工业物联网

连接未来的智能制造

随着科技的不断进步和全球市场的快速发展，工业物联网（Industrial Internet of Things，简称IIoT）正逐渐成为一个炙手可热的话题。在工业制造领域，IIoT正在革新传统的生产模式，为企业带来了巨大的变革和发展机遇。

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工业物联网的概念

工业物联网（IIoT）代表了物联网技术在工业领域和应用中的延伸和集成。工业物联网重点关注机器对机器通信、大数据和机器学习，帮助行业和企业提高运营效率和可靠性。它涵盖各种工业应用，包括机器人、医疗设备和软件定义的生产流程。

IIoT 的独特之处在于其独特的信息技术 (IT) 和运营技术 (OT) 融合。OT 涉及网络操作流程和工业控制系统，包括HMI、监控、SCADA 系统、DCS 和PLC。这种综合方法确保工业物联网在重塑工业流程和促进数据驱动决策方面发挥关键作用。

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工业物联网的特点

工业物联网(IIOT)特点并非所有系统都可以归类为IIoT。一般来说它们需要生成数据进行分析并产生具体的联网系统。IIOT系统运行基于分层结构：

设备：系统的可见部分是设备: 传感器、GPS 定位器、机器等等；网络：在此之上是连接层，即通过云存储或边缘计算在这些设备和服务器之间建立的网络；

服务：这些是分析收集的数据并对其进行处理以提供特定服务的计算机，应用程序；

内容：这是与人类操作员的界面，可以是计算机、平板电脑，甚至是虚拟现实或增强现实眼镜等设备。

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工业物联网有什么好处

工业物联网为企业带来了许多优势，以下是一些主要优势：

• 提高效率：工业物联网实现设备和流程的自动化和持续监控。这提高了运营效率，因为实时数据允许数据驱动的决策和远程监控。
• 提高产量：IIoT 连接的制造流程可提高设备的利用率和性能。通过最大限度地提高机器效率并将员工从重复性任务中解放出来，可以提高生产能力。
• 减少错误：工业运营中的自动化最大限度地减少了与人为相关的低效率，从而减少了产品缺陷。这可以提高客户满意度和品牌声誉。
• 预测维护需求：工业物联网传感器通过分析生产数据的模式和早期问题检测来帮助实施预测维护策略。这种主动方法可以防止资产故障、降低成本并最大限度地减少停机时间。
• 增强工人安全：工业物联网通过传感器监控员工和工作场所安全，有助于打造更安全的工作环境。如果发生事故，集成安全系统可以触发警报和采取行动，确保快速响应并为未来的预防提供见解。
• 节省能源成本：工业物联网可以持续监控和优化能源消耗，从而揭示效率低下的情况并节省成本。这延伸到调节温度、用水量、湿度和照明等因素。
• 改善现场服务和客户体验：工业物联网可以通过提供实时数据和见解来增强现场服务。这可以改善客户体验，因为公司可以提供更高效的服务并及时响应客户需求。

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工业物联网的应用方面

工业物联网的应用可以涵盖各个领域，如智能工厂、智能物流、智能能源等。在智能工厂中，IIoT可以通过连接生产线上的各个设备和机器，实现设备状态的实时监控和故障预警，提高生产线的稳定性和生产效率。在智能物流中，IIoT可以通过追踪和监控货物的位置和状态，提供更准确的物流信息和更高效的物流管理。在智能能源中，IIoT可以通过智能电表和能源管理系统，实现对能源的实时监测和优化，提高能源利用效率和降低能源消耗。

• 设备监测与维护：通过安装传感器和监测设备，实时收集工业设备的运行状态和数据。通过对这些数据进行分析，可以实现设备故障预测、维护计划优化，提高设备的可靠性和生命周期管理。
• 生产过程优化：通过连接生产线上的传感器和设备，实时监测生产过程中的各种参数，如温度、湿度、压力等。通过对这些数据进行分析，可以实现生产过程的优化和调整，提高生产效率、降低能耗、减少废品率。
• 资源管理与节能：通过监测和控制系统，实现对能源、水资源等的监测和管理。通过分析数据，可以识别能源浪费和资源浪费的问题，并采取相应的措施进行节能和资源管理，降低生产成本和环境影响。
• 质量控制与追溯：通过物联网技术，可以实现对产品质量的实时监测和控制。通过在产品上添加传感器和标签，并与生产数据进行关联，可以实现对产品质量的追溯，快速发现和解决质量问题，提高产品质量和客户满意度。
• 5. 物流与供应链管理：通过物联网技术，可以实现对物流和供应链过程的实时监测和管理。通过连接运输工具、仓库和库存系统，可以实现对物流过程的实时追踪和调度，提高物流效率和准确性，降低运输成本。

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实施工业物联网的5大挑战

01.未明确目的和范围

一些决策者之所以觉得本企业必须采用工业物联网，是因为他们认为竞争对手已经这样做了，自己显然不应该落后。这可以是实施工业物联网的众多因素之一，但不应当成为主要的因素。相反，组织的决策者应该仔细考虑，他们想要通过利用工业物联网实现什么，以及这项技术将如何帮助他们在现有环境中扬长避短。

