工業(ye) 互聯網浪潮來襲，你準備好了嗎？

工業(ye) 物聯網的主旨是將“實物”連成網絡，並捕獲這些“實物”的運行及關(guan) 聯數據，從(cong) 而控製它們(men) 並優(you) 化其操作。這開啟了創新性地使用各種新興(xing) 及成熟技術的大門，進而共同實現了數字化轉型的訴求。本文對15項新興(xing) 技術及其在數字化轉型中的主要應用場景進行了概述。

支撐數字化轉型的關(guan) 鍵技術

工業(ye) 物聯網的主旨是將“實物”連成網絡，並捕獲這些“實物”的運行及關(guan) 聯數據，從(cong) 而控製它們(men) 並優(you) 化其操作。這開啟了創新性地使用各種新興(xing) 及成熟技術的大門，進而共同實現了數字化轉型的訴求。本文對部分新興(xing) 技術及其在數字化轉型中的主要應用場景進行了概述。

（一）雲(yun) 計算/邊緣計算

邊緣計算技術使信息處理更加靠近數據源，從(cong) 而能夠在本地設備無法穩定連接到數據中心資源的情況下提供（準）實時響應與(yu) 改進功能。主要應用場景：（1）邊緣計算能夠提升解決(jue) 方案的效能，包括更快速響應的應用程序，更高的穩健性、可靠性以及自主運行能力。（2）對數據的存儲(chu) 和處理更加靠近數據源，從(cong) 而更符合法規的要求，包括隱私保護和安全性等方麵。（3）在邊緣進行編輯可減少發送數據至數據中心時產(chan) 生的連接、數據遷移及帶寬成本。

（二）超連接

超連接通常描述的是一個(ge) 萬(wan) 物互聯的情境，具備可滿足特定應用程序所需的各種功能。在工業(ye) 互聯網聯盟看來，關(guan) 鍵技術包括公共和專(zhuan) 用網絡中的5G超可靠低時延通信（URLLC）、增強型移動寬帶（EMB）和海量機器類通信（mMTC）以及替代性的低功耗廣域網絡（LPWA）技術。其他技術則包括網狀網絡、高空低軌道（HALO）平台和不斷發展的Wi-Fi標準。

主要應用場景：

（1）5G超可靠低時延通信實現了通過部署無線網絡來滿足關(guan) 鍵性低時延的通信需求，例如工業(ye) 機器的遠程緊急停機功能。

（2）公共和專(zhuan) 用5G網絡的互聯互通將允許應用程序在校內(nei) 校外無縫漫遊。

（3）低功耗廣域網絡技術將通過降低廣域連接的成本以及延長電池的壽命來實現新的工業(ye) 物聯網應用。

（三）數據安全

保護工業(ye) 物聯網技術與(yu) 應用程序所生成、存儲(chu) 和調用的敏感數據，是工業(ye) 物聯網係統可信賴的基礎之一，而可信賴的工業(ye) 物聯網係統本身也是數字化轉型的一項基礎。數據安全旨在避免數據被意外或未經授權地獲取、篡改和破壞，從(cong) 而確保數據的有效性、完整性和機密性。它屬於(yu) 更廣義(yi) 上的數據保護範疇，涵蓋多個(ge) 毗鄰且重疊的領域，例如數據安全性、數據完整性和數據隱私保護。數據安全包含許多不同種類的保護機製，例如密鑰管理、信任根、身份驗證、權限控製以及審計與(yu) 監視。

主要應用場景：

（1）企業(ye) 可對其動態數據、靜態數據和使用中的數據加以保護，防止未經授權的獲取和篡改。

（2）對物聯網的可信度與(yu) 特性（隱私保護、可靠性、彈性和安全性）起到關(guan) 鍵的支持作用。

（3）防止因為(wei) 數據被擅自篡改所導致的安全事故。國際電工委員會(hui) IEC 61508標準適用於(yu) 工業(ye) 物聯網係統所使用的電子控製器的功能安全性。被篡改的係統指令會(hui) 改變整個(ge) 係統的運行狀態，進而將係統推入危險的境地。

（4）數據安全還會(hui) 影響那些依賴安全操作軟件的係統。因此，這類軟件也必須自始至終受到保護。

（四）人工智能與(yu) 分析

《韋氏詞典》對於(yu) 人工智能（AI）的定義(yi) 是“計算機科學的一個(ge) 分支，研究計算機對於(yu) 智能行為(wei) 的模仿”以及“機器模仿人類智能行為(wei) 的能力”。人工智能與(yu) 分析強化了對於(yu) 數據的理解和學習(xi) 能力；工業(ye) 物聯網係統產(chan) 生的信息包含海量的數據，人工智能算法可將這些數據加以分解和分析，從(cong) 而幫助企業(ye) 進行合理決(jue) 策。

