(網(wǎng)經(jīng)社訊)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早是由美國通用電氣公司（GE）于2012年提出的，隨后聯(lián)合另外四家IT巨頭組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個制造業(yè)廠商的設備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這就至少要涉及到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲等技術(shù)。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立目的在于通過制定通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過程，促進物理世界和信息世界的融合。
圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的四個要素
實質(zhì)上，美國GE公司倡導的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指利用“智能設備”采集“智能數(shù)據(jù)”，利用“智能系統(tǒng)”進行數(shù)據(jù)挖掘和可視化展現(xiàn)，形成“智能決策”，為生產(chǎn)管理提供實時判斷參考，反過來指導生產(chǎn)，優(yōu)化制造工藝（圖1）。它的典型特征是：智能性，與數(shù)字化制造相比，智能制造具有預測、決策與自主調(diào)整優(yōu)化能力。
2013年美國就出現(xiàn)“萬億傳感器革命”概念，并提出了“萬億個傳感器覆蓋地球(Trillion Sensors Universe)”計劃，旨在推動社會基礎設施和公共服務中每年使用1萬億個傳感器(圖2)。1萬億，這個數(shù)字相當于目前全球傳感器市場需求的100倍。可以預見，不久的將來,，我們身邊將到處布滿傳感器——物聯(lián)網(wǎng)時代即將真正到來！
圖2 萬億傳感器的物聯(lián)網(wǎng)時代
物聯(lián)網(wǎng)是將現(xiàn)實世界與信息技術(shù)緊密結(jié)合的系統(tǒng)。通過信息技術(shù)源源不斷地獲取從攝像頭等各種傳感器采集的現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)將直接或間接的對機器人在現(xiàn)實世界的活動產(chǎn)生著影響。信息技術(shù)與現(xiàn)實世界的融合，除了“物聯(lián)網(wǎng)”之外，還有其他單詞的表述。例如，美國自然科學基金（NFS）早在2006年就召開了“CPS (cyber physical systems，信息物理系統(tǒng))”工作組會議，探討CPS的可行性，并認為CPS是美國在未來世界保持競爭力的關(guān)鍵所在；IBM推出“Smart Planet（智慧地球）”愿景，介于傳感器推動信息技術(shù)與現(xiàn)實世界的融合；HP也推出了“CeNSE（the Central Nervous System for the Earth，地球中樞神經(jīng)系統(tǒng)）”的同樣概念。
圖3 工廠里的物聯(lián)網(wǎng)
其實，制造業(yè)領(lǐng)域中，信息技術(shù)與物理世界的結(jié)合并非是最近才開始的。飛機與汽車之中實際上已經(jīng)嵌入了復雜的信息技術(shù)，而一輛高端汽車之中有可能含有100多項信息技術(shù)工藝（圖3）?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)為智能設備奠定了基礎。
智能設備
GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來了“智能設備”的概念，其基本含義就是在現(xiàn)有的基礎上引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機制，包括連接性，智能機器，傳感器，大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型等。通過在各個層面采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、形成智能決策，既要實現(xiàn)設備自身的可維護性，又要實現(xiàn)運營過程的優(yōu)化。
由智能設備和網(wǎng)絡收集的數(shù)據(jù)存儲之后，利用大數(shù)據(jù)分析工具進行數(shù)據(jù)分析和可視化。由此產(chǎn)生的“智能信息”可以由決策者必要時進行實時判斷處理，或者成為大范圍工業(yè)系統(tǒng)其工業(yè)資產(chǎn)優(yōu)化戰(zhàn)略決策過程的一部分。例如GE在生產(chǎn)的風電發(fā)動機葉片，實現(xiàn)全部聯(lián)網(wǎng)，從而有望使產(chǎn)能提高50%（圖4）。
圖4 工廠里的物聯(lián)網(wǎng)
智能設備還可以在機器、網(wǎng)絡、個人或企業(yè)之間實現(xiàn)共享，用以進一步促進智能協(xié)作，從而可以使眾多的相關(guān)企業(yè)參與到資產(chǎn)維護、管理和優(yōu)化過程中，也可以確保在恰當?shù)臅r候?qū)⒛切┍镜睾瓦h程擁有機器專業(yè)知識的人們整合起來。每個智能設備都會產(chǎn)生大量可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給遠程機器和用戶的數(shù)據(jù)。智能設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括那些能夠優(yōu)化運行或維護機器、機組的外部數(shù)據(jù)。隨著時間的推移，這些數(shù)據(jù)，使機器能夠從它的歷史數(shù)據(jù)中得到啟示，并且通過控制系統(tǒng)更加智能的運轉(zhuǎn)。
例如，管理人員可以了解某個特定的組件在某種條件下運行了多長時間。分析工具可以將這些數(shù)據(jù)與其他工廠類似組件的操作歷史數(shù)據(jù)進行對比，對于組件發(fā)生故障的可能性和時間提供科學的預測。從而，使得操作數(shù)據(jù)和預測分析可以結(jié)合起來，有效的避免運行中斷同時降低維護成本。
智能數(shù)據(jù)
智能數(shù)據(jù)的潛在價值巨大。隨著越來越多的機器和設備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)跨越整個機組和網(wǎng)絡的機器儀表的協(xié)同效應。
圖5 智能數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和使用
智能數(shù)據(jù)有多種價值（圖5）：
