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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的那些事兒 | 從“聯(lián)”說起

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的那些事兒 | 從“聯(lián)”說起

近期,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新聞接連不斷,不論是國家出臺關(guān)于加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見,政策扶持加碼,還是富士康36天“閃電”過會創(chuàng)A股IPO新速度, 或是兩會期間傳來各位大佬對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的聲音,說2018年是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的井噴之年一點兒也不為過。


工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在成為工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的兵家必爭之地,目前正躍躍欲試的公司既包含了像BAT等互聯(lián)網(wǎng)公司,也有像GE、西門子等傳統(tǒng)工業(yè)巨頭,亦或是以人工智能切入工業(yè)應(yīng)用場景的創(chuàng)業(yè)公司,可謂遍地開花。


對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)本身不是目的,而只是手段:對于工業(yè)領(lǐng)域的工程師來說,能夠基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,利用工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)解決實際應(yīng)用痛點,這才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺落地實用的必要條件。如果不能真正了解我們所要連接的工業(yè)設(shè)備和理解連接之后的目的,那么即使所有設(shè)備都連接到了工業(yè)局域網(wǎng)或者工業(yè)云之后,隨之而來的反而會是更龐雜的結(jié)構(gòu)、更多的維護(hù)成本和更不可預(yù)見的系統(tǒng)問題。


但不可否認(rèn),針對工業(yè)大數(shù)據(jù)智能整合分析的需求來說,萬物互聯(lián)的確是基礎(chǔ)和前提,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首先要解決的問題就是真正能連接工業(yè)中的各種人、機(jī)器設(shè)備和系統(tǒng),不過遺憾的是,這個“聯(lián)”本身,在工業(yè)現(xiàn)場并不是一件那么容易的事情。


現(xiàn)在市場上發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)不勝數(shù),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)基礎(chǔ)就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)


在相關(guān)的行業(yè)文章和產(chǎn)品介紹上,一些詞匯出現(xiàn)頻率很高:IOT Hub, IOT Edge, MQTT,HTTPS,CoAP,NB-IOT等等,這些其實都是通用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的概念或者相對成熟技術(shù),已經(jīng)推廣多年,其中很多關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)確實很值得工業(yè)領(lǐng)域借鑒甚至直接使用。


但直接將原有物聯(lián)網(wǎng)平臺加上一個“工業(yè)”的前綴,卻與一個實用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺還有明顯的鴻溝。


工業(yè)是一個高度碎片化的領(lǐng)域,各種現(xiàn)場通信協(xié)議五花八門(Profibus, ProfiNet,EtherNet/IP,OPC UA,EtherCAT等等),硬件紛繁復(fù)雜且自成體系。


從事工業(yè)領(lǐng)域,不管是做軟件、硬件還是做系統(tǒng)集成,都需要深入應(yīng)用場景,了解工業(yè)現(xiàn)場實際需要怎樣的設(shè)備互聯(lián),這些連接需要怎樣的接口和協(xié)議。


比如MQTT和CoAP等協(xié)議,這是在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中比較成熟并且廣泛使用的協(xié)議。通用物聯(lián)網(wǎng)中,比如智能穿戴設(shè)備、智慧城市產(chǎn)品,都是全新的產(chǎn)品,可以完全從零開始設(shè)計最經(jīng)濟(jì)最適用的通信方式。但是多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場下,這類協(xié)議本身難以滿足工業(yè)用戶的安全穩(wěn)定及傳輸能力的需求,傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備也通常不提供類似接口。


工業(yè)現(xiàn)場有不同廠商提供的各種傳統(tǒng)設(shè)備及其管理系統(tǒng),每個系統(tǒng)都有一定的封閉性和不可替代性,同時傳統(tǒng)設(shè)備數(shù)目眾多、成本高昂、系統(tǒng)穩(wěn)定且久經(jīng)考驗,所以工業(yè)現(xiàn)場不可能為了獲得MQTT和CoAP協(xié)議的接口,去替換掉那些使用了幾十年、工作狀態(tài)良好、甚至不可替代的傳統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)。


我們可以著眼于一個典型的工業(yè)場景。


比如,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上最重要的應(yīng)用之一就是工業(yè)大數(shù)據(jù)分析,包含設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、能耗管理與優(yōu)化、生產(chǎn)效率提升等應(yīng)用場景。此類應(yīng)用下的工業(yè)現(xiàn)場,最常見的兩種現(xiàn)場設(shè)備是CMS和PLC。


