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1.前言
越來越多的制造業(yè)企業(yè)正在或計(jì)劃開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不少企業(yè)也都根據(jù)企業(yè)戰(zhàn)略制定了“數(shù)字化規(guī)劃”，不過從形形色色的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化出的規(guī)劃來看，雖然企業(yè)將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為規(guī)劃中的一部分，但對(duì)其所能產(chǎn)出的功效（價(jià)值）、實(shí)施的路徑（方法）、所需的支持（協(xié)同）、物聯(lián)的環(huán)境（基礎(chǔ)）等都尚未明確，這直接導(dǎo)致貿(mào)然開展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目后，企業(yè)普遍認(rèn)為與MES等系統(tǒng)差別不大，項(xiàng)目成果未達(dá)到實(shí)施目的。就此問題，本文根據(jù)數(shù)個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程及實(shí)施后評(píng)價(jià)，對(duì)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)相關(guān)的幾個(gè)問題進(jìn)行分析，以期后續(xù)能查漏補(bǔ)缺，同時(shí)也對(duì)未來發(fā)展做適度展望。
2.物聯(lián)網(wǎng)的定義及發(fā)展趨勢(shì)
物聯(lián)網(wǎng)最初由麻省理工學(xué)院的Auto-ID Center（自動(dòng)化識(shí)別中心）與1999年提出，他們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義為：通過RFID、激光/紅外識(shí)別、GPS等信息傳感設(shè)備按協(xié)議約定將任何商品與互聯(lián)網(wǎng)連接并進(jìn)行信息交換，以此實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。2009年9月，歐盟委員會(huì)信息和社會(huì)媒體司Lorent Ferderix博士提出：物聯(lián)網(wǎng)是一種動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互通操作通信協(xié)議的自主組織能力，其中物理和虛擬的“物”都具有身份標(biāo)識(shí)，其物理屬性、虛擬特性和交互協(xié)議可與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。而由我國(guó)工程院院士李伯虎先生提出的定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通過識(shí)別、感知技術(shù)與設(shè)備獲取物體或者環(huán)境的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)信息，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸通信技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行信息處理，以此實(shí)現(xiàn)虛擬與物理世界的智能化管理與控制的智能化高效能網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)屬于物聯(lián)網(wǎng)的一種特殊應(yīng)用場(chǎng)景，也符合上述定義。但通過時(shí)間線來看這三方的定義，可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容在逐步增加：以MIT定義為例，其主要以物理傳感器作為媒介，通過協(xié)議采集目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)信息，此時(shí)的“物”主要局限在物理世界中。Lorent Ferderix博士在MIT的基礎(chǔ)上，將“物”從物理世界擴(kuò)展至虛擬世界中，并明確物理和虛擬的“物”可通過交互協(xié)議與信息網(wǎng)絡(luò)整合到一起。我國(guó)李伯虎院士在Lorent Ferderix博士的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出了對(duì)“物”的管控具有一定的“智能化”�？傮w來看，其實(shí)就是制造業(yè)的“信息化”、“數(shù)字化”及“智能化”的三個(gè)階段體現(xiàn)。
從上述內(nèi)容不難看出，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)歸類與智能化階段，要求工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為AI（虛擬）及機(jī)器人（物理）的中間橋梁，實(shí)現(xiàn)虛擬大腦指揮物理設(shè)備的設(shè)想。如果要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，那么AI就不能單單理解為某一種邏輯算法，而應(yīng)將AI作為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總和，根據(jù)知識(shí)工程及最優(yōu)算法輸出最經(jīng)濟(jì)的業(yè)務(wù)執(zhí)行過程，以此來為企業(yè)賺取更多的利潤(rùn)。
3.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施策略
制造業(yè)企業(yè)要實(shí)施好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，除需要理解物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)在含義外，還需要了解配套的實(shí)施方法，制定合理的中短期目標(biāo)，明確每一期目標(biāo)所需要獲得的收益以及實(shí)施過程中所可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)。從項(xiàng)目角度來看，首先應(yīng)明確項(xiàng)目做成后的收益來源，根據(jù)收益拆分所需實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，由目標(biāo)推導(dǎo)出需求，再根據(jù)需求制定合理的解決方案，最后輔以一定的跟蹤，才能落實(shí)好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
收益來源
收益來源是一個(gè)很寬泛的概念，收益既可以理解為項(xiàng)目實(shí)施完成后，從系統(tǒng)中獲取的利潤(rùn)，以SAP為例，可以理解為對(duì)進(jìn)銷存進(jìn)行管理，避免訂單延期導(dǎo)致的損失。以CRM/SRM為例，也可以理解為根據(jù)客戶以往下單規(guī)律，提前在原材料低谷時(shí)預(yù)先儲(chǔ)備，提前準(zhǔn)備產(chǎn)品在客戶下單時(shí)可快速交付而帶來的利潤(rùn)增加等。對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而言，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的定義及發(fā)展應(yīng)概括成：基于以虛擬或物理環(huán)境的信息，根據(jù)已制定的算法模型，自動(dòng)出具收益（避免損失或增加利潤(rùn)）最大的系統(tǒng)工程方案。