優(yōu)化網(wǎng)絡：在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)互聯(lián)的各種設備或機器，可以通過互聯(lián)網(wǎng)相互協(xié)作，提高網(wǎng)絡整體的運營效率。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，將到醫(yī)生和護士等醫(yī)療數(shù)據(jù)互聯(lián)，數(shù)據(jù)可以無縫地傳輸給醫(yī)療機構(gòu)和病人，等待的時間將會更短，能夠更迅速地幫助病人使用正確的醫(yī)療設備，從而使得醫(yī)療設備利用率更高，醫(yī)療服務質(zhì)量更好。智能數(shù)據(jù)的巨大價值也可體現(xiàn)于交通網(wǎng)絡中的路徑優(yōu)化。許多車輛實現(xiàn)互聯(lián)之后，就會知道自己的位置和目的地，同時能夠了解到網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)其他車輛的位置和目的地，允許優(yōu)化路由來尋找到最有效的人工智能解決方案。
優(yōu)化運維：通過智能數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)最優(yōu)化、低成本，并有利于整個設備或機器的運行維護。例如，將機器、組件和各個環(huán)節(jié)聯(lián)網(wǎng)之后，將實現(xiàn)一個可監(jiān)測的設備狀態(tài)，可以在正確的時間將最優(yōu)數(shù)量的零部件交付到準確的位置，將減少零部件庫存需求和維護成本，提升設備或機器的穩(wěn)定性。
恢復系統(tǒng)：通過建立廣泛的大數(shù)據(jù)信息，幫助網(wǎng)絡系統(tǒng)在發(fā)生毀滅性打擊之后更加快速、有效的進行恢復。例如，當?shù)卣鸹蚱渌匀粸暮Πl(fā)生時，可以用智能儀表、傳感器和其他智能設備和系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡來進行快速檢測，隔離發(fā)生故障的設備或機器，不至于發(fā)生串聯(lián)而導致更大規(guī)模的故障發(fā)生。
自主學習：每臺設備或機器的操作經(jīng)驗可以聚合為一個大數(shù)據(jù)，使得整個設備或機器能夠自主學習。這種自主學習的方式是不可能在單個機器上來實現(xiàn)的。例如，從許多飛機上收集的數(shù)據(jù)加上位置和飛行的歷史數(shù)據(jù)，才可以提供有關(guān)各種環(huán)境下飛機性能的信息。當越來越多的機器連接在一個系統(tǒng)中，產(chǎn)生無數(shù)只能數(shù)據(jù)的結(jié)果將是網(wǎng)絡系統(tǒng)的不斷擴大并能自主學習，而且越來越智能化。
智能決策
一旦智能設備采集到大量的智能數(shù)據(jù)，就可以通過智能系統(tǒng)，挖掘出具備商業(yè)經(jīng)營價值的智能決策。設備與數(shù)據(jù)相互結(jié)合，網(wǎng)絡協(xié)同且實時更新，將對諸多行業(yè)帶來較大裨益。
據(jù)美國GE公司的預測，航班延誤每年給航空公司帶來的損失超過400億美元。其中10%的延誤是由于對飛機的維護欠缺所造成的。同時，全球航空業(yè)每年燃油費用高達1700億美元（營業(yè)收入約為5600億美元），而根據(jù)國際航空運輸協(xié)會（IATA）的調(diào)查，這些油耗中有18~22%屬于浪費。GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對飛機航運輸局和零部件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測與統(tǒng)計，分析維修保養(yǎng)上的問題，每年可減少1000次延誤情況。同時，選擇適當?shù)臅r機，進行維修保養(yǎng)，也可以降低設備投資成本。通過航運數(shù)據(jù)，挖掘減少燃油能耗的實現(xiàn)路徑，從而對飛行調(diào)度的優(yōu)化，可減少2%的能耗使用，每年節(jié)約2000萬美元成本，減少大量二氧化碳排放（圖6）。
圖6 航空領(lǐng)域的智能決策
醫(yī)療占全球GDP的10%，是一個相當大的行業(yè)。據(jù)美國GE公司的預測，醫(yī)療領(lǐng)域由于低效率，每年會造成7310億美元的浪費，尤其是臨床醫(yī)療占到59%，高達4290億美元的浪費。醫(yī)療從業(yè)人員與醫(yī)療器械之間的信息不對稱是主要原因。例如：護士換藥、磁共振成像情況、醫(yī)生診斷等過程都沒能實時共享。將醫(yī)療從業(yè)人員、醫(yī)療器械進行聯(lián)網(wǎng)，對診斷、手術(shù)、藥方等信息進行共享，開展網(wǎng)絡協(xié)同式的診療。GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過綜合管理每個病床，每個診斷的工作流、患者流，搬運和醫(yī)療器械，改進醫(yī)療從業(yè)人員、業(yè)務流程和器械通信情況，可減少15~30%的醫(yī)療器械成本，提升醫(yī)療從業(yè)人員的工作效率，節(jié)約的時間可多為15~20%的患者提供服務（圖7）。
圖7 醫(yī)療領(lǐng)域的智能決策
啟示
當前，全球信息技術(shù)革命正在引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)變革，互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合已步入從局部擴散向全面滲透、從消費領(lǐng)域到生產(chǎn)領(lǐng)域、從生產(chǎn)變革到模式創(chuàng)新的新階段。作為新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合的產(chǎn)業(yè)和應用生態(tài)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為各主要工業(yè)強國實現(xiàn)智能制造、搶占國際制造業(yè)競爭制高點的共同選擇。
我國工業(yè)正處于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化步伐不斷加快，與互聯(lián)網(wǎng)以及新一代信息技術(shù)的融合程度不斷加深。與此同時，一些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也正在加快向工業(yè)設計、智能硬件、制造業(yè)服務等領(lǐng)域拓展。可以說，推進中國版的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是智能制造的一種體現(xiàn)，既是大勢所趨，也是發(fā)展所需。（來源：智造智庫 文/王喜文 編選：網(wǎng)經(jīng)社-電子商務研究中心）
