工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何優(yōu)化制造業(yè)

林詩萬

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，相對應(yīng)于消費者物聯(lián)網(wǎng)而言。物聯(lián)網(wǎng)的定義很多，但最基本的定義都環(huán)繞著對物理實體的連接。如Gartner 的定義：物聯(lián)網(wǎng)是物理實體的網(wǎng)絡(luò)，這些物理實體含有嵌入式技術(shù)，能與內(nèi)部狀態(tài)或外部環(huán)境進行通信和感知或互動。再如，McKinsey的定義：物聯(lián)網(wǎng)是嵌入物理實體的傳感器和執(zhí)行器，通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)進行鏈接，通常使用互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

更廣泛地看，物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新的一波浪潮，將把成千上萬的實物器件連接上網(wǎng)，與現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)和社交網(wǎng)絡(luò)交接互動，建成一個無所不包的萬物互聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)的概念現(xiàn)在通常認為是由Kevin Ashton在1999年互聯(lián)網(wǎng)的高峰期最早提出的。當時Ashton與Sanjay Sarma和David Brock在麻省理工學(xué)院剛成立的自動識別中心，通過RFID標簽將物件連接到互聯(lián)網(wǎng)上。Ashton同時期在寶潔（Procter&Gamble;）從事供應(yīng)鏈優(yōu)化工作，在對高層管理人員做演講時把通過RFID標簽將物件連接到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)稱之為Internet of Things（物聯(lián)網(wǎng)）。

其后，物聯(lián)網(wǎng)的這個概念并沒有馬上得到廣泛的關(guān)注，而是一種陸陸續(xù)續(xù)的認同。到今天，物聯(lián)網(wǎng)已受到了市場和社會的普遍認同和接納，但是主要關(guān)注點大多局限于與消費者相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，如智能家居（如通過智能手機控制照明、門窗、溫度和家用電器等）、智能城市（如交通、空氣質(zhì)量、供水等智能監(jiān)控和調(diào)度等），而物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用的理解和推動也開始興起。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起源

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則由GE公司在2012年提出，作為工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命之后的第三波大變革，是互聯(lián)網(wǎng)所推動的先進計算能力、數(shù)據(jù)分析、低成本的傳感技術(shù)以及廣布的連接與全球性的工業(yè)系統(tǒng)的大融合，是數(shù)字世界與機器世界的深度交織，將為全球性的工業(yè)體系帶來意義深遠的變革。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過提高效率和績效，降低能耗和成本，將提升生產(chǎn)率1～1.5個百分點，再次達到互聯(lián)網(wǎng)時期的高峰值，在未來的20年內(nèi)將為全球的年度生產(chǎn)總值（GDP）增加10萬～15萬億美元的價值。

為了說明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在優(yōu)化工業(yè)系統(tǒng)的潛力，GE在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：推動思維和機器的邊界》的白皮書中引用了一些數(shù)據(jù)，評估了在一些工業(yè)領(lǐng)域里如果通過優(yōu)化達到1%的節(jié)省，由于其規(guī)模將能得到的經(jīng)濟效益。

在2015年初世界經(jīng)濟論壇發(fā)布的題為《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：釋放連接產(chǎn)品和服務(wù)的潛力》的調(diào)研報告，其所得出的結(jié)論是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)確實是變革性的——它將改變競爭的基礎(chǔ)，重新劃定行業(yè)界限并造就一波具有顛覆性的新企業(yè)，就像當前的互聯(lián)網(wǎng)造就了Amazon、Google和Netflix一樣。

這個調(diào)研報告表明，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的顛覆性，來自于從連通產(chǎn)品里所收集的海量數(shù)據(jù)中所創(chuàng)造的新價值，從而可以實現(xiàn)自動化決策，并實時優(yōu)化運營。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將在四個主要方面提供關(guān)鍵業(yè)務(wù)機會：

1.通過預(yù)測性維護和遠程管理大幅提高運營效率（例如，提高正常運行時間、資產(chǎn)利用率）。

2.由軟件驅(qū)動的服務(wù)、在硬件方面的創(chuàng)新以及對產(chǎn)品、流程、客戶和合作伙伴可見度的提升這些因素，將引入成果型經(jīng)濟模式，在這種模式下，企業(yè)的競爭力在于它們?yōu)榭蛻艚桓犊珊饬康慕Y(jié)果的能力。

3.成果型經(jīng)濟模式將促使生態(tài)系統(tǒng)中的商業(yè)伙伴密切合作，將其產(chǎn)品和合作整合在一起，以共同滿足客戶的需求。一些軟件平臺，如能更好地在生態(tài)系統(tǒng)中收集、聚合和交換數(shù)據(jù)，將促進以前所未有的速度和規(guī)模，生產(chǎn)、分銷和營利新產(chǎn)品和服務(wù)。這將導(dǎo)致新型連通生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)，模糊傳統(tǒng)行業(yè)界限。

