
提起物联网,一般人首先想到的无非是智能家居、智能汽车、可穿戴设备等与日常生活息息相关的领域。随着工业化与信息化的深度融合,企业内部互联互通的需求渐增,通过接入网络进而达到提高产品质量和运营效率的需求更为强烈,工业物联网应运而生。工业物联网将生产过程的每一个环节、设备变成数据终端,全方位采集底层基础数据,并进行更深层面的数据分析与挖掘,从而提高效率、优化运营。
工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器,以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节,从而大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上,工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。
中国工业物联网产业链的参与者主要包括设备制造商、系统集成商、网络运营商、平台供应商等。目前我国工业物联网产业利润的主要获取者为设备制造商和系统集成商。随着产业不断发展成熟,市场对于服务的需求将越来越强烈,网络运营商和平台供应商的利润将迎来快速上升,并将成为产业利润的主要获取者。
尽管中国工业物联网产业链还处在形成初期,产业链条的界定和分工还不完全明晰,但产业整体竞争力快速提升,行业处于爆发前期。具体到各个环节,发展的状况又不尽相同。
设备制造商
设备制造商主要涵盖感知层、传输层、现场管理层、应用层等工业物联网各层级主要设备厂商。感知层企业包括芯片、RFID、传感器、工业仪表、工业相机、二维码、PLC 等企业; 传输层企业则主要包括芯片、通信模块、通信设备等企业,主要技术包括工业现场总线、工业以太网、无线传感器网络(5G、NB-IOT、LoRa、BLE)等技术;现场管理层主要涉及厂商包括工控机、DCS、SCADA、FCS 等企业;应用层涉及到的设备主要包括服务器、智能装备等。近年来,我国在传感器相关产业加大投入,国有传感器及仪器仪表市场占有率不断提高,涌现出华立仪表、上海仪表、汉威电子等一批具有代表性的企业。
平台供应商
平台供应商主要为工业物联网应用提供支撑,能够为设备制造商提供终端监控和故障定位服务,为系统集成商提供代计费和客户服务,为终端用户提供可靠全面的服务,为应用开发者提供统一、方便、低廉的开发工具等。主要包括工业物联网平台、工业数据平台、工业云平台提供商等。我国工业物联网平台起步较晚。目前全球工业物联网平台有 50%左右由美国企业提供,我国企业在积极开展布局,航天云网、三一、海尔等企业依托自身制造能力和规模优势,率先推出工业物联网平台服务,并逐步实现由企业内应用向企业外服务的拓展。
网络运营商
网络运营商主要提供数据传输,是工业物联网网络层的主体,是连接传感数据和终端应用的中间环节。运营商将关注焦点放在了连接和应用这两个层面。其中连接是运营商最擅长的领域,而平台则是运营商未来突围的关键。国内网络运营商在立足连接和平台的同时,还在往芯片、模组等物联网产品领域发展。例如中国移动物联网公司定位一方面是作为物联网业务服务的支撑者,提供高效、稳定、安全的物联网专用网络,打造开放的接入平台、能力平台、大数据平台。另一方面是专用芯片和模组的提供者,在通信模组、智能传感器、处理器模组和开源硬件体系等领域开展合作研发与联合推广。再有是物联网专用产品的推动者。针对细分行业,通过与系统集成商(SI),应用提供商(AP/SP)开展合作,提供解决方案。
系统集成商
系统集成商主要致力于解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、使用环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的集成。相关企业包括自动化企业、工业控制系统企业、工业软件企业等各类工业系统解决方案企业。中国工业控制系统企业经过多年的发展,与国际先进水平的差距在逐渐缩小,但是在系统稳定性、软件功能、产品品种齐全性、集成性等方面还存在不少差距。中国工业控制系统企业主要由三类企业构成,一类是以和利时、浙大中控、四方继保、南京自动化、三维力控、北京亚控等为代表的企业的工控系统厂商。另一类是以绿盟科技、启明星辰、天融信、中科网威等代表性企业的传统信息安全厂商。第三类就是国内还有一些专注于工控安全的新兴公司,诸如力控华康、海天伟业、中京天裕、匡恩科技等。
一是制造业供应链管理。工业物联应用于企业原材料采购、库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理体系,借助射频识别等工业物联技术实现对装备产品的数字化物流管理,推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术,提高整个供应链的协调性,降低成本,实现现代物流与装备制造的联动发展。企业利用物联网技术,能及时掌握原材料采购、库存、销售等信息,通过大数据分析还能预测原材料的价格趋向、供求关系等,有助于完善和优化供应链管理体系,提高供应链效率,降低成本。空中客车通过在供应链体系中应用传感网络技术,构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。
