智能工厂在离散制造中的应用

物联网(IoT)是一个很容易进入我们日常词汇的术语，它带来了智能电器、无人驾驶汽车、智能显示器等奇异的概念。然而，它如何适应工业世界呢?

实际上，相当不错。正如物联网颠覆了消费者世界一样，工业物联网(IIoT)也准备在智能工厂的幌子下在制造车间做同样的事情。智能工厂由人、机器、资产、系统和事物的实时交互驱动，这些交互共同使流程能够通过机器学习和认知计算进行自我管理。

智能工厂正在创建一个工业生态系统，其特点是机器能够聚合、分析和根据数据做出实时制造决策。最终的愿景是创造一个工厂环境，在这个环境中，停机时间最小化，浪费被消除，过程行为根据给定的当前操作条件做出的决策进行优化。智能工厂的发展承诺了以前不可能实现的精益运营和效率水平。

工业应用:商业价值在哪里?

制造商正面临着来自多方面的挑战，例如不断变化的客户期望、加速的市场周期、监管压力和不断上升的材料成本。虽然工业物联网并不一定代表解决许多这些挑战的最终答案，但有一些例子表明，工业物联网今天正在提供底线业务价值，并且预计它将在未来蓬勃发展。IIC在九个领域创建了测试平台，以增加对技术以及IIoT业务方面的集体理解:

1.系统范围的可视性-从车间到顶层的数据流:在工厂中，系统范围的可见性使产品制造和发货更及时，降低了产品拒收率，加快了产品修复周期，并提高了生产吞吐量。

2.产品自动化——减少成本、质量和速度之间的权衡:对时间敏感的网络将为工业互联网打开关键的控制应用，如机器人控制、驱动控制和视觉系统。这种连通性使客户、供应商和供应商能够更容易地访问这些系统中的数据，并对这些系统应用预防性维护和优化例程。

3.预测性维护——机器停机可视性和减少:调节监控通过提高资产寿命、减少资产停机时间、最大化生产和支持可预测的资产服务交付，在许多场景中提供了高投资回报(ROI)。

4.工业数字螺纹-连接制造和服务数据:数字线程产生的洞察力提高了制造设置和最终产品质量的整体效率，同时减少了服务期间的资产停机时间。

5.全球供应链一体化——供应商-工厂-客户-反馈:该技术将为设备供应商实现“工具即服务”的商业模式。它还将为制造商提供更高的生产力、产量、质量和工作安全。

6.〇资源效率投入成本和环境影响管理:试验台将导致能源消耗逐年减少5%至10%。它还将为计划扩大业务和实现可持续发展目标提供工具。整体能源利用常态化，设备优化运行，降低运营费用。

7.〇人机协作提高安全性和生产率:测试平台和工业物联网创新的发展更加迅速。在移动设备上直接使用正确的工作指令不仅可以提高工作效率，还可以提高操作人员的安全。

8.〇大规模定制动态制造过程:试验台支持可改造的硬件解决方案，降低物理安装的成本。方便地访问大量近实时数据，可以改进当前的分析和创新应用程序的开发。

9.〇业务模式执行将数据货币化并转向服务:测试平台通过跨工厂灵活分配生产资源来创建和验证业务模型。这为中小企业创造了新的机会，使他们能够灵活地应对制造订单。

核心物联网技术和实现变革

运营技术(OT)和信息技术(IT)通过互联网连接的融合正在改变数字化制造世界。基于在互联制造过程中聚合、分析和处理数据的能力，新的用例正在出现。传感器是数据聚合过程中的第一步。成本有效的通信技术用于移动数据，分析平台提取可以采取行动的见解。这些现有技术与新技术的结合是下一代技术创新的基础。

实现这些新的工业物联网用例的两个主要驱动因素是降低成本和提高性能。增强的制造工艺降低了传感器等现有技术的成本，而云计算等新技术提高了可扩展存储和数据处理的能力，使包括中小型制造商在内的所有参与者都能负担得起这些新创新。

互操作性是允许各种工业物联网技术在新系统和旧系统之间交换数据的关键，并强调了各方面标准化的重要性。与现有IT和OT系统的“即插即用”集成将极大地加速实施并减少所需的投资。标准将在技术采用率方面发挥关键作用。

制造商采用物联网的障碍

广泛采用工业物联网系统面临的三个最突出的挑战包括:改造遗留资产、适应快速数据增长以及保护敏感资产和系统免受网络攻击。

在过去，资本设备通常被期望使用十年或更长时间，通常不需要对原有的硬件和软件进行升级。由于硬件无法以软件的高速度发展，硬件将成为技术改进的限制因素。为了充分利用工业物联网的优势，制造商必须用先进技术替换或增加其遗留资产，以保持随着设备老化的竞争力。

数据是每个工业物联网系统的命脉，从不同的来源和格式中有效提取和集成数据的能力至关重要。大量的传感器数据必须被收集、运输和存储，然后过滤和处理，以提取意义和价值。这些数据的数量、速度和多样性令人生畏，必须大大提高数据管理能力。

最后一个挑战是网络安全。这一重要主题属于IIC安全工作组和IT/OT任务组的领域。在工业物联网中，最初设计为隔离的工业网络暴露在不断增加的复杂攻击中。工业连接设备需要防范恶意攻击以及错误和不幸。

防止盗版、逆向工程和知识产权盗窃也是一个主要问题。在2016年的盗版研究中，德国工程联合会(VDMA)透露，在接受调查的德国制造企业中，70%受到了产品或专有技术盗版的影响，这反过来又使国家GDP损失了约73亿欧元，造成3.4万个工作岗位损失。为了确保最高级别的保护，必须将安全作为工业物联网的基本内置设计考虑因素。

为数字化转型做准备

OT和IT的融合使制造企业能够推动塑造智能工厂的数字化转型。成熟的技术与新工业物联网技术的出现相结合，将为下一代的效率改进、规模经济和能力提供动力，这些将在智能工厂的发展中得到体现。

丹妮拉Previtali他是Wibu-Systems AG的全球营销总监。本文最初发表于工业互联网联盟(IIC)的博客．IIC是CFE媒体的内容合作伙伴。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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原始内容可以在blog.iiconsortium.org．

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