麥肯錫最近的一項調(diào)查顯示，在新冠肺炎疫情之前成功過渡到工業(yè) 4.0 的制造商感覺更有能力應對此次危機。事實上，94%的受訪者承認，制造業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)，以及其他技術在動蕩時期為保持運營發(fā)揮了關鍵作用。
請繼續(xù)閱讀，以了解物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應用，以及如果您下定決心對制造工廠進行物聯(lián)網(wǎng)升級，您可能會遇到哪些挑戰(zhàn)。
制造業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)采用情況
在過去的幾年里，數(shù)字化在制造業(yè)中越來越受歡迎，預計這一趨勢將持續(xù)下去，例如，智能制造市場預計將從 2021 年的 2500 億美元飆升至 2029 年的 6580 億美元。
智能工廠的概念當然不僅限于物聯(lián)網(wǎng)，它還依賴于其他技術，例如人工智能 (AI)、計算機視覺、大數(shù)據(jù)和不同類型的自動化。但即使我們只關注物聯(lián)網(wǎng)，我們也可以看到這項技術前景廣闊。麥肯錫預計，到2025年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域市場規(guī)模將達到5000億美元(高于2020年的2900億美元)。
由于物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的前景尤為光明，思科相信該行業(yè)將在不久的將來成為物聯(lián)網(wǎng)的最大受益者之一，因為該技術將對該行業(yè)產(chǎn)生高達 3.9 萬億美元的經(jīng)濟影響。
但是制造商怎么說？根據(jù)普華永道最近對工業(yè)公司進行的一項調(diào)查，91% 的受訪者正在投資數(shù)字工廠，近一半的受訪者預計五年后會獲得投資回報，而 3% 的受訪者希望在第一年內(nèi)迅速收回投資。
制造業(yè)中的 6 大物聯(lián)網(wǎng)用例
1、跟蹤工業(yè)資產(chǎn)
信息技術與創(chuàng)新基金會 (ITIF) 報告稱，監(jiān)測機器使用情況的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以將制造業(yè)生產(chǎn)力提高多達 25%。
物聯(lián)網(wǎng)設備聚合來自工廠機器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)皆浦羞M行詳細分析，以深入了解機器的使用參數(shù)，例如運行時間、空閑時間和輕微停機等。這為機器操作員提供了有關性能的詳細視圖，并提醒他們留意潛在問題——例如，如果一臺機器空閑時間過長，而另一臺具有類似功能的機器卻過度使用。
此外，員工可以在制造業(yè)中采用物聯(lián)網(wǎng)來快速定位大型倉庫中的物品。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium）執(zhí)行董事理查德·索利（Richard Soley）強調(diào)了這個問題，他說：“客戶發(fā)現(xiàn)其員工將 47% 的時間用于尋找合適的工具，但使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，員工可以被告知他們需要的工具在他們身后10米的左側(cè)?！?/p>
對于實時資產(chǎn)可見性，您可以為物品配備 RFID 或藍牙標簽。德勤數(shù)字首席技術師羅伯特·施密德（RobertSchmid）報告稱，他的一位客戶在安裝了位置跟蹤傳感器后，每年在每條生產(chǎn)線上節(jié)省了300萬美元。
2、確保安全
物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以跟蹤工作條件并檢測危險品泄漏。例如，氣體傳感器可以發(fā)現(xiàn)有毒煙霧，并及時通知主管，以便疏散員工，進而將損失降至最低。
制造業(yè)中的另一個物聯(lián)網(wǎng)用例是保護員工。僅在2020年，美國勞工部就報告了4764起工傷致死事件。在工廠使用可穿戴設備可以幫助工廠解決這一令人頭疼的問題。
可穿戴設備可以收集有關員工健康狀況的數(shù)據(jù)。它們可以捕獲人們的生物特征數(shù)據(jù)，例如心率和體溫，并檢測和報告任何異常模式。這有助于值班經(jīng)理發(fā)現(xiàn)那些感覺不舒服并且特別容易跌倒和其他傷害的員工。
制造業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的一個例子來自廢物回收公司 Nation Waste。該公司敏銳地意識到有毒物質(zhì)和重型機械對人類健康構成的危害。Nation Waste 為其員工配備了 IBM Watson IoT 可穿戴解決方案，并在工作場所周圍安裝了傳感器。這使管理人員能夠發(fā)現(xiàn)員工的任何疲勞、脫水和疲憊跡象，并根據(jù)這些信息采取行動。這一舉措使與傷害相關的成本降低了 60%。