在制造業(yè)中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的收益應(yīng)更為廣泛，一般分為行業(yè)/產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)兩種模式。
1）行業(yè)/產(chǎn)業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
此種物聯(lián)網(wǎng)更多由政府側(cè)或非營(yíng)利性組織提出，例如行業(yè)協(xié)會(huì)等。其目的在于避免內(nèi)耗，提前準(zhǔn)備，政策預(yù)判等。在PTC某年度技術(shù)大會(huì)上，徐州某大型工程機(jī)械企業(yè)就分享了一則有關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)例：在前一年因工程機(jī)械行業(yè)受累于基建的影響，不少工程機(jī)械的設(shè)備因采購(gòu)乏力導(dǎo)致產(chǎn)品滯銷，企業(yè)決策層正苦惱于庫(kù)存高企及訂單減少的壓力，而在此之前已賣出的工程機(jī)械設(shè)備上已全面加裝傳感器，通過4G信號(hào)傳輸至企業(yè)云端服務(wù)器，此時(shí)信息化部門的管理層基于此向企業(yè)決策層建言，根據(jù)目前已賣出的設(shè)備開機(jī)率來推測(cè)，今年年中即可迎來基建及工程機(jī)械行業(yè)的回暖，同時(shí)向決策層提供了開工設(shè)備所處于的地域、運(yùn)行時(shí)間等重要信息，最終決策層研判提前應(yīng)對(duì)，順利完成了當(dāng)年的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。從政府側(cè)或行業(yè)側(cè)來看，很少能獲取第一手可信數(shù)據(jù)，所以制定出的政策往往不能真正解決問題，而反觀工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其可隨時(shí)洞察某一個(gè)具體行業(yè)的現(xiàn)狀，并根據(jù)近期行業(yè)供需的波動(dòng)，提前預(yù)判近期經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化趨勢(shì)，繼而制定相應(yīng)的對(duì)策，做好全行業(yè)/全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，為社會(huì)賺取更多的收益。
2）企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
此類源于企業(yè)內(nèi)部，通過采集企業(yè)車間設(shè)備（物理）、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（虛擬），為企業(yè)搭建決策層、管理層及執(zhí)行層的一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)。以業(yè)務(wù)系統(tǒng)為例：銷售人員可以通過IIoT平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取ERP系統(tǒng)中某一產(chǎn)品的可銷售庫(kù)存量，并在客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施調(diào)整報(bào)價(jià)及到貨周期，進(jìn)一步提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)庫(kù)存不足以滿足客戶需求時(shí)，又可以通過IIoT聯(lián)動(dòng)MES/APS系統(tǒng)，預(yù)測(cè)最快的交貨周期及交貨策略，為銷售人員獲取訂單提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。同理對(duì)于采購(gòu)人員，也可以通過IIoT平臺(tái)獲取近幾年內(nèi)原材料采購(gòu)價(jià)格的波動(dòng)情況，適度調(diào)整采購(gòu)量。而對(duì)于研發(fā)或生產(chǎn)人員，可以通過IIoT平臺(tái)獲取PLM/CAPP等系統(tǒng)，制定與企業(yè)設(shè)備相匹配的生產(chǎn)工藝，并逐年優(yōu)化，進(jìn)而提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低不合格品的數(shù)量。而對(duì)于企業(yè)管理人員，又可以通過設(shè)備綜合利用率（OEE）來判斷產(chǎn)能是否區(qū)域瓶頸，并根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況制定關(guān)�；蛐沦�(gòu)產(chǎn)線的決策。從企業(yè)內(nèi)部推行IIoT的初衷來看，其更偏向于BI式的決策平臺(tái)，收益的判定更多來源于企業(yè)的避損。
3.1 實(shí)施模式
既然實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有上述諸多收益，但如何鎖定并落實(shí)此部分收益，則是每個(gè)企業(yè)所面臨的難點(diǎn)。從目前實(shí)施情況來看，所涉及的主體對(duì)象共分3塊，分別為設(shè)備（物理）、系統(tǒng)（虛擬）、智能（人或算法）。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)若想實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，則需要根據(jù)自身主體及情況，制定合理的實(shí)施策略。從廣義上來看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施就2種主要途徑：
1）自底向上（設(shè)備-系統(tǒng)-決策）
此種途徑常見于企業(yè)決策層未制定出清晰的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用規(guī)劃，也沒有形成明確的應(yīng)用訴求及收益點(diǎn)，只從外界獲悉了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能力，便準(zhǔn)備開展相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施。此種途徑的優(yōu)勢(shì)在于：因頂層設(shè)計(jì)缺乏，為避免考慮不周而引起后續(xù)的重復(fù)投資，所以在項(xiàng)目實(shí)施初，就將企業(yè)內(nèi)部的所有設(shè)備登記成冊(cè)，并根據(jù)設(shè)備情況，將設(shè)備（物理）層的相關(guān)數(shù)據(jù)全部提取出來，待IIoT平臺(tái)實(shí)際使用一段時(shí)間后，再將真實(shí)的業(yè)務(wù)需求逐步調(diào)整。而若不采用此種模式，很容易在IIoT上線后業(yè)務(wù)部門發(fā)現(xiàn)提取的信息并非所期望的，在此情況下既浪費(fèi)了項(xiàng)目投資又難以為企業(yè)提供價(jià)值。而若將所有數(shù)據(jù)先期全部采集后，若后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)所要非所得后，可直接進(jìn)行調(diào)整，不用因新數(shù)據(jù)采集而產(chǎn)生二次投資。
