工业物联网在制造业和智能工厂中的应用介绍

制造业正在经历一个不断发展的新时代，在多方面发生了重大变化。热衷于数字化转型的公司正从物联网（IoT）中汲取灵感，为未来的工厂提供动力。工业物联网（IIoT）作为物联网的一个日益增长的子类别，利用智能传感器和执行器将人和机器与互联网连接起来，在效率、生产力和安全方面推动制造和工业流程。IIoT与网络物理系统（CPS）、云计算和认知计算一起，是构建工业4.0时代的关键。

IIoT的市场机会是巨大的。Markets&Markets报告称，到2023年，全球IIoT市场的年复合增长率预计将达到7.39%，达到914亿美元，其中制造业的市场份额最大。

IIoT系统的成功采用是建立在诸如网络、传感器、RFID、摄像机、GPS/GNSS、智能信标和监控系统等设备和技术之上的。人工智能计算机视觉、机器学习、自然语言处理和大数据技术有望在IIoT研究、开发和部署方面继续取得突破。

制造业与智能工厂中的IIoT

IIoT解决方案广泛应用于采购、生产、组装和包装、仓储和供应链管理，使工厂实现了完全连接，信息和运营命令可以直接发送给供应商、制造商和经销商。智能工厂可以提高制造效率和质量，增强工人工作效率，降低能耗和成本。许多工业和技术公司正致力于开发IIoT产品，旨在为智能制造带来创新的IIoT解决方案。

西门子的MindSphere提供“预测性维护”解决方案，以管理机器的运行状况并最大限度地提高其性能。通过对自动化系统和生产资产数据的实时监控和分析，预测性维护系统可以评估机器的运行状况，并主动识别预测机器故障原因。MindSphere机器学习模型是根据每台机器的历史健康变量（如振动、温度、周期、负载和压力等）为其建立的预测分析模型。

ABB的能力平台能够在不干扰现有生产操作的情况下，利用建模和虚拟调试对新生产线进行设计、故障排除和优化。该系统可以建立一个三维过程模拟，其中机器人可以编程并连接到自动化网络，所有的操作都在虚拟世界中测试。与在工厂部署相比，该解决方案可以显著提高工程效率和生产率，同时降低风险和成本。

顶级IIoT解决方案提供商

IIoT市场的参与者主要是科技巨头和世界领先的工业供应商，如思科、通用电气、西门子和ABB。以下10家领先公司拥有重要的IIoT平台和强大的行业合作伙伴关系。

挑战和趋势

近年来，制造企业对IIoT的价值和好处有了更好的理解。然而，他们在工厂中采用IIoT解决方案时仍然面临挑战。最大的问题之一是安全漏洞，黑客攻击可能导致数据泄露、侵犯隐私，或对OT系统和工厂运营造成破坏性影响。另一个关键的挑战是为IIoT连接雇用人力专家和部署硬件、软件和高速网络基础设施的高成本，特别是考虑到投资回收期相对较长。克服这些障碍对于加速IIoT在制造业中的部署至关重要。

IIoT和工业4.0中出现了一些新趋势，主要是由尖端人工智能技术的快速发展推动的。一个例子是将边缘计算和云计算结合起来进行数据管理：边缘平台能够在接近用户的位置执行基本分析，延迟接近零，数据暴露减少，弹性增加；而云提供了高数据存储能力和巨大的计算能力。另一个趋势是数字孪生，它将IIoT、机器学习和软件分析与空间网络图结合起来，创建物理系统的动态虚拟副本，以便进行实时优化。

Markets&Markets报告确定了主要的IIoT制造行业，如汽车、机械、食品与饮料、化学品与材料、电气与电子和制药。

责任编辑；zl