主要應用場景：

（1）人工智能具備的能力使之能夠與(yu) 其他新興(xing) 技術相融合，以追求自動可信、沉浸式接口、超連接網絡和自主運行。

（2）人工智能可加速來自工業(ye) 物聯網現場數據的反饋，用以改進操作流程與(yu) 成熟做法。

（3）先進的分析技術可使企業(ye) 在海量的數據（即大數據）中找到端倪，進而提升自身的品質與(yu) 責任。

（4）人工智能算法可從(cong) 過往的經驗當中“學習(xi) ”並根據環境做出實時調整。

（5）工業(ye) 物聯網係統改進後的反饋回路可強化安全措施並提升綜合品質。

（五）數字孿生

數字孿生（DT）是“對現實世界中的實體(ti) 或係統的數字化呈現”，包括其屬性和行為(wei) ，能滿足一係列使用案例的需求。在數字化表示的定義(yi) 中，實體(ti) 通常指的是資產(chan) 、流程或係統。數字孿生信息涵蓋了多種數據類別的組合，例如基於(yu) 物理的模型和數據、分析模型和數據、時間序列數據和曆史數據、交易數據、主數據、視覺模型和計算數據等。

主要應用場景：

（1）製造業(ye) ：協助進行預測性維護、優(you) 化運營效率以及確定資產(chan) 維護策略。

（2）能源和公用事業(ye) ：實時優(you) 化運營以及對質量參數進行實時計算。

（3）油氣行業(ye) ：從(cong) 鑽探、生產(chan) 、維護到廢棄，實施全程井下監控，同時評估成本節約策略、優(you) 化運營。

（4）采礦業(ye) ：處理關(guan) 於(yu) 資產(chan) 運行情況的數據，優(you) 化維護決(jue) 策。

（5）流程自動化：監視產(chan) 品在各環節的狀態，協助檢測產(chan) 品的質量問題。

（六）分布式賬本

分布式賬本技術（DLT）提供了一種可信賴且無法被篡改的賬本，企業(ye) 可用它來傳(chuan) 輸和存儲(chu) 基於(yu) 自身運營狀況或內(nei) 部產(chan) 生的交互數據（包括工業(ye) 物聯網設備）等有價(jia) 值的信息。

主要應用場景：

（1）分布式賬本技術是一種共享賬本，這意味著供應鏈上的所有企業(ye) 都能隨時查看賬本的最近更新，且彼此之間完全信任，根本無需相互對賬。

（2）通過確保物聯網數據流及交易在生態係統各參與(yu) 方之間的安全共享，同時還有在自身技術環境下的自動可信，分布式賬本技術對物聯網形成了有效補充。借助與(yu) 物聯網及人工智能的協作，分布式賬本技術可驗證數據的真實性、核實身份以及實現安全的多方交易。

（3）分布式賬本技術當中的信息被認為(wei) 是無法篡改的，這也意味著賬本中幾乎不存在檢測不到的數據變動。可以根據不同的情況來設定查看賬本數據或是賬本本身的權限。

（七）人機接口

人機接口（HMI）是硬件與(yu) 軟件的集合體(ti) ，可通過信息輸入來觸發信息輸出，進而實現人機交互。從(cong) 簡單的按鈕到複雜的圖形顯示係統，形式多種多樣。此處的人機接口是指尚未在工業(ye) 領域成為(wei) 主流的新穎接口，例如增強現實（AR）顯示器，通過視覺或音頻的“疊加”使人所處的物理環境得到增強，或是虛擬現實（VR）頭戴設備，能夠讓人們(men) 完全沉浸在計算機生成的情境之中。

主要應用場景：

（1）增強現實和虛擬現實能夠提供有效且經濟的工作及軟技能培訓。

（2）增強現實可以通過向用戶提供額外的工具（例如藍圖、工作流或核對表的疊加）或通信功能（例如和專(zhuan) 家進行遠程語音及視頻連線）來強化學習(xi) 效果、幫助完成任務。

（3）虛擬現實的模擬情境可讓學習(xi) 者練習(xi) 戰術和軟技能，直至完全掌握。

（4）利用物聯網設備所采集的實時數據和影像，以及混合現實（XR）技術，給單個(ge) 實物、製造車間、整個(ge) 工廠或建築工地創建數字孿生，如此便可遠程進行諸如質保或監理之類的活動。