然而對(duì)于設(shè)備數(shù)據(jù)全部提取所帶來的成本增加，在IIoT系統(tǒng)架構(gòu)合理規(guī)劃的前提下，也處于可控可接受的范圍。對(duì)于數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，可按如下劃分：
●CNC設(shè)備（RJ45，含各類轉(zhuǎn)RJ45端口設(shè)備）
數(shù)控設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信息獲取。在每臺(tái)數(shù)控機(jī)床上都配置有一個(gè)智能采集卡（智能設(shè)備），采集卡上裝配有傳感器組�？梢圆杉ㄖ鬏S振動(dòng)、軸承座溫度信號(hào)，以及零件加工信息在內(nèi)的多種狀態(tài)信息。智能采集卡將獲得的數(shù)據(jù)通過無線傳輸接口直接上傳到服務(wù)器端。所以只要CNC設(shè)備具有網(wǎng)口（RJ45）即可完成單臺(tái)CNC設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。所以對(duì)于采集數(shù)據(jù)類型的多與少，并不增加額外的采購(gòu)成本。
●PLC通信接口設(shè)備（非RJ45端口）
PLC設(shè)備大多通過RS485/232等接口輸出模擬或數(shù)字信號(hào)，然而模擬信號(hào)一般不能直接進(jìn)入系統(tǒng)（虛擬）層，所以常將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。例如在電機(jī)外殼安裝振動(dòng)傳感器，通過RS485將振動(dòng)頻率數(shù)值通過集線器（HUB）、網(wǎng)關(guān)（Gate）傳入IIoT平臺(tái)。
越來越多的制造業(yè)企業(yè)正在或計(jì)劃開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不少企業(yè)也都根據(jù)企業(yè)戰(zhàn)略制定了“數(shù)字化規(guī)劃”，不過從形形色色的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化出的規(guī)劃來看，雖然企業(yè)將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為規(guī)劃中的一部分，但對(duì)其所能產(chǎn)出的功效（價(jià)值）、實(shí)施的路徑（方法）、所需的支持（協(xié)同）、物聯(lián)的環(huán)境（基礎(chǔ)）等都尚未明確，這直接導(dǎo)致貿(mào)然開展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目后，企業(yè)普遍認(rèn)為與MES等系統(tǒng)差別不大，項(xiàng)目成果未達(dá)到實(shí)施目的。就此問題，本文根據(jù)數(shù)個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程及實(shí)施后評(píng)價(jià)，對(duì)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)相關(guān)的幾個(gè)問題進(jìn)行分析，以期后續(xù)能查漏補(bǔ)缺，同時(shí)也對(duì)未來發(fā)展做適度展望。
2.物聯(lián)網(wǎng)的定義及發(fā)展趨勢(shì)
物聯(lián)網(wǎng)最初由麻省理工學(xué)院的Auto-ID Center（自動(dòng)化識(shí)別中心）與1999年提出，他們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義為：通過RFID、激光/紅外識(shí)別、GPS等信息傳感設(shè)備按協(xié)議約定將任何商品與互聯(lián)網(wǎng)連接并進(jìn)行信息交換，以此實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。2009年9月，歐盟委員會(huì)信息和社會(huì)媒體司Lorent Ferderix博士提出：物聯(lián)網(wǎng)是一種動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互通操作通信協(xié)議的自主組織能力，其中物理和虛擬的“物”都具有身份標(biāo)識(shí)，其物理屬性、虛擬特性和交互協(xié)議可與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。而由我國(guó)工程院院士李伯虎先生提出的定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通過識(shí)別、感知技術(shù)與設(shè)備獲取物體或者環(huán)境的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)信息，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸通信技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行信息處理，以此實(shí)現(xiàn)虛擬與物理世界的智能化管理與控制的智能化高效能網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)屬于物聯(lián)網(wǎng)的一種特殊應(yīng)用場(chǎng)景，也符合上述定義。但通過時(shí)間線來看這三方的定義，可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容在逐步增加：以MIT定義為例，其主要以物理傳感器作為媒介，通過協(xié)議采集目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)信息，此時(shí)的“物”主要局限在物理世界中。Lorent Ferderix博士在MIT的基礎(chǔ)上，將“物”從物理世界擴(kuò)展至虛擬世界中，并明確物理和虛擬的“物”可通過交互協(xié)議與信息網(wǎng)絡(luò)整合到一起。我國(guó)李伯虎院士在Lorent Ferderix博士的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出了對(duì)“物”的管控具有一定的“智能化”�？傮w來看，其實(shí)就是制造業(yè)的“信息化”、“數(shù)字化”及“智能化”的三個(gè)階段體現(xiàn)。
表1 信息化、數(shù)字化、智能化之間的差異
從上述內(nèi)容不難看出，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)歸類與智能化階段，要求工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為AI（虛擬）及機(jī)器人（物理）的中間橋梁，實(shí)現(xiàn)虛擬大腦指揮物理設(shè)備的設(shè)想。如果要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，那么AI就不能單單理解為某一種邏輯算法，而應(yīng)將AI作為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總和，根據(jù)知識(shí)工程及最優(yōu)算法輸出最經(jīng)濟(jì)的業(yè)務(wù)執(zhí)行過程，以此來為企業(yè)賺取更多的利潤(rùn)。
3.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施策略
