工业物联网平台发展的新观察（工业物联网发展现状）

作者：e-works整理

2021年8月31日，美国工业互联网联盟改名美国工业物联网联盟，全面转型物联网。那么，到底什么是工业物联网？美国工业互联网联盟改名为工业物联网联盟背后有何深意？制造业如何应用工业物联网平台使数字化转型取得实效？本文将结合工业物联网平台的发展及应用实例，分析工业物联网平台最新发展现状。

全球化疫情及其带来的经济变化无疑将对于工业物联网产业发展产生重要影响。在这个特殊的时期，各种移动应用和远程智能技术的作用突显出来，也让企业对于物联网的重要性有了更为深刻的感受。而2021年8月31日，美国工业互联网联盟（IIC，Industrial Internet Consortium）改名美国工业物联网联盟（IIC，Industrial IoT Consortium），全面转型物联网。那么，到底什么是工业物联网？美国工业互联网联盟改名为工业物联网联盟背后有何深意？制造业如何应用工业物联网平台使数字化转型取得实效？本文将结合工业物联网平台的发展及应用实例，分析工业物联网平台最新发展现状。

工业物联网的定义

在笔者看来，物联的真正含义，不仅仅是简单的信息联接，同时也是物和物作为对象之间的连接。将“工业互联网”换成“工业物联网”，虽然只是一字之差，但是强调的是“物”与“物”的链接，更加契合万物互联（internet of everything）的理念。工业物联网的核心是要联接各种需要监控的设备和产品，包括部署在工厂和各种使用现场的固定或移动设备，以及产品的运输和使用过程，实现过程追溯、设备状态的远程监控、故障预警等，在此基础上打造智能工厂和实施智能服务。

Gartner将工业物联网平台市场定义为，可以用来改善资产密集型行业内的资产管理决策的一套集成软件功能。需要指出的是，Gartner认为，工业物联网平台能够监控物联网端点和事件流；支持和转化各种制造商和行业专有协议；分析边缘和云端的数据；整合信息技术和运营技术系统，并使其参与数据共享和使用；实现应用程序的开发和部署；可以丰富和补充运营技术的职能，以优化资产管理生命周期战略和流程等。对于工业物联网平台厂商而言，采集和集成各种“物”的数据是基础，实现数据的可视化、分析和对“物”的运行优化，从而进一步满足企业应用需求才是根本。

工业物联网平台的发展概况

近年来工业物联网平台在世界范围内的热度持续提高，世界各国都在抢占工业物联网平台建设的制高点。美国、欧洲和亚太是当前工业物联网平台发展的焦点地区。随着 GE、PTC、思科、罗克韦尔、艾默生等诸多巨头企业积极布局工业物联网平台，以及各类初创企业持续带动前沿平台技术创新，美国当前平台发展具有显著的集团优势，并预计在一段时间内保持其市场主导地位。西门子、ABB、博世、施耐德、SAP 等欧洲工业巨头，立足自身领先制造业基础优势，持续加大工业物联网平台的投入力度，欧洲平台领域进展迅速，成为美国之外主要的竞争力量。

中国、印度、日本等地区的工业化需求持续促进亚太地区工业物联网平台发展，亚洲市场增速最快且未来有望成为最大市场。尤其值得一提的是，中国工业物联网平台发展迅速，并且逐渐关注在于场景和应用的落地，多层次、系统化的平台体系基本形成，为承接产业转移、加快企业转型、有序复工复产等提供了有效支撑。不少大型工业企业组建了工业物联网平台公司，如树根互联、徐工汉云、海尔数字科技、格创东智、工业富联等。另外，东方国信、寄云科技、华龙讯达等工业物联网平台公司发展也很迅速。

工业物联网平台虽然热度较高，但现实是，各行业的企业会根据自身需求和需要解决的具体问题来进行选型。比如，对电梯等涉及人身安全的设备进行重点监控；对各种消费产品的真伪识别与生产过程的追溯；又如装备制造企业希望对自己制造的设备，在服役过程中进行远程监控，以便促进自身后市场服务业务的增长，提高备品备件销售额；再如企业希望实现工厂中的关键设备的数据采集和车间联网，以便打造透明工厂，避免非计划性停机，提高设备绩效、提升产能、提高质量和节能降耗。

