隨著互聯(lián)網(wǎng)的引入,人們開始將互聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)鏈上的過程控制技術(shù)結(jié)合;這場(chǎng)結(jié)合主要有兩個(gè)方向,一是控制方向,最終也就演變成了我們熟知的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),而另一個(gè)則是對(duì)智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的探索,發(fā)展到最后便是今天的物聯(lián)網(wǎng)。
十年前的生產(chǎn)線上,我們需要員工來手動(dòng)記錄庫存并檢出運(yùn)送貨物;依靠維修隊(duì)伍用眼睛定期貨檢和質(zhì)檢;通過一通通電話查看貨物的物流情況——這些效率低下的方式充斥著整個(gè)供應(yīng)鏈的上下游。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念下的諸多技術(shù),正是為提高這些環(huán)節(jié)的效率而存在的,具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
1、網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)平臺(tái),將物理過程和軟件通信過程集成為一體,從而提供更進(jìn)一步的建模、設(shè)計(jì)以及分析的技術(shù)。
2、云計(jì)算
借助云計(jì)算,可以將IT服務(wù)和計(jì)算資源轉(zhuǎn)移到云端,而不是本地的資源有限的服務(wù)器上。
3、邊緣計(jì)算
一種分布式計(jì)算方式,相比于云計(jì)算,可使得計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更靠近需要的本地位置,因?yàn)檫M(jìn)行分散的分布式的數(shù)據(jù)處理顯著降低了對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力的需求,也降低了中間出錯(cuò)和被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
4、人工智能&機(jī)器學(xué)習(xí)
人工智能(AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)領(lǐng)域,其創(chuàng)建的智能能夠通過有效的預(yù)測(cè)從而像人類一樣做出決策。
網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的概念比較龐大,它時(shí)時(shí)刻刻體現(xiàn)在我們現(xiàn)在的生產(chǎn)環(huán)境中,然而,對(duì)于外界來說,它們?nèi)匀皇切畔⒐聧u,不符合工業(yè)4.0的理念。我們產(chǎn)線的產(chǎn)能還是靠人抄表來報(bào)告,趨勢(shì)還是靠著表格中的簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)模型進(jìn)行演算,而最后產(chǎn)線產(chǎn)能的分配還是人為的決策……
解決的方法也很簡(jiǎn)單,連通上下層MES系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可,讓云計(jì)算以及其中的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)能夠?qū)Ξa(chǎn)線趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)和決策。
但是這要如何實(shí)現(xiàn)呢?我們可以根據(jù)今天飲料廠的需求在產(chǎn)線和管理系統(tǒng)中架上以太網(wǎng),定義好報(bào)文格式,完善好網(wǎng)路層和傳輸層做出一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議;根據(jù)明天電子設(shè)備廠的需求可以做同樣的事情;但在這樣的情況下,我們只是實(shí)現(xiàn)了互通,但是沒有實(shí)現(xiàn)互連。
兩者或者甚至更多的這樣的系統(tǒng)并沒有使用統(tǒng)一的框架或協(xié)議,每一次實(shí)現(xiàn)“互通”的成本都非常高,需要連通的成本會(huì)隨著數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)。
在這種情況下,我們就需要一些統(tǒng)一的框架和協(xié)議,能夠讓我們用在各種各樣的領(lǐng)域和應(yīng)用中。傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,往往都有接入設(shè)備數(shù)量和通信距離的限制,所以不適合用來做工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大網(wǎng)絡(luò)。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今其實(shí)也已經(jīng)誕生了很多的架構(gòu),他們都具有很強(qiáng)的互聯(lián)性和通用性,這些架構(gòu)和協(xié)議提供了統(tǒng)一性,讓接口能夠最大限度的跨行業(yè)使用。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)并不是最終的目標(biāo),它只是一個(gè)“小目標(biāo)”。前面我們提過,隨著技術(shù)尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,使得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念成為了可能,以提高生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的效率。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用分為這么幾方面,而有的方面已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí):
比如遠(yuǎn)程服務(wù),維護(hù)人員可以身處異地而全權(quán)限地訪問其他地方的設(shè)備,顯著提高維護(hù)效率,有研究數(shù)據(jù)稱這種方式較于傳統(tǒng)的維護(hù)方式能節(jié)省12%至30%的維護(hù)成本,且消除故障的可能性高達(dá)70%;
比如數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)服務(wù),通過云計(jì)算模式(或是霧計(jì)算或是邊緣計(jì)算)完全由人工智能算法憑借對(duì)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行庫存優(yōu)化、質(zhì)量控制、產(chǎn)線優(yōu)化以及預(yù)測(cè)性維護(hù)等的決策;
再比如借用大數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行數(shù)字孿生模擬,來計(jì)算設(shè)備和零件的生命周期以及行預(yù)測(cè)性的維護(hù),或者是提供大數(shù)據(jù)量的模擬場(chǎng)景供新員工進(jìn)行各式各樣的實(shí)操培訓(xùn)。這些各式各樣應(yīng)用都能夠改變現(xiàn)有的生產(chǎn)模式,提升生產(chǎn)效率。
不難看出,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠減少各個(gè)環(huán)節(jié)的成本,提高生產(chǎn)效率;而實(shí)現(xiàn)此目的方式就是打破一個(gè)個(gè)現(xiàn)有的產(chǎn)線信息孤島將數(shù)據(jù)傳出去,讓數(shù)據(jù)發(fā)揮真正的潛力,就能夠有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高以及生產(chǎn)成本的減少。