二是生产过程工艺优化。工业物联网的泛在感知特性提高了生产线过程检测、实时参数采集、材料消耗监测的能力和水平,通过对数据的分析处理可以实现智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护,提高生产力,降低能源消耗。如在石油勘探、开采、运输等环节,利用工业物联网建立油井生产智能远程测控系统,实现对石化生产设备的智能测控和管理,从而优化生产流程,提高产品质量,促进化工企业的安全生产和科学管理。钢铁企业应用各种传感器和通信网络,在生产过程中实现了对加工产品的宽度、厚度、温度实时监控,提高了产品质量,优化了生产流程。
三是生产设备监控管理。利用传感技术对生产设备进行健康监控,可以及时跟踪生产过程中各个工业机器设备的使用情况,通过网络把数据汇聚到设备生产商的数据分析中心进行处理,能有效地进行机器故障诊断、预测,快速、精确地定位故障原因,提高维护效率,降低维护成本。GEOil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center(综合服务中心),通过传感器和网络对设备进行了在线监测和实时监控,并提供了设备维护和故障诊断的解决方案。
四是环保监测及能源管理。工业物联网与环保设备的融合可以实现对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理环节关键指标的实时监控。在化工、轻工、火电厂等企业布署传感器网络,不仅可以实时监测企业排污数据,而且可以通过智能化的数据报警及时发现排污异常并停止相应的生产过程,防止突发性环境污染事故发生。工业物联网技术在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等“高能耗、高污染”行业得到应用,支持其智能排污监控系统的建立与完善,实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用,对重点排污监控企业实行实时监测自动报警、远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故发生,有效地促进了这些行业的节能减排。
五是工业安全生产管理。“安全生产”是现代化工业中的重中之重。工业物联网技术通过把传感器安装到矿山设备、油气管道、矿工设备等危险作业环境中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息,将现有的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,可以监测温度、湿度、瓦斯浓度等,对采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产设备进行状态监测和故障诊断,建设和完善安全监测网络系统,实现实时感知、准确辨识、快捷响应及有效控制,提升安全生产过程监控和应急响应水平。
六是大规模个性化制造。将工业物联网引入生产线以后,人类、工件和生产设备将彼此通信,生产线将实现全面网络化并自主控制生产过程,不仅显著缩短研发周期、提高生产效率、提升产品质量、减少资源使用,使经济效益最大化,更核心的是从大规模批量生产,转向对个性化需求的满足。
未来企业工业物联网应用的重点由设备和资产转向产品和客户。工业企业借助物联网实现业务成长的主要途径包括新的产品和服务和更紧密的客户关系。为了开发更具吸引力的产品或提升现有客户关系,企业将需要大量产品和客户的相关信息支持。目前工业企业所获得的产品和客户的信息量远少于资产和设备的信息量,在效率提升和业务成长的双重诉求驱动下,未来企业工业物联网应用的关注度将由设备和资产转向产品和客户。
数据能力提升将以数据分析计算能力提升为投资优先选择。物联网的整体突破不仅依赖于硬件能力和商业模式创新,算法与数据同样不可或缺。中国制造企业多年基于应用研发积累了大量经验数据,如果将这些数据提取并模型化,形成可实用的专家算法,数据将变成具有良好盈利能力的金矿。
目前工业物联网正在朝着终端智能化、联接泛在化、计算边缘化、网络扁平化、服务平台化的方向发展。
终端智能化:包括底层传感器设备自身向着微型化和智能化的方向发展,以及工业控制系统的开放逐渐扩大,使得工业控制系统与各种业务系统的协作成为可能。
联接泛在化:工业控制通信网络经历了现场总线、工业以太网和工业无线等多种工业通信网络技术,将监控设备与系统, 同生产现场的各种传感器、 变送器、执行器、 伺服驱动器、运动控制器,甚至CNC数控机床、工业机器人和成套生产线等生产装备连接起来。
计算边缘化:数据不用再传到遥远的云端,更适合实时的数据分析和智能化处理,具有安全、快捷、易于管理等优势, 能更好地支撑本地业务的实时智能化处理与执行, 满足网络的实时需求。
网络扁平化:工业物联网的体系架构正在简化,系统性能将得到进一步提升的同时降低软件维护成本。建立网络扁平化技术体系,使信息在真实世界和虚拟空间之间智能化流动,实现对生产制造的实时控制、精确管理和科学决策。
服务平台化:工业物联网平台面临着连接设备量巨大、应用环境复杂、用户多元化等问题。提升连接灵活、扩展用户规模、应用开发的简易友好,根据用户实际需求提供设备远程管理、预防性维护和故障诊断等服务。

