工业物联网:数据挖掘竞争优势

忘掉那些聪明的冰箱给你发可怜的短信说牛奶没了吧。物联网即将到来;我们都听说过这个传言，我们正在排队购买最新的智能恒温器，因为近十年来我们一直被告知这样做。当我们等待Alexa最终能够打开电视、煮咖啡、调暗灯光、将汽车收音机调到我们最喜欢的电台时，物联网正在悄悄地在我们的家庭之外——在企业——产生更重大的影响。

它被称为工业物联网(IIoT)，工厂和工厂的机器像葡萄干面包一样塞满了更智能、更便宜、更小的联网传感器。

其理念是，这些传感器产生大量的原始数据，这些数据被实时分析，并转化为可供工厂运营商推荐的行动。

目标有两个:优化性能和提高生产率，同时削减成本和浪费，并能够预测即将发生的机械故障。

然而，这种连通性带来了企业可能被恶意黑客颠覆和破坏的风险。

并不是所有人都做到了。普华永道(PwC)的一项调查显示，在美国，只有三分之一的制造商在收集和使用智能传感器产生的数据，以改善其制造或操作流程。只有三分之一的人认为，美国制造商在运营中采用物联网战略“极其关键”。

不过，趋势很明显。Berg Insight最近的一项全球市场研究预测，到2020年，工业自动化领域将有4350万台物联网设备。

如今，自动化正在重塑企业格局，从零售、运输到医疗保健、制造和采矿业，各行各业和市场都在创造大大小小的智能企业。

但如果你的工具或引擎是联网的，这有什么好处呢?物联网如何帮助行业?

“在当今的按需世界中，消费者期望更短的交货时间。与此同时，发货数量也在增加，”斑马技术公司的詹姆斯·莫雷·史密斯说，该公司致力于为企业打造智能跟踪技术。为了满足消费者，企业转向移动设备和物联网解决方案，以帮助仓库变得更有效率，以及监控设备，以防止突然故障，并保持对物流链的控制。

例如，假设你的公司从亚洲向美国运送鱼。这些鱼首先在海里保存几天，然后装上第三方卡车，然后是火车、轮船、另一辆卡车，最后到达公司在纽约的配送中心。如果你把整个旅程的所有部分都连接上了互联网，你就会知道在整个旅程中，鱼都保持在特定的温度和湿度下，你甚至可以实时拍摄旅程的视频。

史密斯说:“从提高全球航运网络的效率，到从家用电器接收环境反馈并最大限度地减少能源消耗的设备，物联网实现了一切。”

GE Digital公司Brilliant Manufacturing软件产品营销总监史蒂夫•加布雷希特(Steve Garbrecht)表示，目前规模的传感器是工业自动化生态系统的基础，可以提供其他无法收集的额外数据。工业物联网软件“允许操作竖井的集成”，将重要数据结合起来，否则这些数据将被困在自己的生产周期中。

他补充说，这为“公司提供了额外的洞察力和决策能力”，而分析和从非常大的数据集中提取数据的能力，提供了以前无法收集到的洞察力。当然，还有硬件、机器学习、无线连接、3D打印、能量收集和云解决方案方面的创新，所有这些都能实现设备、系统和人员之间的无缝数据交换，从而提高企业的性能、灵活性和响应能力。

例如，罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)的客户King’s Hawaiian bakery几年前在一家新工厂安装了11台联网机器，从而使面包产量翻了一番。这些机器都是通过软件连接起来的，员工可以通过软件远程访问实时数据，并显示系统的详细图片，从而监视性能。

该技术加快了上市时间，提高了资产利用率和优化度，降低了成本，提高了劳动力效率。

除了提高生产率之外，所有这些颠覆性技术还可以帮助企业确保其企业保持健康，并运行得更长久。

麦肯锡运营实践高级分析小组的布莱恩•卡皮索(Brian Carpizo)表示，我们的工厂越先进、自动化程度越高，就越能被视为一个数字网络。他认为，机器学习等高级分析技术是强大的新工具，因为机器传感器发出的噪声信号可以及早发现机械问题，并预测即将发生的故障。

然后还有工业物联网概念的后期制作元素。智能产品可以收集有关自身运行的数据，如果出现问题，还可以“打电话回家”给制造商。系统故障将实时可见。

艾默生(Emerson)、霍尼韦尔(Honeywell)、通用电气(GE)和横河(Yokogawa)等公司试图销售完全集成的工业自动化系统，而Electric Imp、Particle和Arrayent等公司则提供管理所有数十亿“事物”端点的平台，这些“事物”有朝一日将连接到互联网上。

由于机器对机器通信是工业物联网的核心，连接是Jasper Technologies等公司的重点，此外还有西门子、爱立信、思科、贝尔登、Moxa、施耐德电气和伊顿。Jasper Technologies最近被思科系统(Cisco Systems)以14亿美元收购。此外，通用电气、ThingWorx和Uptake等公司也在软件平台和应用分析方面进行了大量投资。

就通用电气而言，它对工业物联网的忠诚是明确的:该公司估计，其全球制造业基地的生产率只要提高1%，每年就能节省5亿美元。即使是如此微小的生产率提高，也可能在未来15年为全球GDP增加10-15万亿美元。

