2014年,德國向全球工業(yè)界提出了一個問題:如果將物聯(lián)網(wǎng)及服務引入制造業(yè),這個世界會變成什么樣?
在經(jīng)歷了蒸汽機、電力和流水線生產(chǎn),以及電子信息技術等3次工業(yè)革命后,人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)(CPS,Cyber-Physical System)為基礎,以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡化、機器自組織為標志的第四次工業(yè)革命。
從工業(yè)3.0時代開始,企業(yè)通信業(yè)務已經(jīng)成為行業(yè)領域的神經(jīng)系統(tǒng),到工業(yè)4.0時代,ICT融合的通信技術將成為行業(yè)系統(tǒng)的神經(jīng)、感官加大腦的智能中樞系統(tǒng),而這個行業(yè)領域中的ICT融合的通信系統(tǒng),就是敏捷物聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)的市場機會
根據(jù)美國研究機構(gòu)Forrester預測,物聯(lián)網(wǎng)將是繼互聯(lián)網(wǎng)之后,能帶來超萬億元級別產(chǎn)業(yè)價值的大市場,且其產(chǎn)業(yè)價值也將遠遠超過互聯(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(zhàn)略層面。回首國內(nèi),“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)技術在傳統(tǒng)行業(yè)的應用和創(chuàng)新改造。綜合來看,物聯(lián)網(wǎng)技術必將成為推動產(chǎn)業(yè)升級,構(gòu)建全球競爭優(yōu)勢的關鍵組成。
以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例,根據(jù)《GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書》的研究,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將影響約32.3萬億美元的全球經(jīng)濟。
物聯(lián)網(wǎng)通過同傳統(tǒng)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)、生活的各個領域滲透。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛在的GDP份額(來源:GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書)
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)技術應用的典型代表,它是以物理電網(wǎng)為基礎,將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、通信技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應電力市場化發(fā)展等為目的,實現(xiàn)為用戶提供可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。
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,先進計量基礎設施)為例對智能電網(wǎng)的“智能”所在進行簡單介紹。
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雙向流通架構(gòu),能夠為電力公司提供實時的能耗數(shù)據(jù),并且允許客戶在使用時,以價格為基礎對能源使用做出明智的選擇。
AMI系統(tǒng)由智能電表、物聯(lián)網(wǎng)關、電表管理平臺,以及能量管理系統(tǒng)等部件組成,AMI實現(xiàn)了電表數(shù)據(jù)信息采集的自動化,減少了傳統(tǒng)人工抄表所帶來的人力成本支出,降低了電力企業(yè)的運營成本;同時,自動采集可避免出現(xiàn)人工抄表各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)錯錄,減少不必要的經(jīng)濟損失。通過能量管理系統(tǒng),可以提供分時、分區(qū)等線損分析功能,有助于電力企業(yè)了解供電區(qū)域的線損情況,為電力企業(yè)優(yōu)化供電網(wǎng)絡、減少技術線損提供依據(jù);此外,通過精確的用電數(shù)據(jù)采集功能,還可以支撐大數(shù)據(jù)分析,結(jié)合對歷史數(shù)據(jù)曲線的分析可精確判斷用戶竊電行為,針對重點用戶可進行實時的竊電行為監(jiān)測。
建筑行業(yè):樓宇能效管理
低碳、綠色、節(jié)能是當前社會的主旋律,中國國務院在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(guī)定到2015年末,20%的城鎮(zhèn)新建建筑需達到綠色建筑標準。這里所說的綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)能減排,并提供健康適用的建筑。相關報告顯示,全球能源消耗中來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個階段:第一個階段以人工管控為主,其主要采用的手段是依靠人工定時開閘、拉閘、抄表,沒有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),節(jié)能效果較差;第二個階段以本地控制為主,光控、聲控、溫控等近端控制開關被引入,但依然缺乏數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),在體驗與運維方面比較弱勢;現(xiàn)階段,正在向遠程智能控制方向發(fā)展,其主要體現(xiàn)在自適應控制、依靠遠程采集抄表,引入集中數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)一管理策略,有效地提升了用戶體驗。