3、預測性維護
由于設備停機，大型制造商每年損失大約 323 個生產(chǎn)小時。如果我們將收入損失和延期交貨的潛在經(jīng)濟處罰相加，大型工廠與機械故障相關的成本可能達到每小時53.2萬美元。而在制造業(yè)中使用物聯(lián)網(wǎng)可以在早期發(fā)現(xiàn)設備故障，最大限度地減少停機時間，并且據(jù)麥肯錫稱，可以將維護成本降低約40%。
安裝在工業(yè)設備上的物聯(lián)網(wǎng)傳感器將實時收集與性能相關的數(shù)據(jù)，包括壓力、振動等。這些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)骄W(wǎng)關或直接傳輸?shù)皆贫?，并與設備的配置數(shù)據(jù)及其使用歷史相結合，以捕捉任何異常模式。工廠車間經(jīng)理將有權訪問分析并安排進一步的檢查和維護，以便將對生產(chǎn)流程的影響降至最低。
一個例子是支持物聯(lián)網(wǎng)的卡車輪胎，其中傳感器收集輪胎利用率的數(shù)據(jù)，以安排維護和更換，避免輪胎在運輸途中爆裂，導致車輛停止并延遲交付。
除了減少停機時間外，預測性維護還能延長設備壽命、降低成本并降低事故風險。與傳統(tǒng)的定期檢查相比，這是一種更高效、更安全的替代方式，尤其是在機器不容易接近，而且在機器周圍不安全的情況下。
4、優(yōu)化流程和產(chǎn)品設計
制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以與人工智能和其他技術一起部署，以創(chuàng)建新產(chǎn)品和整個工廠的數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生是特定機器、流程或整個工廠車間及其所有設備和其他資產(chǎn)的數(shù)字版本。它模擬現(xiàn)實世界中組件的狀態(tài)和交互。管理人員和工程師可以使用這項技術進行實驗、測試新流程，并在將這些變化應用于實際生活之前觀察其后果。
數(shù)字孿生可以幫助模擬新的生產(chǎn)線并檢測需要優(yōu)化的區(qū)域、規(guī)劃倉庫設計、運行產(chǎn)品更新以及優(yōu)化現(xiàn)有流程以消除效率低下的問題。英國消費品制造商聯(lián)合利華在美國、歐洲和亞洲經(jīng)營著8個數(shù)字孿生工廠，再加上商業(yè)智能，該技術使該公司工廠中的警報數(shù)量減少了90%。
生產(chǎn)團隊也可以使用數(shù)字孿生來試驗產(chǎn)品，例如，福特通常為每一款汽車開發(fā)七種虛擬模型，每個模型都涵蓋不同的生產(chǎn)方面。
5、了解制造供應鏈
物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的供應鏈管理解決方案使制造商能夠獲得關于單件物品，以及送貨卡車位置和狀況的實時信息。利益相關方還可以監(jiān)測物品的存儲和交付情況，例如濕度、溫度等。在傳統(tǒng)的供應鏈中，管理人員只能在物品交付后才能看到它們被損壞。但是，通過物聯(lián)網(wǎng)，可以在運輸途中監(jiān)測到任何損壞或違反存儲要求的情況，并觸發(fā)提醒通知予以糾正。
這種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一個例子是 Efento Transport，它可確保需要持續(xù)溫度監(jiān)測的疫苗和藥物的安全運輸。無線傳感器讀取和傳輸溫度數(shù)據(jù)，如果讀數(shù)超過預定義的閾值，系統(tǒng)將向相關方發(fā)出警報提醒。
6、遠程監(jiān)控生產(chǎn)和外包操作
根據(jù)德勤的數(shù)據(jù)，美國制造業(yè)高管報告稱，與 2018 年相比，如今在該行業(yè)找到合格人才的難度增加了36%。當?shù)厝瞬藕湍芰Φ娜狈ζ仁怪圃焐虒⑵浣?jīng)營地點多樣化。在收購不同城市的制造工廠或?qū)I(yè)務外包給第三方時，公司仍希望監(jiān)控生產(chǎn)標準和速度。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以向總部發(fā)送實時性能數(shù)據(jù)，以評估生產(chǎn)效率和工廠狀況，并在無需親自前往工廠的情況下發(fā)現(xiàn)設備故障。
例如，屋頂上的傳感器可以檢測和報告煙霧和火災，而入口處的物聯(lián)網(wǎng)攝像頭可以監(jiān)測員工出勤情況并報告未經(jīng)授權的訪問。
遠程監(jiān)控的一個例子來自便攜式醫(yī)療產(chǎn)品制造商 Armal。該公司注意到其遠程生產(chǎn)工廠的照明和制冷能耗過多。問題之一是他們的傳統(tǒng)設備。Armal聘請了顧問，幫助該公司將設備數(shù)字化，并在制造業(yè)中部署物聯(lián)網(wǎng)，以便于實時監(jiān)控，從而將生產(chǎn)和能源成本降低了30%。