4.先進的人與機器之間的合作，將把生產(chǎn)力提高到前所未有的水平和創(chuàng)造更有吸引力的工作體驗。在此同時，不管是體力性還是智力性的低技能的工作都會愈來愈多被基于智能傳感、智能助手和機器人的“數(shù)字化勞動力”所取代，而將來所需的工作，其技能的要求也會愈來愈高。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將利用技術(shù)輔助和增強工人的能力，使他們的工作更安全、更高效、更靈活和更投入因而更具吸引力。

為了推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)， GE牽頭與英特爾、IBM、思科以及AT&T;，一起于2014年3月在美國創(chuàng)立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium – IIC），作為一個非營利開放性的組織。

它把相關(guān)的企業(yè)和機構(gòu)聚合在一起，探索、交流和推廣有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念、技術(shù)和最佳實踐，其宗旨在于加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和其價值的實現(xiàn)。在技術(shù)方面，IIC著重推動通用架構(gòu)，互操作性和開放標準的廣泛采用，以期超越技術(shù)和產(chǎn)業(yè)孤島所帶來的障礙。在業(yè)務(wù)方面，IIC則注重協(xié)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的采納。IIC具體的工作聚焦在以下的一些方面：

1.建立公開論壇探索、交流和推廣有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念、技術(shù)和最佳實踐；2.制定參考架構(gòu)和技術(shù)框架，發(fā)布最佳實踐及案例研究，以簡化IIoT的實施；3.提煉標準要求，協(xié)調(diào)和促進與全球IIoT相關(guān)的標準制定；4.創(chuàng)立案例和測試床，探索和展示切合實際的IIoT系統(tǒng)的實施和價值的實現(xiàn)；5.提升對IIoT安全的關(guān)注，推動安全方法的創(chuàng)新，增強系統(tǒng)的安全實施和信心。

目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念已在全球得到了廣泛的認同和接受，IIC也已發(fā)展成為一個推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的國際化機構(gòu)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用廣泛地涵蓋了所有牽涉到工業(yè)和基本設(shè)施裝備和資源的使用、管理和運營、所有能受益于信息化和智能化所帶來的優(yōu)化成果的領(lǐng)域，包括智能城市、智能建筑、醫(yī)療保健、交通運輸、石油與天然氣、電力、礦產(chǎn)、農(nóng)林，當然也包括了智能制造。

殊途同歸

與此同時，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的推進也在國際上受到日益的注重， 其中最具影響力的是德國的工業(yè)4.0。工業(yè)4.0作為其中的一個未來項目，源于德國政府2010年的“行動計劃高科技戰(zhàn)略2020”。工業(yè)4.0平臺作為一個機構(gòu)也為此在2013年正式成立，整合德國國內(nèi)企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、科研、政府和勞工資源，旨在辨認制造行業(yè)的所有相關(guān)發(fā)展趨勢，確定對工業(yè)4.0的理解，并為此制定聯(lián)合建議，最終的目的是把德國建立成先進的制造解決方案的主要市場和供應(yīng)者。

實現(xiàn)工業(yè)4.0或智能制造的基本措施是通過連通機器、工件和系統(tǒng)、企業(yè)，在整個價值鏈上建立可以自主并相互控制的智能網(wǎng)絡(luò)，而這些理念、措施和技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是融合相通的，都將是建立在CPS的基礎(chǔ)上。

無論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0，還是智能制造，盡管它們的出發(fā)點、思考問題的角度和所關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域各有差異，但它們都是共享著一個核心理念，即把互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——計算和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更加廣泛、深入地應(yīng)用在工業(yè)系統(tǒng)和基本設(shè)施中，以實現(xiàn)信息技術(shù)與生產(chǎn)運營技術(shù)的深度融合；它們都要達到一個共同目的，即通過對物理實體狀態(tài)和環(huán)境的實時感知，在信息空間通過計算做出最佳的決策，動態(tài)地優(yōu)化物理資源的使用。

可以這樣看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涵蓋了對包括制造業(yè)在內(nèi)所有工業(yè)系統(tǒng)和基本設(shè)施資源的優(yōu)化，而工業(yè)4.0則根據(jù)制造業(yè)的特定需求聚焦在對生產(chǎn)資源的優(yōu)化。

CPS則是實現(xiàn)這些對資源優(yōu)化的基礎(chǔ)技術(shù)和構(gòu)建模塊，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0最終所建立的都是系統(tǒng)級（SoS級）的CPS，這些互聯(lián)互通的CPS也成了萬物互聯(lián)網(wǎng)不可缺少的一部分。