華為樓宇能效管理解決方案采用物聯(lián)網(wǎng)技術,對企業(yè)樓宇內(nèi)的配電、照明、空調(diào)、供熱等系統(tǒng)實行集中監(jiān)管和控制,獲取各類能耗數(shù)據(jù),基于大數(shù)據(jù)分析技術制定最優(yōu)的節(jié)能措施,例如可以通過數(shù)據(jù)分析找出樓宇內(nèi)的高能耗設備,并在不需要供能的時間段切斷其電源。同時,可以將環(huán)境狀態(tài)變化和能源管控策略進行聯(lián)動,采取智能場景觸控機制實現(xiàn)節(jié)能,例如根據(jù)室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)空調(diào)溫度,依據(jù)光線強度開啟和關閉照明設備,從技術上避免人為對水、電、氣等能源的浪費,實現(xiàn)智能化的節(jié)能控制。
在企業(yè)園區(qū)內(nèi)實現(xiàn)樓宇建筑的智能能耗監(jiān)控讓華為自身也受益匪淺。以華為園區(qū)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)實際測算,每年可節(jié)約照明用電12.5萬度,空調(diào)用電25萬度,其它耗電8萬度,總計45.5萬度,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(jié)能效果非常顯著。如果將該系統(tǒng)應用到全國數(shù)以萬計的企業(yè)園區(qū)、商業(yè)園區(qū)、學校建筑的樓宇中,每年將可節(jié)約幾十億到上百億度的用電量,相當于減少數(shù)百萬噸標準煤的用量,從源頭上大幅減少了PM2.5的來源。
對于華為來說,這一方面省卻了人工采集的過程,實現(xiàn)了園區(qū)水電氣自動化、智能化的監(jiān)測,促進了園區(qū)的節(jié)能減排并有效降低了運營成本。從企業(yè)能源可持續(xù)發(fā)展角度來看,為節(jié)能減排項目提供了數(shù)據(jù)依據(jù)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(jié)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)制造領域的應用,我國的政府部門曾有針對性的提出過一些可供參考的重要意見,例如在浙江省經(jīng)信委的《關于開展企業(yè)“機聯(lián)網(wǎng)”工程建設的意見》中,就提出了4大類機器聯(lián)網(wǎng)設備——數(shù)控機床、行業(yè)專用設備、大型機器設備和工廠輔助設備,為機器聯(lián)網(wǎng)可覆蓋的底層設備提供了參考。
數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)以汽車、鋼鐵、建材、機械、電子等行業(yè)為重點,推進鑄/鍛造車間的液壓機、操作機、鑄/鍛吊車聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)鑄/鍛壓機與操作機數(shù)控聯(lián)動;推進實施工廠成型、切削、磨工等數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)管理,推廣應用敏捷制造等先進的管理制造模式;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)全流程無圖紙數(shù)字工廠。
行業(yè)專用設備聯(lián)網(wǎng)以紡織、服裝、塑料、化工、建材、船舶、汽車、光電等行業(yè)為重點,建立自動化生產(chǎn)線,應用工業(yè)機器人,形成設備物聯(lián)專用網(wǎng)絡;特殊崗位加強能耗、污染物排放和安全因素在線監(jiān)控;加強高能耗設備變頻、節(jié)電技術應用,促進節(jié)能減排和管理效率提升;建立中央數(shù)據(jù)監(jiān)控中心,加強設備運行狀況實時監(jiān)視,統(tǒng)一管理生產(chǎn)工藝,并與上層企業(yè)管理系統(tǒng)(ERP)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和集成。
物聯(lián)網(wǎng)呼喚開放合作
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(nèi)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(nèi),不同地域間的互通也存在問題,沒有形成真正的全聯(lián)接。這些閉環(huán)應用有著自己的協(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)應用無法形成完整的應用體系。究其原因,在過去的物聯(lián)網(wǎng)建設中大多是重復的、隔離的煙囪化垂直應用,信息無法共享。各地區(qū)企業(yè)之間沒有相應的平臺組織,無法規(guī);,由此也產(chǎn)生了行業(yè)壁壘。如何才能解決上述問題?
