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工业发展为何需要物联网

发布日期:2017-10-27

随着中国制造2025计划的带领下,国内制造业充满着智能制造的氛围,一时间物联网,大数据,云平台等新兴词汇扑面而来,网络上也是众说纷纭。那么,物联网在工业发展中扮演着怎么样一个角色,加入新元素后的工业发展又将会面临什么新的挑战,这些都是值得我们深入思考的问题。

互联网、物联网、以太网的区别以及关系

虽说物联网的概念是在工业4.0提出后才进入大众的视野,但早在20098月我国就已经开始了物联网的研究以及应用。直到近期中国智能制造计划的影响下工业物联网也开始受到了重视并开始投入实际生产中。与此同时,工业互联网以及以太网等种种概念也开始浮现。一见相似的事物下其实存在这区别以及相辅相成的关系。

工业互联网

工业互联网其实是美国提出的“工业4.0”计划,而德国的工业4.0虽说是以标准化,智能化作为核心发展目标,但其实也和美国的工业互联网一样实质上是在倡导虚拟网络和实际生产相连,让现实世界中的机器设备和网络能够更深层次地与信息大数据的分析连接在一起。从而带动工业革命和网络革命的两大革命性转变,这也是其它国家包括中国工业革命的最终目标,而要实现这一目标核心便是工业物联网。

工业物联网

工业物联网作为工业互联网的核心,其宗旨就是物物相连。所谓物物相连就是指在工业自动化生产中,自动化设备在运行过程中的数据、信息能够及时传输到控制系统甚至是管理系统,从而进行数据的收集以及分析,最后人工只需在远程进行监管以及控制。这非常有利于大数据的收集和未来的标准化和智能化。而物和物之间是通过互联网进行数据传输,而保障数据信息畅通无阻地交流就需要以太网的支持。

以太网

以太网其实指的并不是一种网络,而是网络中的通信协议。众所周知,网络协议是让传输的信息和资源能用同一种语言在特定的时间内进行交流的一种规定和约束。而虽然现如今的物联网中已经有现场总线的支持,但若要和管理层相连达到工业互联网的效果,以太网凭着其兼容性无疑是最佳的选择,具体优势有以下几点:

1,以太网是全开放,全数字化的网络,即使通信协议不同的厂家也可以实现互联。

2,以太网在管理层已经有了多年的应用,从而更容易与工业控制网络进行无缝连接,实现一体化网络。

3,软硬件成本低廉,现有的以太网技术虽然已经十分成熟,但对以太网的开发也一直受到广泛的重视。

4,通信速率高,目前以太网的通信速率为10M100M。而且10G的以太网也在研究,通信速率完全超过现场总线。

新元素带来的新问题

数据传输技术需求更强

在美国公布的工业互联网计划中,对工业互联网的核心物联网进行了具体的结构细分,由下往上分别为现场设备、人工界面/控制系统、与平台无关的数据交流、管理层。


和一般的消费性物联网不同,工业物联网在许多方面都存在着不可妥协的情况。工业物联网除了要满足数据的传输之外,最终的目的是为了让控制系统进行自治的实时监控以及错误诊断等繁琐工作,减轻人工劳动量以及减少生产时间。然而,如果生产设备的实时数据不能准确及时地传输到人工界面或者是控制系统,错误的步骤得不到立即纠正,便会对生产造成一错再错的不良后果,导致的巨额损失。而如果这种情况不是出现在一般企业,而是出现在核电站的结构性网络,由于通信故障而造成误检或者漏检,而导致的灾难性事故才是毁灭性的。所以,在工业物联网上,是不可能承担在网络性能、稳定性或服务可靠性等方面的妥协。

安全保密技术需求加强

现状倡导的万物互联的确会给我们的生活以及工业的生产带来许多的便捷之处,但比以往曝光和流通更多的数据无疑会带来一个更大的隐患,那就是安全保密问题。

就像刚刚所说的一样,工业物联网需要把底端生产层的数据实时、正确地传输到控制层。而由于使用以太网作为通信协议是未来趋势,更低端的门槛虽然可以让企业更好的相互互联,但也让黑客入侵更加容易。如果企业被恶意篡改生产设备的输出数据导致控制系统误判的话,其造成的损失是一般企业无法承受的。就如2010年美国利用“震网”病毒对伊朗核电站进行入侵一样,一边不断对控制系统发送正常运行数据,一边破坏设备的正常操作,等到相关人员肉眼发现问题的时候已经无力回天。所以,企业甚至是国家设施的互联网安全保护措施将会是一场重大严峻的挑战。

工业物联网现状及发展趋势

发展现状

在智能制造火热的当下,许多企业都认同了工业物联网的重要性。然而在工业领域,许多物联网技术(如传感器、PLC系统)已经在国内存在了十几年,虽然从表面上看众多企业已经踏入了物联网行业,但从目前发展的情况来看还只是处于物联网行业的初级阶段,即通过硬件以及系统进行数据的传输。而工业物联网的目的不单只是传输设备的输出数据,而是将其采集,汇成海量数据进行发掘分析、处理、应用,实现数据背后所创造出来的信息价值。最终实现估值预测,远程判断,工业生产线分析,能耗优化等诸多典型利用。所以,国内的工业物联网还有待发展。

ITOT结合成为未来趋势

如果工业互联网真的是工业发展的未来,那么物联网的架构,大数据的收集分析,生产设备系统集成等工作都需要相关人员的技术支持。在这种情况下,IT和OT结合型人才应运而生。

IT为信息技术,可以管理并处理得到的信息,是以计算机科学和通信技术为基础来设计、开发、安装、实施信息系统及应用软件。

OT为操作技术,是对工厂内自动化控制系统进行技术支持,确保自动化设备生产线的正常运作。

单独掌握以上的其中一种技术都无法切身体会到另外一门技术的内部问题和未来的发展方向。加上刚刚说到的新元素出现的新问题,大流量数据的处理以及安全保密的工作都需要懂得信息技术的同时,还要充分了解设备中不同数据的应用以及重要性。所以,工业发展上IT和OT 结合型人才是必不可缺的。如今美国正在培养一批即懂得信息技术,又懂得操作技术的双向性人才,并培养出了世界上第一批相关人才已经在今年7月份毕业。

随着工业4.0的推动,工业中的现实世界和虚拟世界的界线变得模糊,从用户定制到投入生产,用到人工的地方未来也许只剩下按几个按钮,这不单单只是对企业有促进运营水平和加快生产的好处,对于国民整体生活水平来说也会有质量上的飞跃。便捷、个性化的未来已经近在眼前。

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