工业物联网平台发展新观察

工业物联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，保障生产资源的全面连接、按需供给和智能调度，实现工业生产过程的技术积累和应用创新。工业物联网平台在满足生产控制服务的同时，可以支撑基于物联网的大数据服务，因此基于基础架构可以开展各种数据分析和智能运维管理，更好地适应用户的定制化需求，贴近工厂服务。

（一）装备制造业的后服务市场对于工业物联网具有刚需

对于工程机械、商用车、叉车、农用车、新能源汽车、矿井掘进设备、隧道施工设备、船舶、轨道车辆等移动装备，以及风电、光伏、油气钻采设备等无人值守的野外作业设备，电梯等涉及安全的设备，对工业物联网应用具有刚需。它们基于平台创新经营模式，开展设备服务、供应链服务、综合解决方案服务等延伸业务，加速从“卖产品”向“卖服务”转变，实现企业沿价值链向高附加值环节跃升。

风机业务起家的远景，借助其物联网操作系统EnOS™，成为数字化转型时代的对外赋能者。远景能源的EnOS工业互联网平台主要分为三层架构：第一层底层连接设备和系统实现物理世界到数字世界的转换；第二层数据处理、模型及算法，实现数据到带有业务语义的数字模型的转换；再往上是应用赋能层，通过应用实现数字模型到业务价值的转换。这家新能源行业的领先企业，实际上已经成为一家软件定义的制造企业，在远景能源的EnOS工业互联网平台上，部署了包括风电场选址、风电场运营、设备运维等诸多APP系统。

如今，远景EnOS工业互联网平台在全球已接入包括风电、光伏、储能、充电桩、电动汽车等超过6000万个智能设备，构建起了不同类型机器间的“社交网络”，实现智能设备的对话和协同，帮助实现大规模可再生能源接入，推动能源转型；此外，通过横向集成能力赋能客户对其现有系统的数据进行融合，以更加丰富的数据维度及更多创新的视角，为加速企业和城市的数字化转型带来更优解决方案。

图1 远景能源的EnOS平台

此外，在全球制造业向工业4.0迈进的大背景下，身为工程机械行业领军企业的三一重工也在积极地向智能制造转型。早在2005年，三一就已经将目光投向了物联网领域并开始了对工程机械物联网核心部件以及相关技术的研究。随着工业物联网对制造企业各环节带来深刻变革，其物联网团队创业组建了树根互联。根云（ROOTCLOUD）平台则是树根互联打造的自主可控的工业互联网操作系统，树根互联构建了基于平台的物联接入产品、工业APP、数据智能与创新应用，为工业企业提供低成本、低门槛、高效率、高可靠的数字化转型服务。

2019~2021年树根互联的根云平台连续3年、作为唯一一家中国工业互联网平台上榜Gartner全球工业互联网平台魔力象限。根云（ROOTCLOUD）平台通过OpenAPI将平台能力向公网开放，帮助用户解决工业通讯协议众多，接入过程复杂，数据存储成本高，异构数据种类繁杂，融合困难等问题。同时将企业多级账户管理体系与平台打通，简化了认证授权的繁琐步骤，对角色、权限统一管理，极大地降低了维护成本。

图2 根云（ROOTCLOUD）平台架构 图片来源：树根互联官网

徐州工程机械集团有限公司（以下简称“徐工”）作为一家工程机械制造企业，在智能化浪潮中孵化出了——江苏徐工信息技术股份有限公司（以下简称“徐工信息”）。基于深厚的制造业背景和IoT/IT技术积累，徐工信息打造了汉云工业互联网平台。汉云工业互联网平台参与徐工工程机械产业链的各个环节，从原材料采购、生产、运输、贸易、支付以及售后服务，形成货物流、信息流、资金流、业务流的“四流合一”，从而提升效率、降低成本。

