2014年,德國向全球工業(yè)界提出了一個(gè)問(wèn)題:如果將物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)引入制造業(yè),這個(gè)世界會(huì )變成什么樣?
在經(jīng)歷了蒸汽機、電力和流水線(xiàn)生產(chǎn),以及電子信息技術(shù)等3次工業(yè)革命后,人類(lèi)將迎來(lái)以信息物理融合系統(CPS,Cyber-Physical System)為基礎,以生產(chǎn)高度數字化、網(wǎng)絡(luò )化、機器自組織為標志的第四次工業(yè)革命。
從工業(yè)3.0時(shí)代開(kāi)始,企業(yè)通信業(yè)務(wù)已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)域的神經(jīng)系統,到工業(yè)4.0時(shí)代,ICT融合的通信技術(shù)將成為行業(yè)系統的神經(jīng)、感官加大腦的智能中樞系統,而這個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中的ICT融合的通信系統,就是敏捷物聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)機會(huì )
根據美國研究機構Forrester預測,物聯(lián)網(wǎng)將是繼互聯(lián)網(wǎng)之后,能帶來(lái)超萬(wàn)億元級別產(chǎn)業(yè)價(jià)值的大市場(chǎng),且其產(chǎn)業(yè)價(jià)值也將遠遠超過(guò)互聯(lián)網(wǎng)。放眼世界,美國、歐盟、日本、韓國等發(fā)達國家均提出了基于各自國情的國家物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃——IBM提出的“智慧地球”、GE提出的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國工業(yè)界提出的“工業(yè)4.0”都已經(jīng)上升到國家戰略層面。回首國內,“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等概念也被相繼提出,這些概念的基礎都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在傳統行業(yè)的應用和創(chuàng )新改造。綜合來(lái)看,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級,構建全球競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵組成。
以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例,根據《GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)》的研究,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將影響約32.3萬(wàn)億美元的全球經(jīng)濟。
物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)同傳統行業(yè)的融合,正在加速行業(yè)的創(chuàng )新,全面向能源、制造等生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域滲透。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛在的GDP份額(來(lái)源:GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū))
能源行業(yè):智能電網(wǎng)
由中國國家電網(wǎng)電科院提出的智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的典型代表,它是以物理電網(wǎng)為基礎,將現代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)以充分滿(mǎn)足用戶(hù)對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿(mǎn)足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應電力市場(chǎng)化發(fā)展等為目的,實(shí)現為用戶(hù)提供可靠、經(jīng)濟、清潔、互動(dòng)的電力供應和增值服務(wù)。
智能電網(wǎng)由很多部分組成,可分為智能變電站、智能配電網(wǎng)、智能電表等,下面以AMI(Advanced Metering Infrastructure,先進(jìn)計量基礎設施)為例對智能電網(wǎng)的“智能”所在進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
