初探工业互联网

2018-12-04 14:28 稿源:用户投稿  0条评论

乍听到工业互联网这个词,相信很多对这方面了解不多的人都会马上产生一连串疑问:

到底什么是工业互联网? 和我们传统的互联网,移动互联网有什么不同?

谁最早提出的这个概念?

工业互联网可以做什么?能带来什么经济和社会价值?

为了能够帮助大家解答这些疑问, 我们将会用几篇文章,由浅入深的给大家讲解工业互联网的前世今生,而今天的这篇文章将初探工业互联网的概念和来源。

1. 什么是工业互联网?和互联网,移动互联网的关系是?

要回答这两个问题, 不妨我们先来看看更早出现的互联网和移动互联网,作为参考。

The Internet is the global system of interconnected computer networks that use the Internet protocol suite (TCP/IP) to link devices worldwide. - Wiki

早期的互联网连接的设备包括交换机、路由器等网络设备,也连接着种类繁多的服务器和数不尽的计算机、终端。最初互联网对于普通大众最直接的帮助是让信息可以瞬间发送到地球的另一端。

移动互联网则是结合了互联网技术和移动通信技术,使得手机等移动设备接入到互联网中,从而让通讯,娱乐, 新闻,理财等服务可以在移动设备上完成。而当移动互联网拥有了庞大的使用群体后, 个人数据,商业数据交互产生的价值变得越来越大。

那工业互联网呢?连接的是什么? 以此类推, 其实也不难想象,它连接的是工业中最重要的几个要素:

设备(包括机器,产线,制程设备等);

人;

数据信息(通过软件管理的物料,研发,销售,物流等数据信息)。

我们可以拿移动互联网和工业互联网的功能架构来做一个比较:

移动互联网 vs 工业互联网功能架构

从图中不难看出,两者都是从设备终端出发, 在中间层对数据进行储存,管理,分析和保护,最后在顶层利用这些信息和数据实现增值服务与应用。不过与移动互联网不同的是,工业互联网上承载的是工业数据,服务对象是工业企业。通过工业互联网,制造业企业可以获得覆盖全流程的应用服务,为企业由自动化转向信息化和智能化提供了一个有力的工具。

如果想要了解更多关于工业互联网及平台的功能架构,工业互联网联盟(AII)发布的白皮书给了我们清晰的定义,供大家参考。

1) 边缘层:通过协议转化和边缘计算形成有效的数据采集体系,从而将物理空间的隐形数据在网络空间显性化。2)IaaS 层:将基础的计算网络存储资源虚拟化,实现基础设施资源池化;3)工业PaaS 层:工业操作系统,向下对接海量工业装备、仪器、产品,向上支撑工业智能化应用的快速开发和部署;4)工业APP:以行业用户和第三方开发者为主,行业用户如富士康、中联重科等工业垂直领域的产商,第三方开发者主要是基于PaaS层做工业APP的开发工作,通过调用和封装工业PaaS 平台上的开放工具,形成面向行业和场景的应用。

2. 工业互联网是谁提出来的?它能做什么?

工业互联网这个概念最早是由GE(美国通用电气)提出来的, GE是是世界上最大的多元化服务性公司,拥有多种类的制造业产业,从飞机发动机、到发电设备,照明,塑料等。而正是基于GE庞大的产品体系, 强大制造业的技术实力,以及IoT上经验,于 2012 年发布了首份工业互联网白皮书,在这份白皮书中,GE定义了工业互联网的核心元素,并提出了“the Power of 1 Percent"的概念, 详细的阐述了在全球的工业中节省百分之一能够带来的潜在价值。

如下图所示,在航空业,如果可以节省1%的燃油消耗, 在 15 年内能够带来 300 亿美金节省。 而在油气行业, 在固定资产投入减少1%, 就能带来 900 亿美金的价值。所以GE认为工业互联网的推广能够给全球的工业带来巨大的经济价值。

 The Power of 1 Percent

那么工业互联网怎么样才能帮助我们实现这些目标呢?因为篇幅有限,我们先通过一个工业互联网应用及三个具体例子来了解一下。

智能设备管理:过往工业界对于设备的管理主要采用的是人工定期点检和保养就带来以下几个问题:

设备的实时状态无法得到监控,设备使用效率无从管控

设备发生故障后产生警报才能发现,且故障问题需要事后工程师结合经验和设备状况来找到原因,影响设备使用率

无法预测设备或耗材的故障出现,需要准备额外备件

点检,定期保养耗费大量人力

而这项应用主要通过采集设备数据,对业务逻辑建模,最终实现设备实施监控和预测性维护等功能。 它是目前工业互联网最基础也是应用最为广泛的服务之一。 具体例子如下:

例1:

而GE则在自己生产的每一台引擎上安装大量传感器,不间断采集每一次飞行的数据,并在飞行过程中实时将数据传回数据中心进行分析,据此,GE能飞机引擎的状态提供预测性的维护保养,减少了停机时间,经济性和安全性都得到更好的优化。

例2:

在 2013 年,GE使用资产云管家软件和医院展开合作 。该程序可从远端观察到每一台设备的运行负荷,进行远程就诊调控和分流,降低高负荷机器的运行时间,把等待就诊的病患引导至闲置设备,一方面使设备利用率得到了提升,避免单台机器长时间超负荷工作造成停机,同时也减少了病患等待的时间。

例3.:

格创东智有限公司通过网关进行底层数据采集和处理,并汇集到 GETECH 东智工业互联网平台进行应用分析,在深圳华星构建了一套具有实时的 IOT 数据监测、显示,并能对数据建模有效监控的系统。实时监控每个厂/部/科或者楼层 sensor 工作状态、 IOT 数据监控 alarm。并可对收集的数据进行分析,找到影响设备(泵,马达等)状态的关键因子,提前预警,预测寿命,减少宕机损失。

结束语:

当然工业互联网的应用不止于此,通过IoT,数据分析, 机器学习等工具,还可以在产品管理,能源优化, 品质优化,供应链协同优化等方面为生产制造带来巨大的改善,在后续的文章中会给大家一一介绍,敬请期待,也欢迎大家和我们一起探讨工业互联网。

参考资料:

 1. 《工业互联网平台白皮书( 2017 年)》by 工业互联网产业联盟

2. 《Industrial Internet:Pushing the boundary of Minds and Machines》 by GE

本文作者: 李楠, 格创东智科技有限公司,资深解决方案架构师

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