工业物(wù)联网（IIoT）如何彻底改变制造业

2021-04-30

工业物(wù)联网（IIoT）如何彻底改变制造业

物(wù)联网（IoT）在全球范围内蓬勃发展了十年。物(wù)联网的主要重点是消费者领域，但是，还有(yǒu)其他(tā)一些领域需要基于物(wù)联网的应用(yòng)程序。物(wù)联网在制造业中的扩展被称為(wèi)工业物(wù)联网，也通常称為(wèi)IIoT /工业4.0。IIoT通过安全网络连接机器和工业设备，并实现整个工业设施的自动化。IIoT是M2M通信，大数据分(fēn)析，SCADA和其他(tā)类似行业设备的组合。

到2025年，设备和技术的工业物(wù)联网（IIoT）市场预计将从773亿美元增長(cháng)到1,106亿美元，在预测期内的复合年增長(cháng)率為(wèi)7.4％。

要了解工业物(wù)联网如何使制造业受益，让我们检查一些关键点：

图1 –工业物(wù)联网流程

资产管理(lǐ)–想象一下一家工厂正在生产某种资产，操作员需要定期核实资产到达哪个阶段，根据资产时间更改電(diàn)动机的控制，并通过查看出入口来控制生产。在这种情况下，如果我们能(néng)够减少人工干预并智能(néng)地跟踪资产，那将非常有(yǒu)帮助。在IIoT的帮助下，智能(néng)工厂可(kě)以使用(yòng)智能(néng)传感器跟踪不同的工厂资产位置，监控供需需求，并相应地管理(lǐ)工作流程，记录和生产。

预测性分(fēn)析–制造商(shāng)可(kě)以对正在进行的制造状态进行分(fēn)析，估算实现里程碑，机器维护要求所需的时间表。预测分(fēn)析工具可(kě)帮助工程师确定问题的根本原因并制定缓解计划，从而提前警告故障。随着我们朝着这个生态系统的方向迈进，生产線(xiàn)将拥有(yǒu)更多(duō)的数据，这些数据可(kě)以提供更多(duō)的可(kě)见性，以应对复杂的情况，从而使系统更加强大。

高效和生产过程–工业机械设备需要定期保养和维护。如果设备意外损坏，则可(kě)能(néng)会影响计划产量的减少，时间和资源的浪费。物(wù)联网辅助生产可(kě)以通过在导致损坏之前对设备进行维修来避免生产停机。最终，借助增强的分(fēn)析能(néng)力，减少停机时间和基于被监控机器的决策制定，生产線(xiàn)将具有(yǒu)更高的生产率，从而加快了生产速度。

安全操作–工业中的机器可(kě)能(néng)很(hěn)危险，并且如果不定期维修会变成危险。配备工业物(wù)联网（IIoT）自动化单元可(kě)以确保员工，机器的安全。而且，该行业可(kě)以将机器人技术与机器结合起来，以限制在地面以下或在某些特殊房间中工作的工人。

如今，许多(duō)制造公司已经开始投入时间和金钱来开发智能(néng)IT驱动的制造解决方案。工业4.0的采用(yòng)使工业用(yòng)户可(kě)以利用(yòng)其优势，例如资产管理(lǐ)，预测分(fēn)析，高效和生产性流程以及运营安全性。但是，通过利用(yòng)这些优势，IIoT為(wèi)制造商(shāng)和企业带来了自己的一系列挑战。

為(wèi)制造商(shāng)和原始设备制造商(shāng)采用(yòng)IIoT的挑战：

互通性

制造业沉迷于航空，汽車(chē)和石油工厂等各个领域。涉及不同领域的制造过程各不相同。对于工业领域，既没有(yǒu)标准，也没有(yǒu)一套工业智能(néng)传感器。例如，在一个生态系统中来自不同供应商(shāng)的机器之间传输数据将与其他(tā)生态系统不同。IoT中的Zigbee，Thread等标准促进了IoT系统与其他(tā)设备进行互操作以共享信息。但是，工业4.0没有(yǒu)类似的标准。OEM和SME需要更改/数字化其流程，以确保基于一些现有(yǒu)流程的业務(wù)部门的互操作性。

安全

如果没有(yǒu)互连的系统，确保智能(néng)技术无效。但是，将工业级机器与网络连接会带来风险。它可(kě)能(néng)导致易受攻击，并可(kě)能(néng)导致制造过程出现故障，从而可(kě)能(néng)危及员工和机器的安全。任何Industry 4.0 OEM厂商(shāng)都必须拥有(yǒu)最强大，最安全的环境，可(kě)以保护工作站免受网络威胁。

厂商(shāng)间的专业知识不足（知识不足）

随着IIoT才刚刚起步，技术创新(xīn)所需的行业技能(néng)，具有(yǒu)不同机械形状和尺寸的单元的协调，来自各种来源的数据的集成以及众多(duō)制造系统的供应商(shāng)的实现是市场上的困难之一。除此之外，由于缺乏知识和巨大的投资需求，小(xiǎo)型公司将难以开始使用(yòng)工业4.0技术。

缺乏成熟的技术

一个智能(néng)制造单位将需要一种机制或传感器，以智能(néng)地检测和协作从一台机器到另一台机器的数据。这就需要工业级的传感器和智能(néng)机器。当前的挑战是，市场上没有(yǒu)很(hěn)多(duō)可(kě)用(yòng)于该行业的智能(néng)传感器/机器。此外，要开发合适的工业级传感器需要对生态系统进行培训和模拟，这是一项艰巨的任務(wù)，但对于工业家来说也是重要的方面。基于上述与IIoT相关的优势和挑战，让我们了解一些重要的用(yòng)途-支持它的情况。

工业物(wù)联网网关的使用(yòng)：

与PLC，DCS和其他(tā)传感器连接的工业网关，用(yòng)于通过OPC UA或某些其他(tā)工业标准进行数据收集。它将支持云，这有(yǒu)助于将真实事物(wù)与数字世界联系起来。基于云的网关将能(néng)够分(fēn)析将驱动核心业務(wù)逻辑的生产数据。

一些主要功能(néng)：

通过可(kě)靠的高速以太网，Wi-Fi或LTE连接实现云连接（用(yòng)于非常偏遠(yuǎn)的地區(qū)）

支持标准工业协议（Modbus，OPC统一體(tǐ)系结构-OPC UA，MTConnect等）

与PLC和SCADA集成

时间敏感型网络（TSN）

将重要数据发送到云以进行大数据分(fēn)析和预测性维护

使用(yòng)智能(néng)制造解决方案：

智能(néng)制造解决方案将有(yǒu)助于分(fēn)阶段管理(lǐ)制造单元，并提供资产的故障报告。该解决方案还将支持工业電(diàn)机控制和速度诊断。為(wèi)了遠(yuǎn)程跟踪和控制制造，该解决方案将提供云接口。

一些主要功能(néng)：

控制電(diàn)动机的运行和速度

温度和压力测量与分(fēn)析

采取适当措施以达到温度和压力的阈值

使用(yòng)Rain-RFID和位置绘图进行制造阶段跟踪

库存管理(lǐ)，必要时订購(gòu)更多(duō)库存/组件

通过可(kě)靠的高速以太网，WiFi或LTE连接（用(yòng)于偏遠(yuǎn)地區(qū)）和制造统计信息实现云连接