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敏捷物联引领生产和服务创新

发布时间:2020-07-21 18:31:21 阅读: 来源:疏浚钢管厂家

2014年,德国向全球工业界提出了一个问题:如果将物联网及服务引入制造业,这个世界会变成什么样?

在经历了蒸汽机、电力和流水线生产,以及电子信息技术等3次工业革命后,人类将迎来以信息物理融合系统(CPS,Cyber-Physical System)为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。

从工业3.0时代开始,企业通信业务已经成为行业领域的神经系统,到工业4.0时代,ICT融合的通信技术将成为行业系统的神经、感官加大脑的智能中枢系统,而这个行业领域中的ICT融合的通信系统,就是敏捷物联网。

物联网的市场机会

根据美国研究机构Forrester预测,物联网将是继互联网之后,能带来超万亿元级别产业价值的大市场,且其产业价值也将远远超过互联网。放眼世界,美国、欧盟、日本、韩国等发达国家均提出了基于各自国情的国家物联网发展计划——IBM提出的“智慧地球”、GE提出的“工业互联网”、德国工业界提出的“工业4.0”都已经上升到国家战略层面。回首国内,“中国制造2025”、“互联网+”等概念也被相继提出,这些概念的基础都是物联网技术在传统行业的应用和创新改造。综合来看,物联网技术必将成为推动产业升级,构建全球竞争优势的关键组成。

以工业互联网为例,根据《GE工业互联网白皮书》的研究,工业互联网将影响约32.3万亿美元的全球经济。

物联网通过同传统行业的融合,正在加速行业的创新,全面向能源、制造等生产、生活的各个领域渗透。

工业互联网潜在的GDP份额(来源:GE工业互联网白皮书)

能源行业:智能电网

由中国国家电网电科院提出的智能电网是物联网技术应用的典型代表,它是以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现为用户提供可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

智能电网由很多部分组成,可分为智能变电站、智能配电网、智能电表等,下面以AMI(Advanced Metering Infrastructure,先进计量基础设施)为例对智能电网的“智能”所在进行简单介绍。

AMI是智能电网的重要组成部分,是智能电表和电力公司之间的一种自动双向流通架构,能够为电力公司提供实时的能耗数据,并且允许客户在使用时,以价格为基础对能源使用做出明智的选择。

AMI系统由智能电表、物联网关、电表管理平台,以及能量管理系统等部件组成,AMI实现了电表数据信息采集的自动化,减少了传统人工抄表所带来的人力成本支出,降低了电力企业的运营成本;同时,自动采集可避免出现人工抄表各个环节的数据错录,减少不必要的经济损失。通过能量管理系统,可以提供分时、分区等线损分析功能,有助于电力企业了解供电区域的线损情况,为电力企业优化供电网络、减少技术线损提供依据;此外,通过精确的用电数据采集功能,还可以支撑大数据分析,结合对历史数据曲线的分析可精确判断用户窃电行为,针对重点用户可进行实时的窃电行为监测。

建筑行业:楼宇能效管理

低碳、绿色、节能是当前社会的主旋律,中国国务院在2013年提出了在“十二五”期间完成新建绿色建筑10亿平方米的要求,并规定到2015年末,20%的城镇新建建筑需达到绿色建筑标准。这里所说的绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节能减排,并提供健康适用的建筑。相关报告显示,全球能源消耗中来自楼宇建筑的占比达到了48%。而在楼宇能效管理的发展上经历了3个阶段:第一个阶段以人工管控为主,其主要采用的手段是依靠人工定时开闸、拉闸、抄表,没有数据分析系统,节能效果较差;第二个阶段以本地控制为主,光控、声控、温控等近端控制开关被引入,但依然缺乏数据分析系统,在体验与运维方面比较弱势;现阶段,正在向远程智能控制方向发展,其主要体现在自适应控制、依靠远程采集抄表,引入集中数据分析和统一管理策略,有效地提升了用户体验。

华为楼宇能效管理解决方案采用物联网技术,对企业楼宇内的配电、照明、空调、供热等系统实行集中监管和控制,获取各类能耗数据,基于大数据分析技术制定最优的节能措施,例如可以通过数据分析找出楼宇内的高能耗设备,并在不需要供能的时间段切断其电源。同时,可以将环境状态变化和能源管控策略进行联动,采取智能场景触控机制实现节能,例如根据室内环境自动调节空调温度,依据光线强度开启和关闭照明设备,从技术上避免人为对水、电、气等能源的浪费,实现智能化的节能控制。

在企业园区内实现楼宇建筑的智能能耗监控让华为自身也受益匪浅。以华为园区某栋5000平米的4层综合办公楼为例,部署华为楼宇能效管理解决方案之后,经实际测算,每年可节约照明用电12.5万度,空调用电25万度,其它耗电8万度,总计45.5万度,相当于燃烧165吨标准煤提供的能源,可有效减少436吨CO2、29吨SO2等温室气体的排放,节能效果非常显着。如果将该系统应用到全国数以万计的企业园区、商业园区、学校建筑的楼宇中,每年将可节约几十亿到上百亿度的用电量,相当于减少数百万吨标准煤的用量,从源头上大幅减少了PM2.5的来源。

对于华为来说,这一方面省却了人工采集的过程,实现了园区水电气自动化、智能化的监测,促进了园区的节能减排并有效降低了运营成本。从企业能源可持续发展角度来看,为节能减排项目提供了数据依据和指导,避免盲目改造,从而指导企业正确、有效、合理地采取节能措施,降低生产成本。