CMS主要是指設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),可能以上百KHz采樣率去同步采集多通道聲音、振動、電壓電流等動態(tài)信號,有NI、研華等知名數(shù)據(jù)采集設(shè)備供應(yīng)商;PLC是可編程邏輯單元控制器,一般采樣速率相對較低,可作為穩(wěn)態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集設(shè)備或者直接作為設(shè)備的核心控制單元,市場上包含西門子、ABB等至少數(shù)十家知名設(shè)備供應(yīng)商和不計其數(shù)、廣泛使用的成熟設(shè)備。


這些設(shè)備不同于我們常見的穿戴式設(shè)備、RFID等消費級物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,本身有準(zhǔn)入門檻和技術(shù)封閉性,需要滿足各種復(fù)雜工況下的應(yīng)用需求并且質(zhì)量穩(wěn)健,客戶不可能替換這些設(shè)備。


這類應(yīng)用當(dāng)然不代表全部工業(yè)場景,但是確確實實是工業(yè)現(xiàn)場非常常見的需求。在這類應(yīng)用中,我們真正要連接的其實是這些最貼近機(jī)器的數(shù)據(jù)源設(shè)備,所謂完整的端到端的解決方案,一端可以上云,另一端必須能延伸到物理設(shè)備數(shù)據(jù)源。


可喜的是,一些平臺廠商也已經(jīng)體會到工業(yè)現(xiàn)場碎片化的痛點,最常見的應(yīng)對策略是工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)類產(chǎn)品。通過硬件網(wǎng)關(guān)+軟件組件,利用協(xié)議轉(zhuǎn)換方式構(gòu)建成通用數(shù)據(jù)采集端口,進(jìn)而實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的互聯(lián);同時智能網(wǎng)關(guān)往往帶有一定程度的分析能力支持,實現(xiàn)邊緣計算或者霧計算功能。


但往往這類智能網(wǎng)關(guān)更強(qiáng)調(diào)向上的通路(智能網(wǎng)關(guān)到中央服務(wù)器或云),而不關(guān)注于向下的通路(終端設(shè)備到智能網(wǎng)關(guān)),它能直連的終端工業(yè)設(shè)備類型仍非常單一,這類設(shè)備的適用場景也比較有限。這與廠商的基因有關(guān),也因為通用性工業(yè)智能節(jié)點的開發(fā)難度確實高。


如果要推進(jìn)工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)類產(chǎn)品更多地落地實用,那么一定需要強(qiáng)化使其能夠支持各種工業(yè)設(shè)備通信接口,滿足復(fù)雜場景下的混合設(shè)備類型接入需求,不要把這部分融合工作轉(zhuǎn)嫁給工業(yè)現(xiàn)場的工程師。


而另一方面,我們也可以轉(zhuǎn)換思路,現(xiàn)在邊緣端的CMS等設(shè)備已經(jīng)具備足夠高的性能可以完成數(shù)據(jù)實時采集、邊緣計算、協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能,那么這些智能設(shè)備直接與服務(wù)器或云進(jìn)行交互,或可進(jìn)一步簡化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)。


結(jié)語


工業(yè)有自身推進(jìn)的周期,工業(yè)4.0階段的智能化互聯(lián)化變革不是像當(dāng)年電氣化一樣完全顛覆已有的產(chǎn)線和設(shè)備,而是利用人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)平臺去整合現(xiàn)有的平臺和產(chǎn)線,從而達(dá)到提質(zhì)增效的創(chuàng)新。


“不廢不立”,在工業(yè)中需要廢的是傳統(tǒng)的冗余流程和分析方法,而不是廢現(xiàn)有的穩(wěn)定的產(chǎn)線和設(shè)備。所以這就注定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的變革是一種漸進(jìn)式、進(jìn)化式的變革。


我們在這過程中需要解決的是傳統(tǒng)工業(yè)中客觀存在的痛點,帶來實實在在的經(jīng)濟(jì)價值,否則工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也會和通用物聯(lián)網(wǎng)一樣,雷聲大雨點小,呼聲多落地少。而真正實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備與人的互聯(lián),是解決這些痛點的前提和基礎(chǔ)。


近期將推出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)那些事兒”系列文章 —  “降維攻擊”的邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)平臺之我見,敬請期待。

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