工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）如何徹底改變制造業(yè)

2021-04-30

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）如何徹底改變制造業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在全球范圍內蓬勃發(fā)展了十年。物聯(lián)網(wǎng)的主要重點(diǎn)是消費者領(lǐng)域，但是，還有其他一些領(lǐng)域需要基于物聯(lián)網(wǎng)的應用程序。物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的擴展被稱(chēng)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，也通常稱(chēng)為IIoT /工業(yè)4.0。IIoT通過(guò)安全網(wǎng)絡(luò )連接機器和工業(yè)設備，并實(shí)現整個(gè)工業(yè)設施的自動(dòng)化。IIoT是M2M通信，大數據分析，SCADA和其他類(lèi)似行業(yè)設備的組合。

到2025年，設備和技術(shù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場(chǎng)預計將從773億美元增長(cháng)到1,106億美元，在預測期內的復合年增長(cháng)率為7.4％。

要了解工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如何使制造業(yè)受益，讓我們檢查一些關(guān)鍵點(diǎn)：

圖1 –工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)流程

資產(chǎn)管理–想象一下一家工廠(chǎng)正在生產(chǎn)某種資產(chǎn)，操作員需要定期核實(shí)資產(chǎn)到達哪個(gè)階段，根據資產(chǎn)時(shí)間更改電動(dòng)機的控制，并通過(guò)查看出入口來(lái)控制生產(chǎn)。在這種情況下，如果我們能夠減少人工干預并智能地跟蹤資產(chǎn)，那將非常有幫助。在IIoT的幫助下，智能工廠(chǎng)可以使用智能傳感器跟蹤不同的工廠(chǎng)資產(chǎn)位置，監控供需需求，并相應地管理工作流程，記錄和生產(chǎn)。

預測性分析–制造商可以對正在進(jìn)行的制造狀態(tài)進(jìn)行分析，估算實(shí)現里程碑，機器維護要求所需的時(shí)間表。預測分析工具可幫助工程師確定問(wèn)題的根本原因并制定緩解計劃，從而提前警告故障。隨著(zhù)我們朝著(zhù)這個(gè)生態(tài)系統的方向邁進(jìn)，生產(chǎn)線(xiàn)將擁有更多的數據，這些數據可以提供更多的可見(jiàn)性，以應對復雜的情況，從而使系統更加強大。

高效和生產(chǎn)過(guò)程–工業(yè)機械設備需要定期保養和維護。如果設備意外損壞，則可能會(huì )影響計劃產(chǎn)量的減少，時(shí)間和資源的浪費。物聯(lián)網(wǎng)輔助生產(chǎn)可以通過(guò)在導致?lián)p壞之前對設備進(jìn)行維修來(lái)避免生產(chǎn)停機。最終，借助增強的分析能力，減少停機時(shí)間和基于被監控機器的決策制定，生產(chǎn)線(xiàn)將具有更高的生產(chǎn)率，從而加快了生產(chǎn)速度。

安全操作–工業(yè)中的機器可能很危險，并且如果不定期維修會(huì )變成危險。配備工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）自動(dòng)化單元可以確保員工，機器的安全。而且，該行業(yè)可以將機器人技術(shù)與機器結合起來(lái)，以限制在地面以下或在某些特殊房間中工作的工人。

如今，許多制造公司已經(jīng)開(kāi)始投入時(shí)間和金錢(qián)來(lái)開(kāi)發(fā)智能IT驅動(dòng)的制造解決方案。工業(yè)4.0的采用使工業(yè)用戶(hù)可以利用其優(yōu)勢，例如資產(chǎn)管理，預測分析，高效和生產(chǎn)性流程以及運營(yíng)安全性。但是，通過(guò)利用這些優(yōu)勢，IIoT為制造商和企業(yè)帶來(lái)了自己的一系列挑戰。