此外，徐工汉云为企业提供工业物联网“端-云-用”一体化数字化能力。边缘端拥有强大的连接和数据采集能力，平台上汇聚了海量工业数据，基于行业专业知识和数字化模型洞察数据奥秘，通过工业APP将数据转化为客户价值，形成商业闭环，助力企业数字化转型。坚持客户需求导向，围绕生产过程智能化及后市场服务提供工业软件及自动化等相关解决方案，使得徐工信息近年来在百舸争流的工业物联网赛道中排名不断提升，跨行业跨领域赋能能力不断增强，并获得了行业及市场的认可。

图3 汉云工业互联网平台

在后服务市场方面，我国工程机械背景的工业物联网平台已经具备了良好的应用基础，联接了海量的设备。中国工程机械行业协会还率先组建了工业互联网分会。工业物联网平台的应用，让装备制造业的监管维护产品实现远程化，能够得到更加方便快捷的低成本高质量服务，使有限的资源得到充分的利用，为装备制造业的未来发展做出不可估量的作用。

（二）面向特色专业型的工业物联网平台将持续涌现

“一米的宽度，一百米的深度”。工业物联网的背后是非常专业的行业知识。从目前来看，工业物联网领域既懂IT、又懂工业、又懂制造的专业人才非常少。然而只有深耕行业，掌握行业Know-How，才能真正解决客户的问题。企业只有聚焦行业痛点问题，将技术突破、模式创新与产业实际需求相结合，才能形成一批面向特定场景、具有推广价值的行业系统解决方案。

成立于2016年的蘑菇物联专注做公辅车间(水电气冷热的供应车间）的数智化产品——云智控，以AI和IoT技术为支撑，对公辅车间实现“数据采集、分析、决策和控制”，帮助工厂通过数智化做到供需精准匹配，从而创造“省电、省人、提质”的可量化价值。云智控系统通过整站监测和智能决策能将工厂动力车间的能耗成本降低5%-30%。空压站实现了24小时监测设备数据、故障预警、维保提醒、AI算法控制空压机启停等功能，提高了站房管理水平，不仅压缩空气的稳定性和气体质量得到保障，而且节省了成本。工业物联网的落地难点之一即是难以形成通用化产品。蘑菇物联以服务通用型设备为切入点，针对设备运维和车间节能降耗场景等细分场景，推出了相对标准化的软硬件产品，能在客户处快速铺开。

图4 蘑菇物联专注做公辅车间数智化产品 云智控 图片来源：蘑菇物联官网

未来工业物联网平台将在特色领域进一步普及推广，全面赋能传统产业，加速形成一批优质解决方案，提高行业整体资源配置效率，加速培育网新模式新业态，实现行业企业的创新发展。

（三）侧重网络协同制造是工业物联网平台的发展方向

协同制造原本不是新的概念，航空、汽车等行业实施企业内的协同制造已有十几年的历史。但是，云计算、大数据、互联网技术和物联网技术等新一代信息技术的发展却赋予了网络化协同制造新的内涵和应用。依托工业物联网平台，企业借助物联网、大数据和工业云平台，发展企业间协同研发、众包设计、供应链协同等新模式，能有效降低资源获取成本，大幅延伸资源利用范围，打破封闭疆界，加速从单打独斗向产业协同转变，促进产业整体竞争力提升。

例如，企业可以依托浪潮云洲工业互联网平台和边缘智能平台，打造企业内与企业外的网络化协同制造。以设计数据为源头、以项目管控为手段，实现设计、采购、委外、生产等关键业务的一体化管控，适配“边设计、边生产”的业务模式实现了业务协同；在边缘层实现全面连接设备，提供安全、可靠的实时工业数据访问能力，通过云平台提供实时数据订阅与分发能力，实现端云协同一体化；通过云化部署，支持企业内部各工厂、各部门之间，以及企业上下游合作伙伴之间的信息互通，面向整个供应链实现协同制造；以全量的工业大数据为对象，利用大数据分析平台强大的分析与建模能力，为企业运营决策提供精准的数据支撑。

中铁工业与浪潮合作搭建的新型网络协同制造平台，可以推动复杂产品设计环节的快速高效联动，实现跨地域、多部门间联合制造、数字化物流等环节的协同管理，使产品交付周期缩短5%-10%，综合成本降低3%-5%。

