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最好的体育投注网站中国工程院院士邬贺铨:产业物联网的技术与应用

2017-11-10 18:03 来源:最信誉保证的体育投注网
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  11月9日,2017中国物联网大会盛大开幕,中国工程院院士邬贺铨作为重磅嘉宾在大会上发表题为“产业物联网的技术与应用”的主题报告,报告中邬院士重新定义了产业物联网,并深度分析了产业物联网的应用与挑战。下文是邬贺铨院士的演讲内容:

  我们的企业经历了各种各样的变化阶段,如生产自动化、企业互联网化和企业智能化等,其中在企业互联网化阶段,产业物联网是其中一个很主要的特征。我们首先来说一下互联网和产业物联网区别,他们一个是面向人,一个是面向物。互联网是全球联网和企业内网,如终端为PC、手机,而产业互联网终端品种很多。在可靠性、安全性方面互联网要求是一般的,而产业物联网要求比较高。同时物联网和产业物联网也有不同,一个是传感网的架构,一个云计算的架构。一个感知为主,另外一个控制为主。除此之外,物联网对时间同步不敏感,而产业互联网是敏感的。物联网对功耗敏感,而产业互联网对功耗不敏感。物联网有广域工作要求,产业物联网是无广域工作要求的。那么物联网跟产业物联网有什么区别,目前物联网是消费为主,产业物联网以产业应用为主。通常一般的物联网涉及社会基础设施,而产业物联网涉及到企业的资产。那么物联网电磁干扰实时性、安全性要求是一般的,可是物联网在产业的应用需要考虑强电磁干扰,实时性、要求性比较高。物联网关注服务,产业物联网关注生产效率。

  重新定义产业物联网

  那么产业物联网怎么定义呢?我引用两个不那么权威,但是可能范围要舒展一点的定义:产业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集或控制传感或者控制器以及泛在技术,如移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节,从而大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。IT+OT,信息技术加上产业运营环境。而产业物联网IoT可以理解为IT加IoT,也可以理解为II+oT,就是工业互联网加上运营技术。

  产业物联网的组成,通过分布控制系统采集这些数据,通过工业防火墙接到工业以太网。后台有各种各样的分布系统,实际上涉及到好几个方面,所以产业互联网的技术首先是告知和数据采集技术,他的传感器、二维码和一般互联网的区别包括公共的网关。

  通信技术和一般的通信技术区别在产业物联网里头更看重工业以太网、低功耗的广域网,窄带互联网等等。平台技术,包括各种各样的技术还有云技术。这个传感器是产业互联网的基础,也是产业物联网的基础,现在除了手机与汽车以外,工业是应用传感器最多的领域。

  手机传感器大概有二十多个网,但是手机的用量大,所以排第一位。汽车传感器有200多个,其量也很大。工业是用传感器最多的领域,未来还会成为传感器最重要的应用领域。工业商用的传感器很多,目前来看三类传感器是最主要的,它们分别是流量传感器、压力传感器、温度传感器各占世界传感器的21%、19%、14%。智能手机的发展比较快,导致传感器的价格下降很快,以手机上的加速度传感器为例,最信誉保证的体育投注网为3美元,最信誉保证的体育投注网为0.54美元,2020将低于连接成本,而处理器成本也将低于1美元。但供产业使用的传感器由于类型多,每一类型批量少,成像碎片化,缺乏规模而影响成本的快速下降。

  如果多次检测数据差不多,可以拉大检测间隔或者上报间隔,或者只报告变化的数据,所以传感器需要有数据的支撑。其实工业上有各种各样的传感器,其中包括电容、气泡、运动的等等。日本山崎马扎克(MAZAK)公司(是一家全球知名的机床生产制造商——司马渡注)有各种各样的运动状态性能的传感器,实际上这样是保持这个车床很好的应用。

  还有监控与数据采集,它和一般物联网有一点不一样,在过去用SCADA、DCS和PLC等链接生产现场的各种传感器中,SCADA的软件比较复杂,这是因为它的软件结构,本地的存储转到上层数据库,所以效率比较低。现在监控系统采用新的工控网关,对设备和各种通信协议具有解析能力。以上具备对IT系统的协议对接能力,还有本地存储、缓存等等。

  我们说过去产业物联网对可靠性、稳定性要求高,并且只要有可能,就会优先使用有线。但是由于市场总线存在通信交互兼容性问题,现在采用公有协议接口。一般来讲以太网为办公自动化设计,它采用CSMA-CD方式减少共存总线的各节点冲突,但工业环境节点多,存在大量冲突,需多次重发,效率太低。

