“互联工业积木”供应商和“其他工业4.0支持技术”供应商:

分析和硬件连接在积木类中领先,而增材制造(工业3D打印)和AR/VR在支持技术上领先:

每个类别中突出显示的公司有:微软(主机托管);微软、通用电气、PTC和西门子(工业物联网平台);吸收(分析);英伟达(芯片);费斯托(传感器);HMS(连接硬件);Claroty(网络安全);埃森哲(系统集成商);通用电气(增材制造);技能提升(增强和虚拟现实);ABB机器人(协作);Cognex(连接机器视觉);PINC(无人机/无人机);还有Clearpath Robotics(自动驾驶[材料运输]车辆)。

数字双胞胎:一项新兴的工业物联网关键技术

如前所述,一些新兴技术正在为采用工业物联网解决方案创造合适的条件,包括5G、边缘计算、人工智能和分析、机器人、区块链、增材制造和VR/AR。值得一提的是数字双胞胎,它可以被定义为现实世界实体或过程的虚拟表示。有了软件模拟的真实世界的“东西”和实时传感器数据,工程师们可以防止潜在的问题,并使用模拟来优化性能。

在Gartner 2018年对新兴技术的炒作周期中,数字双胞胎技术稳稳地处于“膨胀预期的顶峰”,因此有必要研究一下当前的一些研究。

数字营销专家Reboot Online分析了研究机构Catapult关于数字双胞胎技术的数据。Catapult的信息来自一项对150名工程师的调查,并在其报告《浸入式数字双胞胎的可行性:数字双胞胎的定义和关于浸入式优势的讨论》中有更详细的报道。

据工程师介绍,数字双胞胎的关键组成部分是物理资产、实时和离线数据集、3D表示和实时模拟:

当涉及到产品生命周期中数字双胞胎的价值时,维护、维修和运营以及制造是明确的领导者,其次是模拟和质量控制:

“我们正处在一个技术飞速发展的时代。首当其冲的是数字双胞胎的崛起和发展,”Reboot Online董事总经理娜奥米·阿哈罗尼在一份声明中说。

“由于该技术能够覆盖物理系统、流程或产品的整个生命周期,它为企业提供了一个强大的分析工具,可以彻底评估关键性能指标,并提供关于可以在何处进行改进的见解。”从长远来看,来自数字双胞胎的经验和建议将推动创新和各种机会的增长,”Aharony补充说。

展望

尽管许多工业物联网项目仍处于概念验证或试验阶段,但有明显的迹象表明,它们正在向全面生产部署迈进。有关的技术条件已经具备,投资决策也已经制定,这些投资的回报将是可以预期的。

 

 

 

原文作者:Charles McLellan

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