為制造商和原始設備制造商采用IIoT的挑戰：

互通性

制造業(yè)沉迷于航空，汽車(chē)和石油工廠(chǎng)等各個(gè)領(lǐng)域。涉及不同領(lǐng)域的制造過(guò)程各不相同。對于工業(yè)領(lǐng)域，既沒(méi)有標準，也沒(méi)有一套工業(yè)智能傳感器。例如，在一個(gè)生態(tài)系統中來(lái)自不同供應商的機器之間傳輸數據將與其他生態(tài)系統不同。IoT中的Zigbee，Thread等標準促進(jìn)了IoT系統與其他設備進(jìn)行互操作以共享信息。但是，工業(yè)4.0沒(méi)有類(lèi)似的標準。OEM和SME需要更改/數字化其流程，以確?；谝恍┈F有流程的業(yè)務(wù)部門(mén)的互操作性。

安全

如果沒(méi)有互連的系統，確保智能技術(shù)無(wú)效。但是，將工業(yè)級機器與網(wǎng)絡(luò )連接會(huì )帶來(lái)風(fēng)險。它可能導致易受攻擊，并可能導致制造過(guò)程出現故障，從而可能危及員工和機器的安全。任何Industry 4.0 OEM廠(chǎng)商都必須擁有最強大，最安全的環(huán)境，可以保護工作站免受網(wǎng)絡(luò )威脅。

廠(chǎng)商間的專(zhuān)業(yè)知識不足（知識不足）

隨著(zhù)IIoT才剛剛起步，技術(shù)創(chuàng )新所需的行業(yè)技能，具有不同機械形狀和尺寸的單元的協(xié)調，來(lái)自各種來(lái)源的數據的集成以及眾多制造系統的供應商的實(shí)現是市場(chǎng)上的困難之一。除此之外，由于缺乏知識和巨大的投資需求，小型公司將難以開(kāi)始使用工業(yè)4.0技術(shù)。

缺乏成熟的技術(shù)

一個(gè)智能制造單位將需要一種機制或傳感器，以智能地檢測和協(xié)作從一臺機器到另一臺機器的數據。這就需要工業(yè)級的傳感器和智能機器。當前的挑戰是，市場(chǎng)上沒(méi)有很多可用于該行業(yè)的智能傳感器/機器。此外，要開(kāi)發(fā)合適的工業(yè)級傳感器需要對生態(tài)系統進(jìn)行培訓和模擬，這是一項艱巨的任務(wù)，但對于工業(yè)家來(lái)說(shuō)也是重要的方面?；谏鲜雠cIIoT相關(guān)的優(yōu)勢和挑戰，讓我們了解一些重要的用途-支持它的情況。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的使用：

與PLC，DCS和其他傳感器連接的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，用于通過(guò)OPC UA或某些其他工業(yè)標準進(jìn)行數據收集。它將支持云，這有助于將真實(shí)事物與數字世界聯(lián)系起來(lái)?；谠频木W(wǎng)關(guān)將能夠分析將驅動(dòng)核心業(yè)務(wù)邏輯的生產(chǎn)數據。

一些主要功能：

通過(guò)可靠的高速以太網(wǎng)，Wi-Fi或LTE連接實(shí)現云連接（用于非常偏遠的地區）

支持標準工業(yè)協(xié)議（Modbus，OPC統一體系結構-OPC UA，MTConnect等）

與PLC和SCADA集成

時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò )（TSN）

將重要數據發(fā)送到云以進(jìn)行大數據分析和預測性維護

使用智能制造解決方案：

智能制造解決方案將有助于分階段管理制造單元，并提供資產(chǎn)的故障報告。該解決方案還將支持工業(yè)電機控制和速度診斷。為了遠程跟蹤和控制制造，該解決方案將提供云接口。

一些主要功能：

控制電動(dòng)機的運行和速度

溫度和壓力測量與分析

采取適當措施以達到溫度和壓力的閾值

使用Rain-RFID和位置繪圖進(jìn)行制造階段跟蹤

庫存管理，必要時(shí)訂購更多庫存/組件

通過(guò)可靠的高速以太網(wǎng)，WiFi或LTE連接（用于偏遠地區）和制造統計信息實(shí)現云連接