制造業(yè)企業(yè)要實(shí)施好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，除需要理解物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)在含義外，還需要了解配套的實(shí)施方法，制定合理的中短期目標(biāo)，明確每一期目標(biāo)所需要獲得的收益以及實(shí)施過程中所可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)。從項(xiàng)目角度來看，首先應(yīng)明確項(xiàng)目做成后的收益來源，根據(jù)收益拆分所需實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，由目標(biāo)推導(dǎo)出需求，再根據(jù)需求制定合理的解決方案，最后輔以一定的跟蹤，才能落實(shí)好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
收益來源
收益來源是一個(gè)很寬泛的概念，收益既可以理解為項(xiàng)目實(shí)施完成后，從系統(tǒng)中獲取的利潤(rùn)，以SAP為例，可以理解為對(duì)進(jìn)銷存進(jìn)行管理，避免訂單延期導(dǎo)致的損失。以CRM/SRM為例，也可以理解為根據(jù)客戶以往下單規(guī)律，提前在原材料低谷時(shí)預(yù)先儲(chǔ)備，提前準(zhǔn)備產(chǎn)品在客戶下單時(shí)可快速交付而帶來的利潤(rùn)增加等。對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而言，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的定義及發(fā)展應(yīng)概括成：基于以虛擬或物理環(huán)境的信息，根據(jù)已制定的算法模型，自動(dòng)出具收益（避免損失或增加利潤(rùn)）最大的系統(tǒng)工程方案。
在制造業(yè)中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的收益應(yīng)更為廣泛，一般分為行業(yè)/產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)兩種模式。
1）行業(yè)/產(chǎn)業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
此種物聯(lián)網(wǎng)更多由政府側(cè)或非營(yíng)利性組織提出，例如行業(yè)協(xié)會(huì)等。其目的在于避免內(nèi)耗，提前準(zhǔn)備，政策預(yù)判等。在PTC某年度技術(shù)大會(huì)上，徐州某大型工程機(jī)械企業(yè)就分享了一則有關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)例：在前一年因工程機(jī)械行業(yè)受累于基建的影響，不少工程機(jī)械的設(shè)備因采購(gòu)乏力導(dǎo)致產(chǎn)品滯銷，企業(yè)決策層正苦惱于庫(kù)存高企及訂單減少的壓力，而在此之前已賣出的工程機(jī)械設(shè)備上已全面加裝傳感器，通過4G信號(hào)傳輸至企業(yè)云端服務(wù)器，此時(shí)信息化部門的管理層基于此向企業(yè)決策層建言，根據(jù)目前已賣出的設(shè)備開機(jī)率來推測(cè)，今年年中即可迎來基建及工程機(jī)械行業(yè)的回暖，同時(shí)向決策層提供了開工設(shè)備所處于的地域、運(yùn)行時(shí)間等重要信息，最終決策層研判提前應(yīng)對(duì)，順利完成了當(dāng)年的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。從政府側(cè)或行業(yè)側(cè)來看，很少能獲取第一手可信數(shù)據(jù)，所以制定出的政策往往不能真正解決問題，而反觀工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其可隨時(shí)洞察某一個(gè)具體行業(yè)的現(xiàn)狀，并根據(jù)近期行業(yè)供需的波動(dòng)，提前預(yù)判近期經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化趨勢(shì)，繼而制定相應(yīng)的對(duì)策，做好全行業(yè)/全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，為社會(huì)賺取更多的收益。
2）企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
此類源于企業(yè)內(nèi)部，通過采集企業(yè)車間設(shè)備（物理）、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（虛擬），為企業(yè)搭建決策層、管理層及執(zhí)行層的一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)。以業(yè)務(wù)系統(tǒng)為例：銷售人員可以通過IIoT平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取ERP系統(tǒng)中某一產(chǎn)品的可銷售庫(kù)存量，并在客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施調(diào)整報(bào)價(jià)及到貨周期，進(jìn)一步提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)庫(kù)存不足以滿足客戶需求時(shí)，又可以通過IIoT聯(lián)動(dòng)MES/APS系統(tǒng)，預(yù)測(cè)最快的交貨周期及交貨策略，為銷售人員獲取訂單提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。同理對(duì)于采購(gòu)人員，也可以通過IIoT平臺(tái)獲取近幾年內(nèi)原材料采購(gòu)價(jià)格的波動(dòng)情況，適度調(diào)整采購(gòu)量。而對(duì)于研發(fā)或生產(chǎn)人員，可以通過IIoT平臺(tái)獲取PLM/CAPP等系統(tǒng)，制定與企業(yè)設(shè)備相匹配的生產(chǎn)工藝，并逐年優(yōu)化，進(jìn)而提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低不合格品的數(shù)量。而對(duì)于企業(yè)管理人員，又可以通過設(shè)備綜合利用率（OEE）來判斷產(chǎn)能是否區(qū)域瓶頸，并根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況制定關(guān)�；蛐沦�(gòu)產(chǎn)線的決策。從企業(yè)內(nèi)部推行IIoT的初衷來看，其更偏向于BI式的決策平臺(tái)，收益的判定更多來源于企業(yè)的避損。
3.1 實(shí)施模式
既然實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有上述諸多收益，但如何鎖定并落實(shí)此部分收益，則是每個(gè)企業(yè)所面臨的難點(diǎn)。從目前實(shí)施情況來看，所涉及的主體對(duì)象共分3塊，分別為設(shè)備（物理）、系統(tǒng)（虛擬）、智能（人或算法）。
圖1 設(shè)備、系統(tǒng)、決策層內(nèi)容
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)若想實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，則需要根據(jù)自身主體及情況，制定合理的實(shí)施策略。從廣義上來看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施就2種主要途徑：