通用电气在外部、客户和内部都使用工业物联网解决方案。其Brilliant Factory数据反馈系统由连接到工业机器的各种传感器组成。传感器生成的信息通过大数据分析和预测算法进行筛选，目的只有一个:提高生产率。例如，在通用电气位于纽约斯克内克塔迪的Durathon电池工厂，装配线上和每一块电池上的数千个传感器帮助管理人员实时发现生产状态，定位瓶颈并采取纠正措施来改善生产流程。

通用电气甚至创建了一个名为Predix的“应用商店”。它基于通用电气的Predix云操作系统，使工业客户能够开发自己的应用程序。Predix的目标是更大规模的活动，如配电和发电，航空机队管理，铁路物流，石油和天然气运营，医院资源优化和制造。

例如，宝洁公司(Procter & Gamble)使用通用电气的软件创建记分卡，可以针对特定目的进行定制，例如与原始目标相比监测生产情况。

该领域的另一个先驱是蒂森克虏伯公司，该公司使用工业物联网来改善其电梯服务，特别是在提供精确的诊断和透明的即时数据方面，而且还可以实现预测性维护，将停机时间降至最低。蒂森克虏伯首席执行官Andreas Schierenbeck表示:“我们已经通过MAX(我们基于机器学习和微软Azure云技术的预测性维护解决方案)将其纳入该领域，旨在将不可用时间缩短一半，并进一步提高我们城市的高效移动性。”

从电梯中数百万个连接的传感器实时收集的数据被发送到微软的智能云，在那里，一种算法计算出每个电梯中关键系统和组件的剩余寿命。Schierenbeck表示，MAX可以在部件和系统生命周期结束前立即识别更换需求，通过让电梯实时“告知”维修技术人员其需求，可以有效地将停机时间缩短一半。

该公司还开始使用微软的HoloLens联网虚拟现实护目镜，使服务技术人员能够在工作前可视化和识别电梯问题，并在现场可以远程、免提地获取技术和专家信息。“所有这些都大大节省了时间和压力。事实上，最初的现场试验已经表明，使用HoloLens完成服务维护干预的速度可以比以前快4倍。”Schierenbeck说。

霍尼韦尔也搭上了工业物联网这列火车，与英特尔合作，为零售业开发解决方案，通过连接传感器、笔记本电脑、基于云的软件、处理器、条形码扫描仪、RFID标签和阅读器的数据，改善物流、库存可见性和供应链效率。

其目标之一是帮助零售商将线上和实体店销售业务结合起来，更好地了解商品在哪里有售，这样就可以在网上购买，但在实体店提货。

霍尼韦尔还与Aereon合作，致力于帮助油气公司提高运营的安全性、效率和可靠性。

随着工业物联网从一个行业扩散到另一个行业，它将如何发展?Garbrecht说:“下一步的一个重要步骤是能够利用这些信息并对其建模，以便为操作提供模拟或一系列‘假设’。”“如果我选择下周就拆除工厂进行维护，而不是等到下个月呢?如果我利用我在波多黎各的生产设施而不是德国来生产这个产品呢?这样会更有利可图吗?”

大数据分析将不仅仅是提供信息来帮助个人做出更好的决定。很快，工业物联网分析将涉及更多的自动化，机器做出决策，而人类监控过程并在必要时进行干预。

首先，我们必须处理工业物联网的缺点，例如需要将计算能力推向边缘，以及需要能够处理网络脆弱和工厂与云之间的连接中断。

Garbrecht说:“挖掘机或挖土机偶尔会挖出一根网线，导致从工厂到云的连接被切断。”“在某种程度上，一切都将是无线的，不会有网络中断这种事情。在此之前，客户要求一个双层系统，其中关键任务应用程序可以在现场运行，但也可以连接到云端进行更高级的分析。”

急于让工厂联网的企业也需要评估网络安全风险。Wurldtech负责人、通用电气工业网络安全总经理保罗•罗杰斯(Paul Rogers)表示:“随着工业领域互联互通的增长，网络安全问题也在增长。”技术总是必须有安全系统的备份，以保护数据，并确保数据完整性和应用程序访问。如果企业希望使用第三方外包，将数据发送出去进行分析和洞察，那么确保数据得到适当的保护并符合地区法规是至关重要的。

此外，在实现企业互联之前，企业需要确保自己做好了准备。IBM工业4.0和物联网首席顾问查尔斯•乔尔表示:“最终，他们的商业模式将会改变，他们的收入曲线将会改变，他们的员工也需要改变。”“联网设备的典型故障率为0.5%至3%;如果你生产100万台联网设备，其中3%的设备失败，那么这可能是3万个服务电话。企业需要问问自己，是否已经准备好应对这种情况。”

最后，“连接物理世界和数字世界以推动创新、效率和全球经济增长的理念就是智能企业，”史密斯说。当涉及到采用新技术时，企业需要迅速适应，他将这个过程描述为“风暴、规范和执行”。“我们现在肯定正处于标准化阶段!”