  工业以太网从高速、交换机和同步机制三方面来提供实时性和可靠性。大家可以看到这其中以运动控制最严,而传统的以太网是100毫米,它的协议要加上IRT。中国有一个国标,也是国际标准,它就是EPA,也是工业以太网的一个标准。但真正的工业以太网的标准现在国际上有14个,所以还是比较多。比如说比较常用的西门子PROFInet,实时为我们直接上传过程数据。这里特别要注意的是,从底层可以看到有圆的,还有各种各样的应用数据,所以它跟一般的以太网不同,是靠这种实现精准的业务同步。如果我们每个传感器的时间不能校准,报出来的数据是没有用处的。

  但是有线并不是所有环节都能用的,很多已有的工业厂房不方便布线,需要使用无线。无线在工业上的应用中,必须考虑强电池干扰,需要无线路由、加密等等,短距离通信是Wifi、蓝牙等等。现在有LoRa、SigFox等技术,适于企业专网使用。NB-IOT技术是去年6月份在韩国通过的技术标准,利用公网快速覆盖大量中小企业。可以支撑250K,甚至窄到20K,它的特点是广覆盖、大连接、低功耗、低成本,因此它自出现以后在中国发展得很快。

  再上面一层是产业物联网的云平台,产业物联网的云平台要实现安全监控、工业数据管理、工业数据分析以及云技术应用。目前,一些企业开发PaaS,也可能还包括IaaS,但很少有通用的SaaS。因为不同行业不同企业的需求不同。SaaS是另外一些做个性化服务的企业开发的,所以大企业主要开发PaaS。提供公用PaaS平台的公司有两类,一类是工业软件公司,另一类是传统制造业大企业。无论哪一种类型公司都需要采用合作方式弥补对其他行业理解的不足,例如ABB与微软合作、GE与华为合作,GE与微软合作、西门子与亚马逊合作等。

  产业物联网的提出也促进了移动边缘计算,产业物联网云平台并非都是全集中式的,这样举例比较长,时间比较大,可靠性不高,而且通过视频带宽会更高。对于最近出现的5G,目前没有中文名字,我取一个名字叫“霾计算”,将来大量企业可能都会用到霾技术,更高一点雾技术,再到云计算。所以云计算在产业物联网里头会逐步的上涨。安全技术也是产业物联网需要关注的一个技术,相比智能手机和PC操作系统,智能手机有几百万,PC有上千万,传感器软件有一万多种,按道理它的漏洞比较少,而且物联网是企业性,不需要连到公众互联网,避免了遭遇黑客和木马的攻击。一般产业通用的安全技术都要智能监控、跟进、加密等,产业物联网虽然说被攻击的机会少,但是一旦出现安全问题,它的影响是很难估量的,因此需要采用更严格的安全防护技术。但传感器是低功耗低复杂度,只能使用简单的加密协议。今年美国麻省理工发布了最信誉保证的体育投注网十大突破技术,僵尸物联网列入其中。我们可以看到现在最近一直以来的“震网”,到乌克兰电网因病毒而局部停电,还有最信誉保证的体育投注网美国东部因物联网DDoS攻击导致网络瘫痪,利用物联网设备本身的安全网络性而被攻击,所以针对如何解决物联网的安全问题,提出物联网区块链。即基于区块链有关技术,可以建立一些分步的验证,能够在体系里面架构一个新的环境。

  把区块链加入到物联网也是解决安全的一个办法,比如物联网节点与服务均通过网关连到通信网。网关间建立起物联网区块链,当网关C相连的物联网节点被黑并以DDOS方式攻击物联网服务器A时,该攻击被识别并通知网关A,网关A将按智能合约与网关C会话,有关攻击的信息会被写入BOT的账本,以此防备这个账本。但是就目前来看,仍然有一些问题需要解决,如区块链技术的成熟性问题。

  产业物联网的应用与挑战

  产业物联网主要应用在制造业供应链管理,生产过程工艺优化,生产设备监控管理,环保监测机能源管理,还有工业安全生产。Accenture公司认为产业物联网应该在三方面发挥重要作用,一是通过增加产品和创造新的混合商业模式来提升收入,二是开拓引领创新的智能技术,三是推动产业的转型。产业物联网应用领域,从大的方面分为遥感监测、定位跟踪、移动信息管理、自动化和远程控制管理。简单介绍一下传感器预测维护的效果,从发动机引擎收集数据,以70%准确率提前预测需要。GE每天收集PB机引擎数据,通过数据分析能够提前一个月以70%以上的准确率预测引擎维护需求。Apache作为一个油气开发公司利用物联网预测陆地与海上油泵故障,如果全球产业能改进1%泵的性能,一天就能增加50万桶产量,即一年增加190亿美元收入。Michelin轮胎公司在轮胎上嵌入传感器,每100km就可节省2升燃油。