1）自底向上（設(shè)備-系統(tǒng)-決策）
此種途徑常見于企業(yè)決策層未制定出清晰的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用規(guī)劃，也沒有形成明確的應(yīng)用訴求及收益點(diǎn)，只從外界獲悉了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能力，便準(zhǔn)備開展相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施。此種途徑的優(yōu)勢(shì)在于：因頂層設(shè)計(jì)缺乏，為避免考慮不周而引起后續(xù)的重復(fù)投資，所以在項(xiàng)目實(shí)施初，就將企業(yè)內(nèi)部的所有設(shè)備登記成冊(cè)，并根據(jù)設(shè)備情況，將設(shè)備（物理）層的相關(guān)數(shù)據(jù)全部提取出來，待IIoT平臺(tái)實(shí)際使用一段時(shí)間后，再將真實(shí)的業(yè)務(wù)需求逐步調(diào)整。而若不采用此種模式，很容易在IIoT上線后業(yè)務(wù)部門發(fā)現(xiàn)提取的信息并非所期望的，在此情況下既浪費(fèi)了項(xiàng)目投資又難以為企業(yè)提供價(jià)值。而若將所有數(shù)據(jù)先期全部采集后，若后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)所要非所得后，可直接進(jìn)行調(diào)整，不用因新數(shù)據(jù)采集而產(chǎn)生二次投資。
然而對(duì)于設(shè)備數(shù)據(jù)全部提取所帶來的成本增加，在IIoT系統(tǒng)架構(gòu)合理規(guī)劃的前提下，也處于可控可接受的范圍。對(duì)于數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，可按如下劃分：
●CNC設(shè)備（RJ45，含各類轉(zhuǎn)RJ45端口設(shè)備）
數(shù)控設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信息獲取。在每臺(tái)數(shù)控機(jī)床上都配置有一個(gè)智能采集卡（智能設(shè)備），采集卡上裝配有傳感器組�？梢圆杉ㄖ鬏S振動(dòng)、軸承座溫度信號(hào)，以及零件加工信息在內(nèi)的多種狀態(tài)信息。智能采集卡將獲得的數(shù)據(jù)通過無線傳輸接口直接上傳到服務(wù)器端。所以只要CNC設(shè)備具有網(wǎng)口（RJ45）即可完成單臺(tái)CNC設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。所以對(duì)于采集數(shù)據(jù)類型的多與少，并不增加額外的采購(gòu)成本。
●PLC通信接口設(shè)備（非RJ45端口）
PLC設(shè)備大多通過RS485/232等接口輸出模擬或數(shù)字信號(hào)，然而模擬信號(hào)一般不能直接進(jìn)入系統(tǒng)（虛擬）層，所以常將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。例如在電機(jī)外殼安裝振動(dòng)傳感器，通過RS485將振動(dòng)頻率數(shù)值通過集線器（HUB）、網(wǎng)關(guān)（Gate）傳入IIoT平臺(tái)。
圖2 設(shè)備鏈接拓?fù)?/div>
若以自底向上模式計(jì)算工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采購(gòu)及調(diào)試費(fèi)用，那么在采集物理量總量不變的情況下，以一次規(guī)劃完整、數(shù)據(jù)采集齊備的方式最為經(jīng)濟(jì)。即以自底向上的模式下，應(yīng)盡可能規(guī)劃所有所需要采集的物理量或信息，避免后期多次新購(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備產(chǎn)生的影響，也可在后續(xù)應(yīng)因業(yè)務(wù)需求變化而隨時(shí)提供相關(guān)信息。同時(shí)若考慮大批量采購(gòu)的優(yōu)惠，實(shí)際一次采購(gòu)的性價(jià)比更優(yōu)于二次采購(gòu)。若再考慮二次安裝可能帶來的對(duì)前次安裝的改造調(diào)整，那么整體實(shí)際費(fèi)用恐怕會(huì)更高。
2）自頂向下（決策-系統(tǒng)-設(shè)備）
此種模式常見于企業(yè)決策層已非常明確業(yè)務(wù)需求，或者外部咨詢公司向公司提供了明晰的、確定的、所需采集的物理量或信息。那么系統(tǒng)層規(guī)劃及設(shè)備層采購(gòu)按既定決策落實(shí)即可。此種模式的優(yōu)勢(shì)在于避免了大規(guī)模采集所有物理量或信息所帶來的浪費(fèi)，也大為降低因信息量過大而導(dǎo)致的技術(shù)難度成倍增加、更避免了因信息量過大導(dǎo)致實(shí)施周期過長(zhǎng)的問題。
同時(shí)此種模式更有利于制造業(yè)企業(yè)內(nèi)部推行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其原因在于：制造業(yè)企業(yè)的項(xiàng)目出發(fā)點(diǎn)在于通過項(xiàng)目獲取收益，而且企業(yè)實(shí)施項(xiàng)目有預(yù)算上限及成本考核，若采用自底向上的模式，雖然也可以實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，但靡費(fèi)甚大。反觀自頂向下，當(dāng)企業(yè)決策層指定出信息后，管理層進(jìn)行拆分及落實(shí)就變得更為容易。
3.2 新技術(shù)使用及理念分析
實(shí)施IIoT時(shí)，都必須要明確IIoT項(xiàng)目所需要實(shí)現(xiàn)的價(jià)值，無論實(shí)施方式采用哪種模式，只有真正采集到有價(jià)值的信息，才能為企業(yè)帶來收益。根據(jù)目前實(shí)施的項(xiàng)目，對(duì)如下事項(xiàng)進(jìn)行討論：
●4G/5G模塊
在實(shí)施IIoT項(xiàng)目時(shí)，常會(huì)與ISP（信息服務(wù)提供商）合作，首年合作時(shí)3家ISP服務(wù)商都會(huì)開出較為有吸引力的價(jià)格，但企業(yè)需要仔細(xì)計(jì)算使用4G/5G信號(hào)的RoI，并根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景判斷，是否需要接入4G/5G。
i.安全性
車間的設(shè)備通過AP網(wǎng)關(guān)即可接入4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，即使在加裝硬件防火墻的情況下，依舊難以保證設(shè)備數(shù)據(jù)不泄露，更嚴(yán)重的情況下，車間設(shè)備被黑客遠(yuǎn)程控制，對(duì)車間及人員的安全造成威脅。
目前我國(guó)是全球受到信息安全威脅最為嚴(yán)重的國(guó)家，一旦介入4G/5G網(wǎng)絡(luò)，在目前的安全形勢(shì)下，不可能確保設(shè)備及人員安全萬(wàn)無一失。在安全的前提下，不建議將可遠(yuǎn)程控制的設(shè)備通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)布出去。而對(duì)于不可遠(yuǎn)程控制的設(shè)備，建議只通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)上傳必要的數(shù)據(jù)，避免對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的流量占用，也降低信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
