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欧喜投资IT总监姚凯:工业物联网的挑战是什么?

作者:姚凯
摘要:谈起物联网,无非就是加个探头,无线传输,貌似很简单。如果谈一下具体的问题,就要求用户转化思路。基于这样的出发点,工业物联网很可能误入歧途。我认为不同的推动者造就了工业物联网与消费物联网的区别。
欧喜投资IT总监姚凯:工业物联网的挑战是什么?

欧喜投资IT总监 姚凯

2018年业已收官。过去一年中,我主导了一个物联网项目,已经正式上线并平稳运行。在项目立项评估阶段,也接触了不少物联网企业。前段时间在群里也和一些做物联网的朋友有过一些交流。发现不少做物联网的企业,以2C的思路试图切入工业物联网市场,但对工业环境缺乏必要的了解。谈起物联网,无非就是加个探头,无线传输,貌似很简单。如果谈一下具体的问题,就要求用户转化思路。基于这样的出发点,工业物联网很可能误入歧途。

工业互联网是什么?

谈到物联网,我们首先想到的是消费物联网。对此,大家已经有一些切身经验了。例如运动鞋中加入芯片,可以了解跑步的步幅步频;通过手机控制家中的电饭煲和空调,下班回到家饭已经烧好了,室内温度也刚刚好。更进一步,车联网项目也是物联网的一种,可以识别道路、行人、路况,甚至支持无人驾驶,这些都极大的方便了我们的生活。

工业物联网是物联网在工业企业的应用。推动者的不同,因此可以是设备厂商或企业用户。设备厂商通过在设备上加装探测系统,从而可以了解设备的运行情况,提供预防性维修,甚至可以改变运营模式,从卖设备变为根据客户使用收费的租赁模式。现在已经有不少这方面的案例。企业用户则希望在工厂运行环境和设备中引入物联网,从而有效了解生产运行环境和状态,实现实时感知。因此,工业物联网是工业互联网和智能制造的基础。

工业互联网的不同点

工业物联网同样是采用探测设备,收集相关数据。但工业物联网和消费物联网还是存在显著区别的:

首先,工业物联网采集的数据类型更多。消费物联网的使用场景往往很小,因此对探头的要求很简单,往往是单一功能。比如,只要采取集温度,或者只是控制窗帘的开关,或者是空调的启停。

工业物联网要采集的数据很多。在工厂环境,可能会有温度、湿度、转速、压力等等。这些指标往往彼此相互影响,因此都要采集。

其次,消费物联网更为标准化。消费物联网采集个人消费数据,通常是先搭建一个平台,并推出产品,通过产品吸引客户购买并使用。因此,所有使用同一产品的用户,都会通过物联网用统一的标准采集数据。

工业物联网要采集的数据因产品、工艺、行业的不同大相径庭。因此,工业物联网更多是通过一个平台,基于具体的要求在实施时进行二次开发,满足用户特定的要求。

第三、工业物联网的实时性要求

消费物联网除非是车联网等特定场景,其他对实时性的要求不太严格。电饭煲从发送指令到启动有5分钟、10分钟的时差,用户可能没有感觉,甚至都不会发现。因为延时对用户没有显著的影响。工业物联网则不同,设备启动后会持续运行,产品会不断地产出。因此,如果采集的数据不能第一时间捕获,一旦生产过程中出现异常,那么持续生产的产品就是有缺陷的,如果不能在故障发生第一时间停机,设备可能会损坏,甚至发生人身伤害,这些都是企业的切身经济损失。

第四、高稳定性

稳定有两方面的含义:一是探头的精度;二是探头持续工作的能力。工业设备对数据采集的精度要求更高,很多时候精度是在小数点后面几位,因此对探头的精度也有同样高的要求。如果探头的探测公差范围是+-1,就已经是不合适的了。同时,如果数据传输不稳定,数据一会儿有一会儿无,又或者探头工作几千个小时就不行了,都不合适。对于某些关键系统或关键应用,要求则更为严苛。用消费物联网的迭代开发,指望上线后逐步完善,是万万行不通的。

第五、复杂的运行环境

工业物联网部署在工业环境,必然有其特殊性。一个重要的限制是工业运行环境的复杂性。

首先是电磁环境的复杂性。工厂中管道密布,车间机床大都是金属外壳,有的行业车间墙壁都安装了不锈钢墙壁。这就构成了复杂的电磁环境,在这种环境中,常常没有无线信号,或者只有特定位置才有无线信号。这对物联网的数据传输带来极大地挑战。

其次是测量环境的复杂性。工业物联网需要监测的生产环境,常常是高温,低温,上天入地。很多时候探头安装的位置是在设备内部。我做的项目温度最低温度是零下20度的冻库,高的是200多度的加热室,还有高湿度的蒸箱,这些对探头的使用和寿命都有极大影响。

第六、设备改造

为了实施物联网项目,不可避免会对设备进行改造。很多供应商的方案首先也是改造设备。但改造设备有其局限性。

首先,特别是对于企业用户而言,因为自身的能力限制,往往对设备所知甚少。在这种情况下,如果物联网供应商也不了解设备,那就是盲人骑瞎马,风险极高。很有可能在改造过程中破坏设备,物联网没做好,设备先坏了。因此,很多企业的维修或设施部门都不太愿意做这种改造。

其次,设备改造会影响设备的保修。即使企业或供应商有能力做改造,在后续使用中,也存在一些风险。除非是设备供应商实施的改造,否则因为改造带来的操作过程中的设备能力问题,设备供应商是不会承担责任的。例如,在设备内部加装探头需要打穿设备的真空保温层再进行封堵,但封堵后的效果不佳,降低保温效果,如何处理?

第三,企业有不少设备本身已经自带了一些探测设备,数据显示在了设备控制面板上。在这种情况下,可以直接从设备获取数据而不用加装改造设备就是更好的解决方案。但因为很多设备在交付时没有配备数据接口,因此如何获取现有plc中的数据,就是一个挑战。可能的方案是加装工业以太网或者从人机界面去收集数据。加装工业以太网卡,展现数据价值,此外,也方便报警。

数据价值的展现

物联网采集数据是第一步,对于工业物联网,收集到的数据需要整理后才能变成有意义的信息。

首先,工业物联网需要剔除无效数据。很多时候,机器设备在非工作时间是不断电的,但物联网仍然采集数据,这部分数据就是无效数据,需要剔除。同样,在设备维修调试时产生的数据也是无效的。只有稳定生产的数据才是有价值的。

第二,工业物联网的数据需要参照系。如果只是收集和呈现数据,对用户是没有意义的。物联网项目的意义首先是第一时间发现异常并报警,第二是在后续进行进一步的分析。为了那报警,对于采集的数据对应的场景,需要区分不同产品,设备,工艺,分别设置阈值。只有这样,才可以报警。同时,相关的数据必须可以关联。同一时间不是一个最好的链接,因为同一时间的数据可能在逻辑上无关。比方现在工作站A处理的产品要到十分钟之后才到下一工作站,因此需要根据时间关联的是两个不同的产品。

总之,工业物联网给企业运营带来的价值,是对生产、设备的洞察,也是智能制造、数字孪生等的基础。但工业物联网有其特点和限制,单纯的消费物联网的思路是行不通的。单纯要求企业转变思路也未必可行。可行的是双方都做转变,物联网企业要下一点死功夫,多了解一点企业是如何运作的,企业也要更开放一点,多看看物联网可以做点什么。只要双方协力,才能最终把工业物联网做好,用好。

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