AMI是智能電網(wǎng)的重要組成部分,是智能電表和電力公司之間的一種自動(dòng)雙向流通架構,能夠為電力公司提供實(shí)時(shí)的能耗數據,并且允許客戶(hù)在使用時(shí),以?xún)r(jià)格為基礎對能源使用做出明智的選擇。
AMI系統由智能電表、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、電表管理平臺,以及能量管理系統等部件組成,AMI實(shí)現了電表數據信息采集的自動(dòng)化,減少了傳統人工抄表所帶來(lái)的人力成本支出,降低了電力企業(yè)的運營(yíng)成本;同時(shí),自動(dòng)采集可避免出現人工抄表各個(gè)環(huán)節的數據錯錄,減少不必要的經(jīng)濟損失。通過(guò)能量管理系統,可以提供分時(shí)、分區等線(xiàn)損分析功能,有助于電力企業(yè)了解供電區域的線(xiàn)損情況,為電力企業(yè)優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò )、減少技術(shù)線(xiàn)損提供依據;此外,通過(guò)精確的用電數據采集功能,還可以支撐大數據分析,結合對歷史數據曲線(xiàn)的分析可精確判斷用戶(hù)竊電行為,針對重點(diǎn)用戶(hù)可進(jìn)行實(shí)時(shí)的竊電行為監測。
建筑行業(yè):樓宇能效管理
低碳、綠色、節能是當前社會(huì )的主旋律,中國國務(wù)院在2013年提出了在“十二五”期間完成新建綠色建筑10億平方米的要求,并規定到2015年末,20%的城鎮新建建筑需達到綠色建筑標準。這里所說(shuō)的綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節能減排,并提供健康適用的建筑。相關(guān)報告顯示,全球能源消耗中來(lái)自樓宇建筑的占比達到了48%。而在樓宇能效管理的發(fā)展上經(jīng)歷了3個(gè)階段:第一個(gè)階段以人工管控為主,其主要采用的手段是依靠人工定時(shí)開(kāi)閘、拉閘、抄表,沒(méi)有數據分析系統,節能效果較差;第二個(gè)階段以本地控制為主,光控、聲控、溫控等近端控制開(kāi)關(guān)被引入,但依然缺乏數據分析系統,在體驗與運維方面比較弱勢;現階段,正在向遠程智能控制方向發(fā)展,其主要體現在自適應控制、依靠遠程采集抄表,引入集中數據分析和統一管理策略,有效地提升了用戶(hù)體驗。
華為樓宇能效管理解決方案采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對企業(yè)樓宇內的配電、照明、空調、供熱等系統實(shí)行集中監管和控制,獲取各類(lèi)能耗數據,基于大數據分析技術(shù)制定最優(yōu)的節能措施,例如可以通過(guò)數據分析找出樓宇內的高能耗設備,并在不需要供能的時(shí)間段切斷其電源。同時(shí),可以將環(huán)境狀態(tài)變化和能源管控策略進(jìn)行聯(lián)動(dòng),采取智能場(chǎng)景觸控機制實(shí)現節能,例如根據室內環(huán)境自動(dòng)調節空調溫度,依據光線(xiàn)強度開(kāi)啟和關(guān)閉照明設備,從技術(shù)上避免人為對水、電、氣等能源的浪費,實(shí)現智能化的節能控制。
在企業(yè)園區內實(shí)現樓宇建筑的智能能耗監控讓華為自身也受益匪淺。以華為園區某棟5000平米的4層綜合辦公樓為例,部署華為樓宇能效管理解決方案之后,經(jīng)實(shí)際測算,每年可節約照明用電12.5萬(wàn)度,空調用電25萬(wàn)度,其它耗電8萬(wàn)度,總計45.5萬(wàn)度,相當于燃燒165噸標準煤提供的能源,可有效減少436噸CO2、29噸SO2等溫室氣體的排放,節能效果非常顯著(zhù)。如果將該系統應用到全國數以萬(wàn)計的企業(yè)園區、商業(yè)園區、學(xué)校建筑的樓宇中,每年將可節約幾十億到上百億度的用電量,相當于減少數百萬(wàn)噸標準煤的用量,從源頭上大幅減少了PM2.5的來(lái)源。
對于華為來(lái)說(shuō),這一方面省卻了人工采集的過(guò)程,實(shí)現了園區水電氣自動(dòng)化、智能化的監測,促進(jìn)了園區的節能減排并有效降低了運營(yíng)成本。從企業(yè)能源可持續發(fā)展角度來(lái)看,為節能減排項目提供了數據依據和指導,避免盲目改造,從而指導企業(yè)正確、有效、合理地采取節能措施,降低生產(chǎn)成本。
工業(yè)制造:智慧制造