ii.使用場(chǎng)景
通過分析4G/5G的性能優(yōu)勢(shì)可以大致歸納出相應(yīng)的使用場(chǎng)景，一般而言借助蜂窩網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)高速傳輸，低延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)），在遠(yuǎn)程會(huì)診、特殊地域信息采集等場(chǎng)景有應(yīng)用。以遠(yuǎn)程會(huì)診為例，醫(yī)生可通過蜂窩網(wǎng)進(jìn)行跨域遠(yuǎn)程醫(yī)療，對(duì)于車間設(shè)備故障，設(shè)備生產(chǎn)商也可進(jìn)行跨域維護(hù)。特殊地域信息采集場(chǎng)景包括礦場(chǎng)、建筑施工現(xiàn)場(chǎng)、海上鉆井平臺(tái)、氣象觀測(cè)站等。對(duì)于制造業(yè)企業(yè)的車間，一般通過內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備連接，無線也常使用WIFI、Zigbee等實(shí)現(xiàn)。
iii.經(jīng)濟(jì)性
蜂窩網(wǎng)絡(luò)的使用費(fèi)用最主要來自于流量費(fèi)，ISP一般以首年大幅度優(yōu)惠吸引用戶，次年起恢復(fù)正常資費(fèi)。若以有線網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)，則費(fèi)用主要來自于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)帶寬年費(fèi)。企業(yè)使用IIoT不可能只使用一年，若以5年計(jì)，那么以實(shí)時(shí)傳輸30臺(tái)設(shè)備參數(shù)信息至遠(yuǎn)程服務(wù)器為例，有線網(wǎng)絡(luò)寬帶資費(fèi)將大大低于蜂窩網(wǎng)絡(luò)。所以若企業(yè)已具備設(shè)備維護(hù)能力且?guī)缀醪恍枰獠抠Y源支持，IIoT服務(wù)器又在企業(yè)內(nèi)部時(shí)，則不需使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。但若企業(yè)無設(shè)備維護(hù)能力，每月都需要外部專家遠(yuǎn)程運(yùn)維，或企業(yè)為輕資產(chǎn)將數(shù)據(jù)存放于云服務(wù)器時(shí)，則可能使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
iv.傳輸性能
從目前公開數(shù)據(jù)顯示，4G信號(hào)最大傳輸速率為100mbps，也就是12.5MB/s。5G信號(hào)最大傳輸速率為10Gbps，也就是1.25GB/s。以華為S5735S-L系列交換機(jī)為例，整機(jī)交換容量大于336Gbps，所以若服務(wù)器與設(shè)備采集模塊處于同一網(wǎng)絡(luò)時(shí)，內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)的傳輸性能優(yōu)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然考慮性能時(shí)還需考慮經(jīng)濟(jì)性，一般不會(huì)對(duì)每個(gè)傳感器都配備無線傳輸模塊，因?yàn)榘创朔绞脚渲脛t成本將非常高，常規(guī)做法是將多個(gè)設(shè)備的信息傳輸至某一設(shè)備中集中存儲(chǔ)，然后對(duì)此集中設(shè)備安裝無線模塊，這樣統(tǒng)一傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性會(huì)更好，即使按此方式，因總流量不變，所以資費(fèi)依舊比內(nèi)網(wǎng)要高。且信息集中存放并傳輸具有一定的瓶頸，一旦超過負(fù)載能力，實(shí)時(shí)效果將打折扣。
●預(yù)測(cè)性維護(hù)/維修
可預(yù)測(cè)性維護(hù)維修是不少企業(yè)實(shí)施IIoT時(shí)的一個(gè)需求點(diǎn)，應(yīng)該說這樣的想法很好，很類似上醫(yī)治未病的理念實(shí)踐，但I(xiàn)IoT實(shí)施完成后，常發(fā)現(xiàn)并未實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修，甚至預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性十分低下，究其原因就在于設(shè)備故障的發(fā)生具有隨機(jī)性。如同人一樣，同一個(gè)地域同人種，壽命長(zhǎng)短各不一樣。
以上海寶鋼煉鋼廠4cc機(jī)組為例，原始設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)由點(diǎn)檢員承擔(dān)，記錄每次扇形段更換的時(shí)間及爐數(shù)。4cc機(jī)組設(shè)備如下圖所示：
4cc流水線由：1臺(tái)結(jié)晶器（MD）、1臺(tái)0號(hào)段（S0），3臺(tái)扇形段A段（SA），3臺(tái)扇形段B段（SB），1臺(tái)扇形段C段（SC），1臺(tái)扇形段D段（SD），10臺(tái)扇形段E段（SE）組成。
運(yùn)維數(shù)據(jù)通過點(diǎn)檢表記錄：
從以往點(diǎn)檢記錄來看，扇形段的更換爐數(shù)飄忽不定，每次連鑄設(shè)備異常后，對(duì)鋼坯表面都有一定量的劃傷，最終導(dǎo)致鋼坯降級(jí)甚至報(bào)廢，對(duì)企業(yè)日常經(jīng)營(yíng)造成損失。所以寄希望于通過IIoT的實(shí)施，在連鑄設(shè)備損壞前，利用澆筑間隔將快損壞的扇形段替換下，以達(dá)到減小損失的目的。
實(shí)施IIoT后發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度很低，沒有達(dá)到當(dāng)初的目標(biāo)，分析有如下原因：
●設(shè)備故障的現(xiàn)象與原因是一對(duì)多的關(guān)系
例如鋼坯表面發(fā)生劃傷，存在多種原因?qū)е拢洪L(zhǎng)短輥運(yùn)行速度不一致，上下段輥?zhàn)訚L動(dòng)速度不一致，中間支撐破損等。IIoT所采集的數(shù)據(jù)只能反映異常情況，對(duì)于故障的實(shí)際原因還需人為判斷。
●維修情況
扇形段在維修完成時(shí)，都會(huì)記錄其相應(yīng)的每個(gè)輥?zhàn)拥膶?duì)中值，只要在符合的范圍內(nèi)，都可視作修復(fù)完成。但其中每一個(gè)數(shù)據(jù)的微小差異，在惡劣的工況條件下對(duì)在線壽命有明顯的影響。所以可預(yù)測(cè)性不僅需要監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，還需要掌握設(shè)備的初始狀態(tài)，兩者相結(jié)合才可能實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性。
●設(shè)備零件壽命