首先，圈定工业物联网的实施范围是非常重要的。我们需要考虑：在初始化的实施阶段，是否只会与单个机器设备、或某个部门相关？提前弄清楚这一点，不但有益于控制预算，而且能够确保实施团队的每个人都能够对需要执行的内容，持有一致性的认识。

只有大家都去关注在工业物联网实施后，具体能够给企业带来哪些改进，那么他们才有动力去努力解决可能出现的设备故障，或通过智能化的数据收集，更安全地改进运行环境。

02.遇到数据相关问题

消费物联网设备的数据收集潜力，通常比与工业物联网相关的设备更受限制。例如，某个房主只能使用物联网设备，去收集关于其住宅的有限数据。而工业物联网的网络则可以横跨全球各地的站点，在任何给定的时间，从成百上千台设备处收集丰富的数据。

这也就是为什么我们常说工业物联网的实施，与数据的收集有着密切的关系。毕竟决策者可能会因为不确定该如何有效地处理各个来源的信息，而无法做出准确的判断。因此，只有了解需要收集的、最为相关的数据，才能了解公司希望通过工业物联网要具体实现的目标。也就是说，他们往往需要先设定目标，然后找出与这些里程碑相关的数据类型。例如，如果贵企业的实施目标是减少每年设备故障的次数，那么在这种情况下，企业决策者就可能需要有关机器温度、异常振动模式、以及总体运行时间等数据参数。

同时，我们还必须确保收集和使用的数据具有尽可能高的质量。试想，如果出现了信息重复、或数据有误等情况，那么工业物联网的实施过程就会导致工作量的翻倍，甚至起到误导性的作用。

03.需要维护已连接的基础设施的安全性

工业物联网的广阔连接性，扩大了潜在网络黑客的攻击范围。由于使用工业物联网的公司可以在整个基础设施中连接到各种设备，因此我们很容易想象到其受到在线攻击后所造成的严重破坏。

因此，当涉及到工业互联网的构建和改进时，我们需要通过诸如渗透测试等方式，发现黑客可能利用到的基础设施的某个漏洞，以及可能获得的访问权限。当然，除了外部威胁，我们也需要提防内部人员可能带来的危害。例如，由某个员工在点击、甚至回复了钓鱼邮件后，所引发的威胁。

根据Barracuda公司2022年的一份报告显示：有72%的组织在其公司内已实施了“工业物联网加安全运营”的技术形式。不过，更令人担忧的是，有93%的企业在其工业物联网的安全相关项目中遭遇到了失败。而且，只有49%的受访组织能够自行处理与安全有关的更新。这意味着其安全措施可能面临着过时的窘境。

有许多专家认为，区块链技术是许多行业的颠覆性利器。它能够将信息存储在一个数字化的、不可更改的分类帐上，有助于确保基本数据的透明度，同时也能够防止篡改。因此，业界纷纷将区块链视为改进工业物联网安全态势的关键要素，用它来更加便利地管理和保持工业物联网的安全。

同时，负责工业物联网实施的人员，也应该定期进行网络安全审查，并根据审查的结果，来及时向组织中的决策层展示工业物联网在实施过程中的安全态势，以及需要在哪些方面有所改进。

04.遇到可扩展性困难

可扩展性是专业人员在工业物联网实现方面可能面临的另一个挑战。2022年，Bain在对工业物联网决策者的调查中获悉到：在实施了工业物联网技术的企业中，真正能够按计划实现可扩展性的不到60%。

受访者普遍认为有三个主要因素，导致了他们无法扩展自己的项目：

• 集成工作过于复杂，且需要过多的投入
• 相关的供应商无法支持扩展
• 项目生命周期的支持成本过高，难以说服利益相关方

该研究给出了两项建议：

• 硬件可以帮助缩小那些阻碍企业决策者进行扩展的差距
• 项目参与者对于工业物联网项目要有长远的眼光

有些人可能只会考虑到该如何实现最初的概念性验证（proof of concept）。这实际上只是项目的一个起点。若想实现最终项目可扩展性，他们还需要尽早地进行规划，以及做好全盘的考虑，为项目后期预留下开放性的定义与准备。

05.应对资源短缺问题

一个不争的事实是，在工业物联网项目的各个阶段，我们会经常遇到缺乏必要的资源的窘境。而且此类状况比人们想象的还要普遍。Inmarsat曾在全球范围内开展过一项调查，其中有37%的受访者认为自己没有足够的内部资源，可用于手头的工业物联网项目。更具体地说，该群体中有50%的受访者曾表示，他们没有足够的网络安全人才。此外，有49%的公司需要更多的数据科学和分析领域的人才。而32%的公司则表示，他们拥有将工业物联网完全融入其商业战略所需的高管、以及专业的领导知识。