- 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別,在物聯(lián)網(wǎng)絡中,存在著海量分布在現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和終端設備,而這些設備來自于不同的廠商,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)絡中將是巨大的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)需要開放的、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)關設備,以應對現(xiàn)場網(wǎng)絡的復雜性和多樣性。
- 網(wǎng)絡能力的開放是關鍵
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備業(yè)務固定、功能單一,在應對物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務、新應用的部署時,會面臨開發(fā)周期長、業(yè)務適配困難的情況,導致無法高效應對外界的變化,而通過網(wǎng)絡控制器平臺的引入,可實現(xiàn)業(yè)務的按需部署和應用的靈活發(fā)布,從而從容應對新業(yè)務的沖擊。
- 產(chǎn)業(yè)鏈合作才能共贏
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈從終端芯片廠商、傳感器廠商、網(wǎng)關設備提供商,到網(wǎng)絡運營商、業(yè)務集成商、業(yè)務提供商,再到最終客戶,產(chǎn)業(yè)鏈跨度很大,僅靠個別廠商單打獨斗顯然無法在市場上立足。業(yè)界以物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務為主導成立了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)聯(lián)盟組織,成為推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和標準化進程的重要力量。通過建立開放軟件架構(gòu)和開源社區(qū),利用開源軟件架構(gòu),能夠有效聚合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴,促進跨廠商、跨行業(yè)的廣泛應用。
敏捷物聯(lián)——促進產(chǎn)業(yè)鏈的開放與合作共贏
現(xiàn)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)展和價值的體現(xiàn)。為了能夠讓更多的企業(yè)分享到物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新的價值,物聯(lián)網(wǎng)也必須具備一個開放、共享的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),最終帶動整個產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
為此,華為公司已經(jīng)為廣大客戶和合作伙伴構(gòu)建了一個開放、融合和彈性的物聯(lián)網(wǎng)解決方案,包括一個統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務平臺、無線物聯(lián)網(wǎng)絡和敏捷物聯(lián)網(wǎng)絡兩種接入方案,以及基于Liteos的統(tǒng)一終端接口3部分。敏捷物聯(lián)網(wǎng)絡是該解決方案的重要組成部分,它包括網(wǎng)關硬件平臺和敏捷控制器軟件平臺兩個組件,其中,控制器軟件平臺基于OpenDayLight開放架構(gòu),可以快速集成各行業(yè)應用。同時,該平臺具備靈活的彈性,最大可支持百萬級設備的管理能力,適用于各種規(guī)模的應用場景,以支撐業(yè)務和商業(yè)模式的持續(xù)快速迭代。硬件網(wǎng)關平臺支持10多種物聯(lián)網(wǎng)接口,可實現(xiàn)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)關平臺對IT和CT功能進行了深度融合,不僅支持路由、交換、安全、語音等多種功能,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)務變化和擴展的需要。
在實際應用中,基于該平臺,華為與中軟國際打造的上層應用系統(tǒng)和武漢奮進提供的智能機器人與物聯(lián)網(wǎng)終端,已經(jīng)攜手在國內(nèi)某大型卷煙廠易地技改核心生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)項目中將工業(yè)4.0的概念應用成功落地。另外,結(jié)合軟通動力的能效管理系統(tǒng)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(nèi)部成功應用,該案例不但為大型企業(yè)園區(qū)的能效管理提供了參照,同時也在教育行業(yè)開花結(jié)果——澳大利亞墨爾本大學在實施該方案后,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。如何實現(xiàn)智能化、低功耗、廣覆蓋是關鍵。隨著傳感器、攝像頭、芯片和無線收發(fā)器的價格下降并實現(xiàn)規(guī);(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。自動化、效率提升、物流和反饋都將進入一個新的時代,并將為用戶和企業(yè)創(chuàng)造意想不到的新價值。