設(shè)備是否運(yùn)行正常，依賴于其零件運(yùn)行是否正常。而4cc機(jī)組從扇形段至輥?zhàn)�，其中的零件�?shù)量眾多，使用的工況也可不一樣，例如0號(hào)段澆筑的鋼水溫度超過1000攝氏度，而E號(hào)段的鋼坯溫度不超過600攝氏度，不同的工況對(duì)于零件壽命的影響也是巨大的。對(duì)于一整條流水線而言，不能只考慮單體扇形段的運(yùn)行情況，要從全局來判斷，那么E段的壽命高于0號(hào)段，0號(hào)段中的結(jié)晶器、銅板等壽命就決定整條流水線的單次澆筑壽命長(zhǎng)短。
●故障多變
4cc機(jī)組在運(yùn)行過程中，有時(shí)僅僅因?yàn)殚L(zhǎng)短輥水溫異常，就繼而導(dǎo)致潤(rùn)滑不完全，進(jìn)一步加劇輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)不同步的情況，最終長(zhǎng)短輥軸承滾珠碎裂。從此過程來看，水溫異常會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致其他故障發(fā)生，甚至影響后續(xù)其他設(shè)備運(yùn)行。所以設(shè)備故障的形式可能不同，只要有連續(xù)因果因素存在，就會(huì)發(fā)現(xiàn)故障多變，難以精確定位故障源頭，進(jìn)一步對(duì)精確預(yù)測(cè)造成困難。
4.結(jié)論
制造業(yè)企業(yè)實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要從價(jià)值出發(fā)，分解相應(yīng)需求，再制定合乎于自身的實(shí)施方法，根據(jù)已有的信息制定合理的實(shí)施方案。對(duì)于時(shí)下熱門的蜂窩網(wǎng)絡(luò)、可預(yù)測(cè)性維護(hù)等概念，應(yīng)站在自身的立場(chǎng)，完整全面的理解其應(yīng)用背景后，再將此部分內(nèi)容納入至實(shí)施方案中。
若以自底向上模式計(jì)算工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采購(gòu)及調(diào)試費(fèi)用，那么在采集物理量總量不變的情況下，以一次規(guī)劃完整、數(shù)據(jù)采集齊備的方式最為經(jīng)濟(jì)。即以自底向上的模式下，應(yīng)盡可能規(guī)劃所有所需要采集的物理量或信息，避免后期多次新購(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備產(chǎn)生的影響，也可在后續(xù)應(yīng)因業(yè)務(wù)需求變化而隨時(shí)提供相關(guān)信息。同時(shí)若考慮大批量采購(gòu)的優(yōu)惠，實(shí)際一次采購(gòu)的性價(jià)比更優(yōu)于二次采購(gòu)。若再考慮二次安裝可能帶來的對(duì)前次安裝的改造調(diào)整，那么整體實(shí)際費(fèi)用恐怕會(huì)更高。
2）自頂向下（決策-系統(tǒng)-設(shè)備）
此種模式常見于企業(yè)決策層已非常明確業(yè)務(wù)需求，或者外部咨詢公司向公司提供了明晰的、確定的、所需采集的物理量或信息。那么系統(tǒng)層規(guī)劃及設(shè)備層采購(gòu)按既定決策落實(shí)即可。此種模式的優(yōu)勢(shì)在于避免了大規(guī)模采集所有物理量或信息所帶來的浪費(fèi)，也大為降低因信息量過大而導(dǎo)致的技術(shù)難度成倍增加、更避免了因信息量過大導(dǎo)致實(shí)施周期過長(zhǎng)的問題。
同時(shí)此種模式更有利于制造業(yè)企業(yè)內(nèi)部推行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其原因在于：制造業(yè)企業(yè)的項(xiàng)目出發(fā)點(diǎn)在于通過項(xiàng)目獲取收益，而且企業(yè)實(shí)施項(xiàng)目有預(yù)算上限及成本考核，若采用自底向上的模式，雖然也可以實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，但靡費(fèi)甚大。反觀自頂向下，當(dāng)企業(yè)決策層指定出信息后，管理層進(jìn)行拆分及落實(shí)就變得更為容易。
3.2 新技術(shù)使用及理念分析
實(shí)施IIoT時(shí)，都必須要明確IIoT項(xiàng)目所需要實(shí)現(xiàn)的價(jià)值，無論實(shí)施方式采用哪種模式，只有真正采集到有價(jià)值的信息，才能為企業(yè)帶來收益。根據(jù)目前實(shí)施的項(xiàng)目，對(duì)如下事項(xiàng)進(jìn)行討論：
●4G/5G模塊
在實(shí)施IIoT項(xiàng)目時(shí)，常會(huì)與ISP（信息服務(wù)提供商）合作，首年合作時(shí)3家ISP服務(wù)商都會(huì)開出較為有吸引力的價(jià)格，但企業(yè)需要仔細(xì)計(jì)算使用4G/5G信號(hào)的RoI，并根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景判斷，是否需要接入4G/5G。
i.安全性
車間的設(shè)備通過AP網(wǎng)關(guān)即可接入4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，即使在加裝硬件防火墻的情況下，依舊難以保證設(shè)備數(shù)據(jù)不泄露，更嚴(yán)重的情況下，車間設(shè)備被黑客遠(yuǎn)程控制，對(duì)車間及人員的安全造成威脅。
目前我國(guó)是全球受到信息安全威脅最為嚴(yán)重的國(guó)家，一旦介入4G/5G網(wǎng)絡(luò)，在目前的安全形勢(shì)下，不可能確保設(shè)備及人員安全萬(wàn)無一失。在安全的前提下，不建議將可遠(yuǎn)程控制的設(shè)備通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)布出去。而對(duì)于不可遠(yuǎn)程控制的設(shè)備，建議只通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)上傳必要的數(shù)據(jù)，避免對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的流量占用，也降低信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
ii.使用場(chǎng)景
通過分析4G/5G的性能優(yōu)勢(shì)可以大致歸納出相應(yīng)的使用場(chǎng)景，一般而言借助蜂窩網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)高速傳輸，低延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)），在遠(yuǎn)程會(huì)診、特殊地域信息采集等場(chǎng)景有應(yīng)用。以遠(yuǎn)程會(huì)診為例，醫(yī)生可通過蜂窩網(wǎng)進(jìn)行跨域遠(yuǎn)程醫(yī)療，對(duì)于車間設(shè)備故障，設(shè)備生產(chǎn)商也可進(jìn)行跨域維護(hù)。特殊地域信息采集場(chǎng)景包括礦場(chǎng)、建筑施工現(xiàn)場(chǎng)、海上鉆井平臺(tái)、氣象觀測(cè)站等。對(duì)于制造業(yè)企業(yè)的車間，一般通過內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備連接，無線也常使用WIFI、Zigbee等實(shí)現(xiàn)。
iii.經(jīng)濟(jì)性