图5 浪潮云州工业互联网平台业务架构 图片来源：浪潮云洲官网

Predix是GE推出的针对整个工业领域的基础性系统平台，这是一个开放的平台，它可以应用在工业制造、能源等各个领域。Predix最开始是一个PaaS平台，但是随着GE对其的不断完善，现在已经超越了平台的概念，目前，Predix已经远远不止是平台，它包括了边缘 平台 应用三部分。平台端Predix Cloud是整个Predix方案的核心，围绕着以工业数据为核心的思想，提供了丰富的工业数据采集、分析、建模以及工业应用开发的能力。

由于GE本身是生产大型复杂型工业产品（飞机发动机、燃气轮机、风力发电机、机车等，也就是我们通常所说的高端装备）的企业，所以Predix Cloud的构建也是从GE本身的业务特点出发来，即紧密围绕着离散制造行业里的大型高端装备的设计、生产和运维，提供以工业设备数据分析为主线的一系列能力，方便构建高端装备行业的应用。

值得一提的是，有的制造企业对车间数据上云非常敏感，可以采用在企业私有云部署工业物联网平台，并在工业物联网平台上构建各类APP，例如各种型号机床维护、设备OEE、能效管理、质量分析的APP，来实现各种工业物联网应用。当设备出现异常时，工业物联网平台可以进行预警。这时，用户企业可以选择把数据片段交给装备制造企业进行分析，或者临时将单台设备与装备制造企业联网，也可以采用AR技术，辅助装备制造企业或者维修企业的专家来进行远程故障诊断。

（四）工业物联网平台激活数字孪生生命

随着工业物联网的应用推进，数字孪生被赋予了新的生命力，工业物联网延伸了数字孪生的价值链条和生命周期，凸显出数字孪生基于模型、数据、服务方面的优势和能力。具体来说，物理实体的各种数据收集、交换，都要借助工业物联网来实现，利用平台具有的资源聚合、动态配置、供需对接等优势，整合并利用各类资源，赋能数字孪生。

西门子公司提出了“综合数字孪生体”的概念，其中包含数字孪生体产品、数字孪生体生产和数字孪生体运行的精准的连续映射递进关系，最终达成理想的高质量产品交付。这三种“数字孪生”涵盖了产品和生产生命周期的所有阶段产生的信息与数据。MindSphere是西门子将物联网、云计算和大数据分析等技术进行落地的产品。MindSphere让设备和产品走下生产线之后仍然能够与虚拟世界保持联系，使得“数字孪生”的寿命得以从产品设计和生产阶段延伸至产品的整个生命周期。通过安装于工厂各能源环节的传感器，以及其它信息系统，MindSphere能实时采集设备、产线和厂房的能耗数据，构建生产和产品及性能的数字孪生，实现对实际生产的分析与评估。此外，通过物理世界可持续反馈至产品和生产的数字孪生，可实现现实世界中生产和产品的不断改进，缩短产品设计优化的周期。

图6 基于西门子Mindsphere平台实现数字孪生应用

数字孪生基于物理实体的基本状态，以动态实时的方式将建立的模型、收集的数据做出高度写实的分析，用于物理实体的监测、预测和优化。另外，数字孪生作为边缘侧技术，可以有效连接设备层和网络层，成为工业物联网平台的知识萃取工具，不断将工业系统中的碎片化知识传输到工业物联网平台中，不同成熟度的数字孪生体，将不同颗粒度的工业知识重新组装，通过工业APP进行调用。因此，工业物联网平台是数字孪生的孵化床，数字孪生是工业物联网平台的重要场景。

总结

工业物联网作为联接“物”的基础设施，就像“毛细血管”一样，将各种在边缘端的“物”联接到企业内部网络，准确、高效地根据业务需求采集各种数据，实现数据驱动业务流程，数据驱动决策。因此对于工业物联网平台厂商而言，未来应当逐渐向基于工业物联网平台和微服务先进架构的工业软件解决方案提供商演进，聚焦行业，深耕细作，不断丰富工业APP，形成相对于传统工业软件厂商的比较竞争优势。只有这样，才能与客户找到更多的契合点，更好、更快地满足企业对以物联为基础的业务管控需求。

转自公众号：华南智能制造