工业制造:智慧制造

对于物联网在工业制造领域的应用,我国的政府部门曾有针对性的提出过一些可供参考的重要意见,例如在浙江省经信委的《关于开展企业“机联网”工程建设的意见》中,就提出了4大类机器联网设备——数控机床、行业专用设备、大型机器设备和工厂辅助设备,为机器联网可覆盖的底层设备提供了参考。

数控机床联网以汽车、钢铁、建材、机械、电子等行业为重点,推进铸/锻造车间的液压机、操作机、铸/锻吊车联网,实现铸/锻压机与操作机数控联动;推进实施工厂成型、切削、磨工等数控机床联网管理,推广应用敏捷制造等先进的管理制造模式;引导企业建立CAD、CAM-制造物联平台,建立设计、加工、生产全流程无图纸数字工厂。

行业专用设备联网以纺织、服装、塑料、化工、建材、船舶、汽车、光电等行业为重点,建立自动化生产线,应用工业机器人,形成设备物联专用网络;特殊岗位加强能耗、污染物排放和安全因素在线监控;加强高能耗设备变频、节电技术应用,促进节能减排和管理效率提升;建立中央数据监控中心,加强设备运行状况实时监视,统一管理生产工艺,并与上层企业管理系统(ERP)实现数据交换和集成。

物联网呼唤开放合作

当前,全球的物联网应用大多还是在特定行业或企业内部的闭环应用,信息的管理和互联局限在较为有限的行业或企业内,不同地域间的互通也存在问题,没有形成真正的全联接。这些闭环应用有着自己的协议、标准和平台,自成体系,很难兼容,信息也难以共享,单纯的闭环应用无法形成完整的应用体系。究其原因,在过去的物联网建设中大多是重复的、隔离的烟囱化垂直应用,信息无法共享。各地区企业之间没有相应的平台组织,无法规模化,由此也产生了行业壁垒。如何才能解决上述问题?

设备的联网是基础不同的行业、不同的应用导致终端设备千差万别,在物联网络中,存在着海量分布在现场的物联网传感器和终端设备,而这些设备来自于不同的厂商,采用不同的通信接口和协议,如何将这些终端接入到物联网络中将是巨大的挑战。物联网需要开放的、能提供多种通信接口、兼容各种协议的嵌入式通信模块或网关设备,以应对现场网络的复杂性和多样性。

网络能力的开放是关键传统的网络设备业务固定、功能单一,在应对物联网新业务、新应用的部署时,会面临开发周期长、业务适配困难的情况,导致无法高效应对外界的变化,而通过网络控制器平台的引入,可实现业务的按需部署和应用的灵活发布,从而从容应对新业务的冲击。

产业链合作才能共赢物联网产业链从终端芯片厂商、传感器厂商、网关设备提供商,到网络运营商、业务集成商、业务提供商,再到最终客户,产业链跨度很大,仅靠个别厂商单打独斗显然无法在市场上立足。业界以物联网业务为主导成立了物联网行业联盟组织,成为推动物联网产业发展和标准化进程的重要力量。通过建立开放软件架构和开源社区,利用开源软件架构,能够有效聚合产业链合作伙伴,促进跨厂商、跨行业的广泛应用。

敏捷物联——促进产业链的开放与合作共赢

现阶段物联网的垂直封闭应用,极大地限制了物联网的发展和价值的体现。为了能够让更多的企业分享到物联网应用创新的价值,物联网也必须具备一个开放、共享的产业生态系统,最终带动整个产业的蓬勃发展。

为此,华为公司已经为广大客户和合作伙伴构建了一个开放、融合和弹性的物联网解决方案,包括一个统一的物联网业务平台、无线物联网络和敏捷物联网络两种接入方案,以及基于Liteos的统一终端接口3部分。敏捷物联网络是该解决方案的重要组成部分,它包括网关硬件平台和敏捷控制器软件平台两个组件,其中,控制器软件平台基于OpenDayLight开放架构,可以快速集成各行业应用。同时,该平台具备灵活的弹性,最大可支持百万级设备的管理能力,适用于各种规模的应用场景,以支撑业务和商业模式的持续快速迭代。硬件网关平台支持10多种物联网接口,可实现各种协议的广泛兼容,确保各种传感器能够快速、可靠地接入。除此以外,该硬件网关平台对IT和CT功能进行了深度融合,不仅支持路由、交换、安全、语音等多种功能,还集成了本地计算和存储功能,可以有效保证各种传感设备能够本地存活,同时可以支持软件定义和灵活地安装各种物联网应用,以应对业务变化和扩展的需要。

在实际应用中,基于该平台,华为与中软国际打造的上层应用系统和武汉奋进提供的智能机器人与物联网终端,已经携手在国内某大型卷烟厂易地技改核心生产执行系统项目中将工业4.0的概念应用成功落地。另外,结合软通动力的能效管理系统与深圳科陆的智能电力终端,华为智能楼宇能效解决方案也在华为公司内部成功应用,该案例不但为大型企业园区的能效管理提供了参照,同时也在教育行业开花结果——澳大利亚墨尔本大学在实施该方案后,综合能源成本降低了30%。

华为致力于丰富人们的沟通和生活,共建一个全联接的世界,使世界变得更加美好。我们已经认识到,物联网是全联接世界的基础。如何实现智能化、低功耗、广覆盖是关键。随着传感器、摄像头、芯片和无线收发器的价格下降并实现规模化经济,通信已不再局限于人与人之间,而是扩展到人与物、物与物之间。自动化、效率提升、物流和反馈都将进入一个新的时代,并将为用户和企业创造意想不到的新价值。

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