蜂窩網(wǎng)絡(luò)的使用費(fèi)用最主要來自于流量費(fèi)，ISP一般以首年大幅度優(yōu)惠吸引用戶，次年起恢復(fù)正常資費(fèi)。若以有線網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)，則費(fèi)用主要來自于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)帶寬年費(fèi)。企業(yè)使用IIoT不可能只使用一年，若以5年計(jì)，那么以實(shí)時(shí)傳輸30臺(tái)設(shè)備參數(shù)信息至遠(yuǎn)程服務(wù)器為例，有線網(wǎng)絡(luò)寬帶資費(fèi)將大大低于蜂窩網(wǎng)絡(luò)。所以若企業(yè)已具備設(shè)備維護(hù)能力且?guī)缀醪恍枰獠抠Y源支持，IIoT服務(wù)器又在企業(yè)內(nèi)部時(shí)，則不需使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。但若企業(yè)無設(shè)備維護(hù)能力，每月都需要外部專家遠(yuǎn)程運(yùn)維，或企業(yè)為輕資產(chǎn)將數(shù)據(jù)存放于云服務(wù)器時(shí)，則可能使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
iv.傳輸性能
從目前公開數(shù)據(jù)顯示，4G信號(hào)最大傳輸速率為100mbps，也就是12.5MB/s。5G信號(hào)最大傳輸速率為10Gbps，也就是1.25GB/s。以華為S5735S-L系列交換機(jī)為例，整機(jī)交換容量大于336Gbps，所以若服務(wù)器與設(shè)備采集模塊處于同一網(wǎng)絡(luò)時(shí)，內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)的傳輸性能優(yōu)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然考慮性能時(shí)還需考慮經(jīng)濟(jì)性，一般不會(huì)對(duì)每個(gè)傳感器都配備無線傳輸模塊，因?yàn)榘创朔绞脚渲脛t成本將非常高，常規(guī)做法是將多個(gè)設(shè)備的信息傳輸至某一設(shè)備中集中存儲(chǔ)，然后對(duì)此集中設(shè)備安裝無線模塊，這樣統(tǒng)一傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性會(huì)更好，即使按此方式，因總流量不變，所以資費(fèi)依舊比內(nèi)網(wǎng)要高。且信息集中存放并傳輸具有一定的瓶頸，一旦超過負(fù)載能力，實(shí)時(shí)效果將打折扣。
●預(yù)測(cè)性維護(hù)/維修
可預(yù)測(cè)性維護(hù)維修是不少企業(yè)實(shí)施IIoT時(shí)的一個(gè)需求點(diǎn)，應(yīng)該說這樣的想法很好，很類似上醫(yī)治未病的理念實(shí)踐，但I(xiàn)IoT實(shí)施完成后，常發(fā)現(xiàn)并未實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修，甚至預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性十分低下，究其原因就在于設(shè)備故障的發(fā)生具有隨機(jī)性。如同人一樣，同一個(gè)地域同人種，壽命長(zhǎng)短各不一樣。
以上海寶鋼煉鋼廠4cc機(jī)組為例，原始設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)由點(diǎn)檢員承擔(dān)，記錄每次扇形段更換的時(shí)間及爐數(shù)。4cc機(jī)組設(shè)備如下圖所示：
圖3 連鑄機(jī)
4cc流水線由：1臺(tái)結(jié)晶器（MD）、1臺(tái)0號(hào)段（S0），3臺(tái)扇形段A段（SA），3臺(tái)扇形段B段（SB），1臺(tái)扇形段C段（SC），1臺(tái)扇形段D段（SD），10臺(tái)扇形段E段（SE）組成。
運(yùn)維數(shù)據(jù)通過點(diǎn)檢表記錄：
表2 點(diǎn)檢表
從以往點(diǎn)檢記錄來看，扇形段的更換爐數(shù)飄忽不定，每次連鑄設(shè)備異常后，對(duì)鋼坯表面都有一定量的劃傷，最終導(dǎo)致鋼坯降級(jí)甚至報(bào)廢，對(duì)企業(yè)日常經(jīng)營(yíng)造成損失。所以寄希望于通過IIoT的實(shí)施，在連鑄設(shè)備損壞前，利用澆筑間隔將快損壞的扇形段替換下，以達(dá)到減小損失的目的。
實(shí)施IIoT后發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度很低，沒有達(dá)到當(dāng)初的目標(biāo)，分析有如下原因：
●設(shè)備故障的現(xiàn)象與原因是一對(duì)多的關(guān)系
例如鋼坯表面發(fā)生劃傷，存在多種原因?qū)е拢洪L(zhǎng)短輥運(yùn)行速度不一致，上下段輥?zhàn)訚L動(dòng)速度不一致，中間支撐破損等。IIoT所采集的數(shù)據(jù)只能反映異常情況，對(duì)于故障的實(shí)際原因還需人為判斷。
●維修情況
扇形段在維修完成時(shí)，都會(huì)記錄其相應(yīng)的每個(gè)輥?zhàn)拥膶?duì)中值，只要在符合的范圍內(nèi)，都可視作修復(fù)完成。但其中每一個(gè)數(shù)據(jù)的微小差異，在惡劣的工況條件下對(duì)在線壽命有明顯的影響。所以可預(yù)測(cè)性不僅需要監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，還需要掌握設(shè)備的初始狀態(tài)，兩者相結(jié)合才可能實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性。
●設(shè)備零件壽命
設(shè)備是否運(yùn)行正常，依賴于其零件運(yùn)行是否正常。而4cc機(jī)組從扇形段至輥?zhàn)�，其中的零件�?shù)量眾多，使用的工況也可不一樣，例如0號(hào)段澆筑的鋼水溫度超過1000攝氏度，而E號(hào)段的鋼坯溫度不超過600攝氏度，不同的工況對(duì)于零件壽命的影響也是巨大的。對(duì)于一整條流水線而言，不能只考慮單體扇形段的運(yùn)行情況，要從全局來判斷，那么E段的壽命高于0號(hào)段，0號(hào)段中的結(jié)晶器、銅板等壽命就決定整條流水線的單次澆筑壽命長(zhǎng)短。
●故障多變
4cc機(jī)組在運(yùn)行過程中，有時(shí)僅僅因?yàn)殚L(zhǎng)短輥水溫異常，就繼而導(dǎo)致潤(rùn)滑不完全，進(jìn)一步加劇輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)不同步的情況，最終長(zhǎng)短輥軸承滾珠碎裂。從此過程來看，水溫異常會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致其他故障發(fā)生，甚至影響后續(xù)其他設(shè)備運(yùn)行。所以設(shè)備故障的形式可能不同，只要有連續(xù)因果因素存在，就會(huì)發(fā)現(xiàn)故障多變，難以精確定位故障源頭，進(jìn)一步對(duì)精確預(yù)測(cè)造成困難。
4.結(jié)論
制造業(yè)企業(yè)實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要從價(jià)值出發(fā)，分解相應(yīng)需求，再制定合乎于自身的實(shí)施方法，根據(jù)已有的信息制定合理的實(shí)施方案。對(duì)于時(shí)下熱門的蜂窩網(wǎng)絡(luò)、可預(yù)測(cè)性維護(hù)等概念，應(yīng)站在自身的立場(chǎng)，完整全面的理解其應(yīng)用背景后，再將此部分內(nèi)容納入至實(shí)施方案中。
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