物联网时代制造业如何升级转型?
发布日期:
2021-10-09

前言:物联网目前已经广泛应用于制造业。不管是工业互联网还是工业4.0,都是在探索制造业转型升级以及未来发展路径。工业4.0和工业互联网技术的发展是原有技术的大融合。

在众多的物联网应用中,毋庸置疑其中一个很大的受益行业是制造业。不管是工业互联网还是工业4.0,都在探索未来的制造业发展路径,我们不应该被工业4.0和工业互联网的定义所束缚。

制造业革命可以分成从1.0到4.0的四个阶段。从工业1.0,以英国的纺织制造业为代表;到工业2.0:代表性的行业是汽车制造业;再到工业3.0:自动化和信息化的融合,自动化代表性的产品是工业机器人和PLC等自动化产品,信息化代表性的方案是ERP和MES等;再演变到现在的工业4.0: 代表性的 概念是CPS。

工业4.0 时代的一些特征:

1. 更多更智能的传感器被加装到设备上;

2. 更紧密的连接:从工厂现场总线,工业以太网的连接到工业云的链接;

3. 工业大数据:工业大数据比消费大数据数据量更大,数据结构更复杂,实时性和精确性要求更高;

4. 人机界面更加友好,更加人性化,很多消费电子产品;

5. 人机协作:机器人从笼子里解放出来,与人一起协作。

传统的工厂架构和4.0时代的架构区别:

1. 传统自动化工厂的架构是金字塔架构;从底层传感器,执行器到各种设备,再到控制器,PLC,IPC,再上层是SCADA系统,更上层是工厂管理层,包括ERP和生产制造MES系统;

2. 简化来看,工业自动化可以分成三层架构:现场设备层,控制通讯层和工厂管理层,这个三层架构和物联网的感知层,传输层和应用层其实是类似的。在这个金字塔架构中,各种器件通过PLC进行控制,PLC再通过现场总线和工业以太网,将信息和数据传到云端。

目前,这样的传统架构正在发生变化,第一个变化就是传统的金字塔架构正在网络化和云化,一些功能比如SCADA已经开始被集成到云端,这就是云计算在工业上的应用。另外一个变化就是边缘计算,越来越多的终端设备具备更强的计算能力;一些开放的协议,比如OPCUA和IO-LINK也开始大量运用。

从工业3.0到工业4.0的变化:

1.工业3.0时代,现场设备层计算资源有限,主要的计算资源集中在控制器端和工厂管理端, 而工业4.0时代,分布式控制的嵌入式系统,CPS系统有了更多的智能计算资源和边缘计算能力;

2.控制层:3.0时代,流程工业由中央集中控制型的SCADA控制,而不同设备有厂商专属的的通讯协议,设备之间有不同阵营的通讯协议,设备之间,产线之间的互操作性很差;工业4.0 时代有更加开放的总线协议, 比如OPC UA和 IO Link, 支持实时的,互操作性更强的, 更加安全的传感器和云连接;

3.工厂管理层: 3.0时代数据收集上来需要人再做判断和决策,而4.0 时代,数据收集上来后,因为设备和系统具备自适应,自决策,自判断等能力,人工智能可以对数据信息进行分析判断;工业3.0时代的 IT 和OT 是分开的, 很难连接的, 设备之间是信息孤岛,工序之间的数据流动有断层, 部门之间信息也很难共享。 从投入方式来看,工业3.0 主要是固定资产投入,工业4.0转变为运营投入。

构建工业物联网生态圈

客户的忧虑是网络安全问题。比如,客户会问公司的生产制造等重要数据信息放在第三方会安全吗?客户担心的第二个问题是新瓶装旧酒。 客户会认为所谓的工业4.0和工业互联网的技术和产品都是旧的,只是换了一个吸引眼球的新词汇而已。厂商的目的只是换一种方式买产品,买设备,买解决方案而已。 从工业4.0或者工业互联网的参与者来看,整个产业链比较长,从上游的芯片厂商到自动化产品厂商,再到OT厂商和IT厂商,每一家企业都能提供专门的知识和Know-how。

另外一个明显的趋势就是很多公司都想打造平台,我们预计制造业也将像手机一样,诞生为制造业服务的的操作系统。目前宣称自己正在打造工业云或者制造业的操作系统的公司很多,主要有以下几种:

第一种是基础设施的平台,基本上是提供的IAAS服务;

第二种是工业云平台,主要做工业制造业的设备运营维护,数据信息管理等,国内还有工业云平台提供垂直行业的设备维护运维等PAAS服务;

第三种是物联网平台,主要提供工具,SDK,API等,可以帮助客户建立自己的工业云。

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