（5）利用物聯網設備實時數據構建的增強現實影像，可提供經營策略及決(jue) 策相關(guan) 的信息（例如城市規劃、執法和危機處理）。

（八）增材製造

增材製造技術通過對材料進行逐層堆疊，將數字三維設計圖轉化為(wei) 物理實體(ti) ，由此改變了物品的製造方式。原材料通常是塑料、其他聚合物、金屬或陶瓷，其形態可以是液體(ti) 、粉末或薄片。

主要應用場景：

（1）商品定製與(yu) 製成環節的極大靈活性，實現了對於(yu) 個(ge) 性化定製產(chan) 品的批量生產(chan) 。

（2）用單一流程製造複雜的零件，能夠降低製造成本、提高質量並簡化供應鏈（零組件數量減少）。經過創新之後，單一流程同樣可以製造出設計複雜且無法用傳(chuan) 統方式生產(chan) 的產(chan) 品。

（3）“混合製造”將自動化機器與(yu) 增材製造相結合，例如同時配備了機器人和3D打印機的工具生產(chan) 線。

（4）能夠跨行業(ye) 生產(chan) 各種產(chan) 品的多模式工廠，例如生產(chan) 汽車零部件的增材生產(chan) 線也可以生產(chan) 醫療設備。

（5）直接為(wei) 物理實體(ti) 創建實時的數字孿生，並將之呈現為(wei) 虛擬設計圖，可實現增材製造的更快速發展。

（九）數據共享

數據共享是指在生態係統及供應鏈夥(huo) 伴之間共享物聯網產(chan) 品和運營數據的能力。數據亦可通過第三方來獲取。數據共享有時也會(hui) 成為(wei) 物聯網項目的主要驅動力。物聯網數據共享須遵守強製性義(yi) 務（法律法規）以及數據保護要求，包括隱私保護、機密性、知識產(chan) 權、所有權、成熟做法等，適用於(yu) 靜態數據、動態數據和使用中的數據。在生態係統中共享數據的原因可能不盡相同。這些數據可能具有可創造盈利的內(nei) 在價(jia) 值、研究價(jia) 值和曆史價(jia) 值。

主要應用場景：

（1）智慧城市：在整個(ge) 城市生態係統中共享基礎設施與(yu) 交通數據（智慧城市數據交換）。

（2）油氣行業(ye) ：在供應鏈上各個(ge) 環節之間共享運營數據。

（3）製造業(ye) ：與(yu) 代工廠和經銷商共享設備運行及維護數據。

（十）工業(ye) 物聯網

工業(ye) 物聯網是第四次工業(ye) 革命浪潮中的一項核心技術。它指的是將傳(chuan) 感器驅動的物聯網擴展並用在非消費類應用程序上。工業(ye) 物聯網係統將邊緣計算與(yu) 企業(ye) 的係統、業(ye) 務流程和分析技術連接並集成在了一起。

主要應用場景：

（1）智能製造係統可通過預測性維護來優(you) 化生產(chan) 並最大限度地避免意外停機。

（2）醫療：醫療設備聯網、遠程患者監護、醫療保健提供商之間的合作等。

（3）智能基礎設施：調度、監控、公用事業(ye) 、天然氣、自來水、道路、建築物以及電網等的運行管理。

（4）智能交通係統：包裹物流（空、海、陸）、自動駕駛汽車、物流互聯網、導航、交通管製、公共交通管理、車險和停車等。

（十一）自主機器人係統

自主機器人係統可提升從(cong) 自動駕駛車輛到無人機，再到工業(ye) 機器人等多個(ge) 領域的生產(chan) 力，使設備無需人為(wei) 操控或看管即可執行任務。在需要對設備進行遠程實時操控的情況下，自主機器人係統特別實用，例如需要保護工人的安全，或是需要麵對複雜危險的工作環境，又或是需要比人工速度和精度更高的應用程序。

主要應用場景：

（1）交通運輸：包括自動駕駛汽車和其他乘用車輛。

（2）自動分發、遞送和倉(cang) 儲(chu) 。

（3）各種無人機（UAV）使用場景，包括現場測繪和資產(chan) 調查。

（4）製造業(ye) 生產(chan) 線上的流程機器人。

（5）農(nong) 業(ye) 方麵的自動化作業(ye) 。

（6）醫療保健方麵的精密機器人。

（十二）信息技術/運營技術的不斷創新

物聯網設備劃定了數字世界與(yu) 物理世界之間的邊界，致動器接收到信息並改變物理世界中的狀態，傳(chuan) 感器則觀察物理世界中的狀態並將之轉化成信息。圍繞著傳(chuan) 感器與(yu) 致動器的創新，或強化了現有的運營技術的作用，或開發了新的用途及市場。

