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工业互联网如何赋能高端制造?

2019-12-17 01:59

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以下一连串疑问。

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——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?

2019年,工业互联网首次进入政府工作报告,2019政府工作报告专门提及“打造工业互联网平台,拓展‘智能+’,为制造业转型升级赋能”。

——谁最早提出的这个概念?

最近工业互联网非常热,一是“智能+”对工业转型升级的重要性,二是在科创板开市之后,与工业互联网、产业互联网相关的科创企业在不断进入科创板上市的行列中。此前对工业互联网有大量讨论,但还有很多困惑和发展不清晰之处。

——工业互联网可以做什么?能带来什么经济和社会价值?

在钛资本新一代企业级科技投资人投研社第24期,寄云科技创始人总裁时培昕分享了工业互联网如何赋能高端制造,释放机器潜力。时培昕博士毕业于北京邮电大学信号与信息处理专业,是国内早期从事云计算、大数据和工业互联网相关领域研究推广与应用的专家。

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。

工业互联网两大典型玩家

什么是工业互联网?和互联网,移动互联网的关系是?

工业互联网主要由网络、平台、安全三大部分组成,其中网络是基础,特别是5G低时延网络是保证工业互联网的基础,而数据和平台是工业互联网的核心,安全是保障。

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。

工业互联网厂商非常多,从最基本的连接端到云服务端,从IaaS端到PaaS端再到工业数据分析展示和可视化平台再到具体应用场景,设计仿真、生产优化、运营管理、资产运维、能耗管理、采购优化等,都是在工业里利用物联网的数据采集和大数据分析后才能创造出的应用场景。

TheInternetis the global system of interconnectedcomputer networksthat use theInternetprotocol suite to link devices worldwide. - Wiki

两个比较典型的工业互联网玩家:

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。

第一个是提出工业互联网概念的GE旗下Digital部门,提出“通过发掘数据的价值实现高效的产出”。

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。

不幸的是GE已经在2018年开始出售Predix,主要原因有几个:

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:

GE Digital受到燃机、油气、电力等系列主营业务的市场疲软影响;低估了工业企业数字化进程的难度;过于强调云平台和IT能力,忽视了客户对应用的需求,盈利模式不清晰;进行的并购和整合并没有达到通过一个平台统一不同的应用软件和交付能力的有效目的。

——设备(包括机器、产线、制程设备等)

GE Digital的规划目标,是希望通过Predix平台结合应用Operation Performance Management和Asset Performance Management,通过设备的健康和可靠性管理、合规性管理、资产优化、策略优化,以达到运营性能的管理,包括提升运营效率、实现过程优化等。

——人

第二个玩家是Uptake,是公认的工业互联网领域的标杆创业公司。

——数据信息(通过软件管理的物料、研发、销售、物流等数据信息)

创立于2012年,Uptake做的很多事都在模仿GE Digital,包括招募了很多GE Digital的原班人马。其主张也是通过工业物联网的数据分析,实现高效的资产性能和运营效率的提升,提供的方案也是平台加应用。

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:

在平台层,不仅提供相应工业的基础能力,也提供AI和机器学习引擎,把算法变成目录和订阅的方式以快速实现数据分析,并在上面实现快速应用编译和部署,最后形成应用和行业解决方案。应用主要有两类,一类是通过数据科学、人工智能的方式实现资产性能的提升,另一个是通过提升资产性能提升运营效率,都与GE非常像。

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Uptake在2018年11月份收购了一家APT公司,这家企业提供了800多种类型的设备、1000多万种不同部件的失效模式。FMEA失效模式分析有什么用呢?可以非常清楚地定位出设备有多少种故障现象,每种故障现象应该采取的应对措施和寻找相应根因形成维护策略。

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还有Uptake另外一个应用,通过AI实现销售线索、服务需求、工作流效率的优化,主要是针对设备制造商提供一整套业务流程优化引擎、提高销售业绩和客户满意度。

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。

比较典型的案例:第一个是为卡特彼勒开发一套设备联网和分析系统,采集设备的各类数据信息,联网监控的同时分析预测设备可能会发生的故障,以提前应对;美国一家Class1的火车公司,在美国有大约一万四千个火车头,Uptake帮助其通过人工智能预测性维护,每年节省4700万美金;AMEREN是美国一家发电厂,每年用了Uptake的人工智能应用平台帮公司节省990万美金;PaloVerde是一家核电厂,每年Uptake帮其节省1000万美金;Uptake还帮助某个重型机械经销商每年提高850万美金的收入。

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

这几个案例是工业互联网里比较典型的应用场景,围绕大型设备的资产性能,利用数据分析实现设备可靠性的提升,进而提升整个过程的运营效率,创造更多的价值和利润。

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。

工业互联网的核心技术有四个:

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;

一,边缘计算是有强刚需的工业应用场景,通过边缘端的实时数据采集、云端的数据分析和应用开发以实现高效协同,是云端应用对边缘端实时数据采集的响应和控制过程;

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;

二,大数据平台也非常关键,以前的工业数据都是小数据,很多数据处理都在边缘完成,并没有汇总起来进行相关性分析和统一趋势分析,因此实现应用和数据解耦的大数据平台也很关键;

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。

三,数字孪生,即通过数据化方式为工业设备定义数据结构,结合数据分析对设备的过去、当前和未来进行深入的洞悉,完成设备从物理向虚拟环境映射的最关键描述;

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