對于物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應用,我國的政府部門(mén)曾有針對性的提出過(guò)一些可供參考的重要意見(jiàn),例如在浙江省經(jīng)信委的《關(guān)于開(kāi)展企業(yè)“機聯(lián)網(wǎng)”工程建設的意見(jiàn)》中,就提出了4大類(lèi)機器聯(lián)網(wǎng)設備——數控機床、行業(yè)專(zhuān)用設備、大型機器設備和工廠(chǎng)輔助設備,為機器聯(lián)網(wǎng)可覆蓋的底層設備提供了參考。
數控機床聯(lián)網(wǎng)以汽車(chē)、鋼鐵、建材、機械、電子等行業(yè)為重點(diǎn),推進(jìn)鑄/鍛造車(chē)間的液壓機、操作機、鑄/鍛吊車(chē)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現鑄/鍛壓機與操作機數控聯(lián)動(dòng);推進(jìn)實(shí)施工廠(chǎng)成型、切削、磨工等數控機床聯(lián)網(wǎng)管理,推廣應用敏捷制造等先進(jìn)的管理制造模式;引導企業(yè)建立CAD、CAM-制造物聯(lián)平臺,建立設計、加工、生產(chǎn)全流程無(wú)圖紙數字工廠(chǎng)。
行業(yè)專(zhuān)用設備聯(lián)網(wǎng)以紡織、服裝、塑料、化工、建材、船舶、汽車(chē)、光電等行業(yè)為重點(diǎn),建立自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),應用工業(yè)機器人,形成設備物聯(lián)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò );特殊崗位加強能耗、污染物排放和安全因素在線(xiàn)監控;加強高能耗設備變頻、節電技術(shù)應用,促進(jìn)節能減排和管理效率提升;建立中央數據監控中心,加強設備運行狀況實(shí)時(shí)監視,統一管理生產(chǎn)工藝,并與上層企業(yè)管理系統(ERP)實(shí)現數據交換和集成。
物聯(lián)網(wǎng)呼喚開(kāi)放合作
當前,全球的物聯(lián)網(wǎng)應用大多還是在特定行業(yè)或企業(yè)內部的閉環(huán)應用,信息的管理和互聯(lián)局限在較為有限的行業(yè)或企業(yè)內,不同地域間的互通也存在問(wèn)題,沒(méi)有形成真正的全聯(lián)接。這些閉環(huán)應用有著(zhù)自己的協(xié)議、標準和平臺,自成體系,很難兼容,信息也難以共享,單純的閉環(huán)應用無(wú)法形成完整的應用體系。究其原因,在過(guò)去的物聯(lián)網(wǎng)建設中大多是重復的、隔離的煙囪化垂直應用,信息無(wú)法共享。各地區企業(yè)之間沒(méi)有相應的平臺組織,無(wú)法規模化,由此也產(chǎn)生了行業(yè)壁壘。如何才能解決上述問(wèn)題?
- 設備的聯(lián)網(wǎng)是基礎
不同的行業(yè)、不同的應用導致終端設備千差萬(wàn)別,在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )中,存在著(zhù)海量分布在現場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和終端設備,而這些設備來(lái)自于不同的廠(chǎng)商,采用不同的通信接口和協(xié)議,如何將這些終端接入到物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )中將是巨大的挑戰。物聯(lián)網(wǎng)需要開(kāi)放的、能提供多種通信接口、兼容各種協(xié)議的嵌入式通信模塊或網(wǎng)關(guān)設備,以應對現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的復雜性和多樣性。
- 網(wǎng)絡(luò )能力的開(kāi)放是關(guān)鍵
傳統的網(wǎng)絡(luò )設備業(yè)務(wù)固定、功能單一,在應對物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)、新應用的部署時(shí),會(huì )面臨開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、業(yè)務(wù)適配困難的情況,導致無(wú)法高效應對外界的變化,而通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制器平臺的引入,可實(shí)現業(yè)務(wù)的按需部署和應用的靈活發(fā)布,從而從容應對新業(yè)務(wù)的沖擊。
- 產(chǎn)業(yè)鏈合作才能共贏(yíng)