主要應用場景：

（1）傳(chuan) 感器和致動器可植入人體(ti) 及動物體(ti) 內(nei) ，用於(yu) 檢測疾病或是代替受損的器官，例如心髒起搏器等。

（2）具備無線通信功能的傳(chuan) 感器和致動器可裝載到活動部件當中，用於(yu) 檢測和糾正變速箱或液壓係統的異常，例如目前汽車上的胎壓預警係統等。

（十三）工業(ye) 物聯網終端設備的微功耗發電（能量收集）

將無線技術整合進工業(ye) 物聯網可產(chan) 生高度分布式的解決(jue) 方案，其中某些部件可能位於(yu) 物理上難以接近或是危險的區域。物聯網設備則可連接那些無法使用有線電源的可移動部件。

電池有很多缺點。使用壽命有限，特別是傳(chuan) 統電池會(hui) 隨著時間流逝自行放電，而且化學流體(ti) 工藝也很難保證使用壽命。充電電池雖可通過外部電源重複充電，例如太陽能、風能或熱能，但同樣由於(yu) 化學流體(ti) 工藝的原因，很難達到預期壽命。

主要應用場景：

（1）管線：遠程傳(chuan) 感器和致動器電源。

（2）智慧城市：智能燈杆的太陽能電池板。

（3）運輸：利用發動機的餘(yu) 熱發電，提升效率。

（4）建築和基礎設施：借助嵌入式傳(chuan) 感器檢測鋼筋混凝土的損壞。

（5）醫療：為(wei) 無線體(ti) 域網（WBAN）中超出電池自主供電與(yu) 功率密度的人體(ti) 植入設備（包括傳(chuan) 感器）供電。

（6）可移動部件上用於(yu) 檢測損壞、異常、裂縫等狀態變化的設備。

（十四）服務化

服務化並非一項新技術，而是對本文所討論的其他技術的一種新興(xing) 應用，重點是，服務化主要依賴物聯網和超連接，也常常依賴人工智能和數據共享。服務化包含一係列與(yu) 提供硬件即服務相關(guan) 的概念，終端用戶可能不需要購買(mai) 服務化設備，即可從(cong) 設備供應商那裏獲得相關(guan) 的服務。通常，服務化屬於(yu) 即用即付的商業(ye) 模式中的一部分，一般包括預測性維護，並由供應商進行性能擔保。

主要應用場景：

（1）根據具體(ti) 使用情況向終端用戶收取設備（及相關(guan) 耗材）的費用。

（2）對設備進行遠程和預測性維護。

（3）通過軟件更新或配置變動遠程販售和激活更多功能。

（4）“結果即服務”，企業(ye) 販賣的是特定的結果，而不是達成該結果的設備。

（十五）新商業(ye) 模式和支付方式的技術平台

傳(chuan) 統上，工業(ye) 部件都是在使用前以實物的形式出售。然而，通過將這些部件連接到互聯網，部件供應商就可以精確追蹤部件的使用情況，使得這類部件的商業(ye) 及支付模式很類似於(yu) 我們(men) 目前在雲(yun) 端或本地使用軟件的情形。這種做法將得到一種新概念的支持，工業(ye) 互聯網聯盟稱之為(wei) 工業(ye) 互聯網盈利模式（I²M²）平台。完整的工業(ye) 係統都是由特別安裝的各種部件所組成。因此，這種商業(ye) 模式和支付方式也可以涵蓋整個(ge) 係統，包括係統集成的工作。此類商業(ye) 模式和支付方式包括：

（1）租賃/訂閱：在部件被使用期間，按固定的時間間隔（例如每個(ge) 月）支付費用。

（2）按需提供功能：在首次使用部件後開始付費。

（3）按使用付費：僅(jin) 在使用部件或特定功能時付費。

（4）收益和利潤共享：用戶根據部件提供的特殊商業(ye) 價(jia) 值向供應商付費。

（5）免費軟件：核心功能免費，高階功能需付費。

（6）試用軟件：可在有限的時間內(nei) 免費試用特定功能。

主要應用場景：

（1）減少高風險工業(ye) 係統的預付款，並有機會(hui) 在將來與(yu) 部件供應商“分享成功”。

（2）由於(yu) 投資風險過高和資金短缺，無法即刻實現理想的工業(ye) 係統配置。

（3）部件供應商在部件的整個(ge) 生命周期內(nei) 反複獲益。

（4）部件製造商和用戶之間存在終身的業(ye) 務往來。