物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)：實施過程中的挑戰(zhàn)
1、安全
物聯(lián)網(wǎng)設備極易受到安全漏洞的影響。根據(jù)卡巴斯基的數(shù)據(jù)，2021 年上半年有 15 億起物聯(lián)網(wǎng)攻擊事件，這已經(jīng)是整個2020年的兩倍多。網(wǎng)絡安全公司Lifars的首席執(zhí)行官Ondrej Krehel這樣描述物聯(lián)網(wǎng)安全問題:“任何連接到互聯(lián)網(wǎng)的設備都容易受到網(wǎng)絡攻擊的影響，并且，考慮到物聯(lián)網(wǎng)設備的互連性，一個簡單的漏洞可能會帶來災難性的后果，并使整個(整個企業(yè))設備網(wǎng)絡出現(xiàn)問題。”
Ondrej提到的威脅包括：
控制工業(yè)環(huán)境的惡意程序
僵尸網(wǎng)絡和分布式拒絕服務攻擊
數(shù)據(jù)盜竊
可以操縱機器的勒索軟件
當傳統(tǒng)工廠在制造業(yè)中部署物聯(lián)網(wǎng)時，它們會變成一個基于 IP 的系統(tǒng)，其中每個連網(wǎng)的設備都容易受到攻擊，并可能危及整個網(wǎng)絡。歷史上有很多遭受物聯(lián)網(wǎng)相關安全攻擊的可怕例子。例如，大型跨國鋁業(yè)制造商Norsk Hydro就成為LockerGora勒索軟件的受害者。該公司不得不關閉其許多生產(chǎn)工廠，而且整個事件花費了Norsk Hydro大約7500萬美元。
為了最大限度地降低網(wǎng)絡攻擊風險，關注物聯(lián)網(wǎng)的公司應采用“設計安全”的模式。安全團隊需要以限制其參與DDoS和其他攻擊的方式配置連網(wǎng)設備，并利用可靠的硬件和軟件組件。不過，設備安全不是一次性投資，這需要專業(yè)團隊持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡，確保不斷更新軟件，并捕捉早期攻擊跡象。
此外，處理數(shù)據(jù)也很重要。物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集大量數(shù)據(jù)，而這一切都必須在不違反機密性和隱私的情況下安全地收集、傳輸和存儲。
2、大量初始投資
另一個讓制造商猶豫不決的因素是財務方面。在制造業(yè)中實施物聯(lián)網(wǎng)需要投入大量資金，而投資回報則可能需要數(shù)年時間。支出包括硬件（如傳感器、網(wǎng)關等）、軟件、云或其他存儲單元、網(wǎng)絡連接和技術支持等。
在改造工廠或倉庫時，沒有辦法避免開支，但有一些方法可以最大限度地減少這些支出，例如，您可以租用帶有內(nèi)置傳感器的設備。在這種情況下，您不必一次支付所有費用。
3、互操作性問題
另一個重要的問題是，鑒于缺乏物聯(lián)網(wǎng)標準和相互競爭的通信協(xié)議，如何將所有物聯(lián)網(wǎng)設備整合到公司的基礎設施中。如果您在一個由供應商、物流公司和其他參與者組成的生態(tài)系統(tǒng)中工作，并且還需要與他們進行互操作，那么情況可能會變得更加困難。
為了繞過這個問題，決策者需要與所有相關合作伙伴進行溝通，并與不斷發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)標準保持同步。此外，始終選擇常用的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，因為它們通常具有強大的安全功能，并且更有可能與合作伙伴的技術互操作。
4、與傳統(tǒng)系統(tǒng)集成
傳統(tǒng)系統(tǒng)也在阻礙集成和工廠數(shù)字化方面發(fā)揮著重要作用。在Forrester Consulting進行的一項制造商調(diào)查中，53%的低成熟度受訪者承認，他們的傳統(tǒng)系統(tǒng)根本無法與其他資產(chǎn)進行通信。
并非總是可以用更易于連網(wǎng)的替代品來替代傳統(tǒng)系統(tǒng)，但工廠仍然可以在制造流程中使用物聯(lián)網(wǎng)升級這些機器。
一種選擇是為傳統(tǒng)且孤立的機器配備智能傳感器，這些傳感器可以收集有關機器性能的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到云端或本地服務器。另一個更全面的解決方案是使用包含物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及預測分析等其他功能的改造套件，其中一些套件由供應商為特定機械開發(fā)。對前物聯(lián)網(wǎng)時代開發(fā)的設備進行現(xiàn)代化改造的另一種可能性是使用網(wǎng)關，它不僅將傳統(tǒng)資產(chǎn)連接到系統(tǒng)，而且還將提供額外的功能，如安全性。
制造業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)可以為您的工廠帶來許多好處，并幫助您駕馭后疫情時代的機遇和挑戰(zhàn)。
