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剖析:5G賦能下的工業物聯網怎么走

2019-05-28 15:16
來源: 億歐網

日本總務省今年推出了一部熱門短片《連接5G以后的世界》。在3分多鐘時間里,短片密集呈現了5G支持下超高清視頻、自動駕駛、遠程醫療、智能零售、即時翻譯、AR/VR等應用場景。雖然人們對這些概念已不再陌生,但有了5G加持,似乎夢想照進現實的距離又更近了一點。

值得注意的是,面向消費者的領域僅是5G賦能的一部分。5G更大的價值將發揮在并不太受公眾關注的工業領域。事實上,去年12月1日韓國全球首推5G商用服務,三大運營商的第一個5G客戶都是企業。

對于普通消費者來說,5G的概念可能就是更高的網速,5G大帶寬帶來的上網體驗提升是最直觀的,用手機可以實時觀看清晰度更高的視頻。而更低的時延與更高的可靠性對C端用戶帶來的體驗改善,相對來說就小很多,打開網頁的時延從50ms降低到10ms,消費者基本是感知不到差異的。

在工業領域,情況則完全不同。很多年前,工業互聯網的概念就已提出,但直到移動互聯網如此普及的現在,工業領域設備聯網的比例還是很小,聯網設備涉及的應用也都還很淺。主要原因在于,目前互聯網在時延和可靠性方面還達不到要求。

物聯網的邊界

物聯網是一個大而泛的概念,從大的應用領域來說,可以分為消費級物聯網和工業級物聯網。

這兩類對物聯網性能的要求差別很大,消費級物聯網比較大的場景有可穿戴設備、共享經濟、智能家居等,這些場景與消費者的生活息息相關,連接上以GPRS、WiFi和藍牙等方式為主,主要的性能要求是低功耗。

智能家居是最近快速發展的一個領域。一方面是交互領域技術進步帶來語音交互體驗的提升,另一方面是產業鏈上連接模組成本的降低,從而使得以音箱作為入口,連接并控制家庭內部大量的電器成為可行的場景,并產生了像小米IoT、涂鴉、樂鑫等行業內領先的業務或公司。

但在工業物聯網領域,情況并不一樣。工業各垂直領域行業特性迥異 ,知識壁壘很高,而且工業制造流程對可靠性和穩定性要求非常高,目前的運營商網絡還很難滿足工業物聯網對性能方面要求。因此物聯網在工業領域的進展一直比較緩慢,還沒有產生比較成熟的商業模式和相對大體量的公司。

工業物聯網的現狀

工業領域包括眾多垂直行業,比較大的行業有制造業、運輸業、能源、建筑業、采掘業等,每個行業的特性差異巨大,物聯網與每個行業的結合,也都要根據行業自身特性來調整。

如果把物聯網在行業里的應用抽象出來,我們可以總結為四個層次:數據的采集與展示、基礎的數據分析與管理、深度數據分析與應用、工業控制。

這四個層次根據涉及業務流程的深度,由淺入深的總結了工業物聯網目前的應用和價值,越淺層次的應用,涉及到的業務流程越少,通用性會比較強,應用領域越廣。

數據采集與展示

主要是將工業設備傳感器上采集到的數據信息傳輸到云平臺,并用可視化的方式將數據呈現出來。

現在的大部分工業設備,例如數控機床、風力發電機、工業車輛等,自身就帶有大量傳感器,并提供集中的數據接口,只有一小部分老舊設備,或者有特殊的數據需求場景,需要單獨加裝傳感器和數據采集裝置。

在數據傳輸方面,廠房內的設備,環境比較復雜,一般會使用網線將機床設備連接到集中的數據處理裝置上,再通過4G或者固網連接到云平臺;廠房外的設備,比如工業車輛,則通過內置4G通信模塊的終端來完成數據采集和傳輸。

數據采集業務的難點在于,面對大量不同種類的品牌的工業設備時,設備數據協議的適配和兼容。最后的數據可視化,是客戶比較核心的需求,可以通過統一的平臺監控在網設備的狀態,便于及時了解設備異常信息,提高管理人員效率。

基礎的數據分析與管理

基于云平臺采集到的設備數據,進行基本的數據分析,并產生一些SaaS應用,比如設備性能指標異常的告警、故障代碼查詢、故障原因的關聯分析等。

這一層的數據分析還偏向于通用分析工具的階段,不涉及基于垂直領域深入行業知識的數據分析,基于這些數據分析結果,也會有一些通用的設備管理功能,像設備的開關機、調整狀態、遠程鎖機及解鎖等,這些管理應用根據具體的領域需求而不同。

深度數據分析與應用

深度的數據分析,則涉及到具體領域的行業知識,需要特定領域的行業專家來實施,具體根據設備的領域和特性建立數據分析模型。

目前比較多應用在故障預測領域,大型工業設備的故障預測一直是難以解決的問題,比如機床、風機等,一旦有大的故障發生,帶來的影響以及隨后產生的修復成本都是巨大的,實時采集數據并預測設備故障,可以大幅度降低設備故障帶來的影響。

在大量數據的基礎上,使用機器學習,結合行業專家的知識,可以產生深度的行業應用,比如改進制造工藝,優化制造流程等,可以提高工業設備使用效率。

工業控制

工業物聯網的目的就是能對工業過程實施精準控制。

基于前述傳感器數據的采集、展示、建模、分析、應用等過程,在云端形成決策,并轉換成工業設備可以理解的控制指令,對工業設備進行操作,實現工業設備資源之間的精準的信息交互和高效協作。

當前大部分場景的工業控制系統還需要部署在本地,受通信技術和處理能力的限制,工業云平臺涉及工業控制的的深度還不夠。5G技術可以滿足工業系統對通信能力的要求,實現工業控制的目標。

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