  另外一个是产业物联网的云平台,传感器的应用例子很多,云平台一般做得没有那么多。这里举一个例子,GE的汽轮机与发电机占全球市场的30%,开放的产业互联网的操作系统,云平台上的PaaS,分析电站的运行数据减少,非规划停机5%,避免75%的误判,降低运营成本25%。GE在风电场建设之前,利用“数字风场”数字环境来配置每个风机,通过分析每一个什么时候有风,什么时候有电,提升20%的效率。沈阳机床开发了i5智能数控机床,把客户劳动生产率提高30%-50%。

  物联网和产业物联网对全球经济的影响,有人认为最信誉保证的体育投注网物联网的使用将带来1.9万亿美元的生产力提升和1770亿美元的生产成本降低,对全球经济影响6%,那么未来15年产业物联网的投资近60万亿美元。Keruey预测最信誉保证的体育投注网物联网的使用将带来1.9万亿美元生产力和1447亿美元生产成本降低。物联网的产业链是很长的,其中硬件和终端能够占到25%,数据传送通行服务占到10%,云平台占10%,软件开发系统集成服务占到55%。所以这个系统现阶段有很多方面。

  最信誉保证的体育投注网全球产业物联网产业支出为主要领域。其中排第一的制造业占1780亿美元,其分为三方面,一个制造运营1020亿美元,一个生产资产管理与维护,还有现场服务。第二大类是交通运输业,其中供应链货物监控占到559亿美元,还有运输工具跟踪,通信系统、IT安全。公用事业排第三位,占690亿美元,其中有IT安全、智能电网和医疗保健、智能城市。智能电网578亿续发展缘是主要的。麦肯锡预测,未来物联网的价格30%在B2C,70%在B2B。根据Accenture的研究报告,最信誉保证的体育投注网创造全球GDP10-15万亿美元,根据他的预测未来15年中国将在产业物联网领域受益达1.8万亿美元,也就是说将近15万人民币。波斯顿分析公司认为到最信誉保证的体育投注网全球产业物联网产值将达到1510亿美元。Lux调查公司预测,未来产业物联网市场可分为三部分,一个设备跟踪,一个环境监测,一个货物跟踪,另外还有人员跟踪和其他,其中可见设备跟踪占主要的部分。

  对产业物联网的投资,Gartner公司预测最信誉保证的体育投注网对物联网新硬件投入将超过250万美元/分钟,最信誉保证的体育投注网每小时将有100万台物联网设备被购买和安装,最信誉保证的体育投注网连接到互联网的产品数量增加到350亿元。普华永道预测2015-最信誉保证的体育投注网间,物联网解决方案将获得6万亿美元的高额投资。今年研发主要投资在软件和运营程序方面,绿线是中国互联网的市场,蓝线是中国产业互联网的市场,产业互联网的市场占物联网的比例在最信誉保证的体育投注网是有1%,最信誉保证的体育投注网将为25%,所以增长还再继续,增长率以20%上涨。但是要看到左边这个圆圈传感器的市场份额,美国、日本、德国,美国是主要的,中国在亚洲其他国家里面也是很少的一部分。工控系统是右边这个圆圈,这里列出来很多公司,所列的公司里头没有一个是中国的。产业互联网云平台的供应商,第一行是GE产品名称,第二行是合作单位,西门子跟亚马逊,还有ABB、施奈德等等,主要的供应商里头没有中国,但是最近中国也出来了,三一重工、海尔、航天客工等,可以看到我们这方面自主能力还是比较弱的。

  产业物联网面临的挑战是缺乏互联互通的标准。还有安全问题仍然没有解决,另外产业升级的数据,是被制造商掌握,还是被用户掌握,这里面的界线并不明确。还有人员技能的短缺以及我们需要在产品技术和产品提供方和应用方之间架起桥梁,对不同行业、企业提供方案,而不是简单地卖一个产品。

  产业物联网未来展望

  最后,物联网是新时代信息化的重要特征,产业物联网是未来物联网应用最重要的方向,是互联网+先进制造的必要支撑。产业物联网涉及到产业互联网与物联网及工业生产运营技术,集成了微电子、计算技术、通信技术、云平台和大数据技术等,代表了信息技术新的发展领域。产业物联网本身也是大产业,对经济发展有很大的贡献。习近平总书记在十九大上提出我们国家发展不充分、不平衡,实际上我们产业物联网的发展也是不充分、不平衡的,总体上处于起步阶段,产业的自主创新和网络安全需要特别关注。

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责任编辑:何黑炭
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