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈從終端芯片廠(chǎng)商、傳感器廠(chǎng)商、網(wǎng)關(guān)設備提供商,到網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商、業(yè)務(wù)集成商、業(yè)務(wù)提供商,再到最終客戶(hù),產(chǎn)業(yè)鏈跨度很大,僅靠個(gè)別廠(chǎng)商單打獨斗顯然無(wú)法在市場(chǎng)上立足。業(yè)界以物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為主導成立了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)聯(lián)盟組織,成為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和標準化進(jìn)程的重要力量。通過(guò)建立開(kāi)放軟件架構和開(kāi)源社區,利用開(kāi)源軟件架構,能夠有效聚合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴,促進(jìn)跨廠(chǎng)商、跨行業(yè)的廣泛應用。
敏捷物聯(lián)——促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的開(kāi)放與合作共贏(yíng)
現階段物聯(lián)網(wǎng)的垂直封閉應用,極大地限制了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和價(jià)值的體現。為了能夠讓更多的企業(yè)分享到物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng )新的價(jià)值,物聯(lián)網(wǎng)也必須具備一個(gè)開(kāi)放、共享的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統,最終帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
為此,華為公司已經(jīng)為廣大客戶(hù)和合作伙伴構建了一個(gè)開(kāi)放、融合和彈性的物聯(lián)網(wǎng)解決方案,包括一個(gè)統一的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺、無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )和敏捷物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )兩種接入方案,以及基于Liteos的統一終端接口3部分。敏捷物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )是該解決方案的重要組成部分,它包括網(wǎng)關(guān)硬件平臺和敏捷控制器軟件平臺兩個(gè)組件,其中,控制器軟件平臺基于OpenDayLight開(kāi)放架構,可以快速集成各行業(yè)應用。同時(shí),該平臺具備靈活的彈性,最大可支持百萬(wàn)級設備的管理能力,適用于各種規模的應用場(chǎng)景,以支撐業(yè)務(wù)和商業(yè)模式的持續快速迭代。硬件網(wǎng)關(guān)平臺支持10多種物聯(lián)網(wǎng)接口,可實(shí)現各種協(xié)議的廣泛兼容,確保各種傳感器能夠快速、可靠地接入。除此以外,該硬件網(wǎng)關(guān)平臺對IT和CT功能進(jìn)行了深度融合,不僅支持路由、交換、安全、語(yǔ)音等多種功能,還集成了本地計算和存儲功能,可以有效保證各種傳感設備能夠本地存活,同時(shí)可以支持軟件定義和靈活地安裝各種物聯(lián)網(wǎng)應用,以應對業(yè)務(wù)變化和擴展的需要。
在實(shí)際應用中,基于該平臺,華為與中軟國際打造的上層應用系統和武漢奮進(jìn)提供的智能機器人與物聯(lián)網(wǎng)終端,已經(jīng)攜手在國內某大型卷煙廠(chǎng)易地技改核心生產(chǎn)執行系統項目中將工業(yè)4.0的概念應用成功落地。另外,結合軟通動(dòng)力的能效管理系統與深圳科陸的智能電力終端,華為智能樓宇能效解決方案也在華為公司內部成功應用,該案例不但為大型企業(yè)園區的能效管理提供了參照,同時(shí)也在教育行業(yè)開(kāi)花結果——澳大利亞墨爾本大學(xué)在實(shí)施該方案后,綜合能源成本降低了30%。
華為致力于豐富人們的溝通和生活,共建一個(gè)全聯(lián)接的世界,使世界變得更加美好。我們已經(jīng)認識到,物聯(lián)網(wǎng)是全聯(lián)接世界的基礎。如何實(shí)現智能化、低功耗、廣覆蓋是關(guān)鍵。隨著(zhù)傳感器、攝像頭、芯片和無(wú)線(xiàn)收發(fā)器的價(jià)格下降并實(shí)現規模化經(jīng)濟,通信已不再局限于人與人之間,而是擴展到人與物、物與物之間。自動(dòng)化、效率提升、物流和反饋都將進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代,并將為用戶(hù)和企業(yè)創(chuàng )造意想不到的新價(jià)值。