工业互联网 开放、全球化的网络,将人、数据和机器连接起来
大数据是工业互联网的命脉,但工业互联网同样意味着开发新的软件和分析方法,以便从原先不存在连接的地方——比如机器内部——提取和厘清数据。通过让机器经由软件连接到互联网,数据由此产生,见解不断积累,但更重要的是,这些机器现在成为一个紧密结合的智能网络的组成部分,这个网络可以被构建来让关键信息实现安全的自动化传输,以对性能问题进行预测。那么,在现实中,我们是否能够找到这种应用的趋势呢?
这原本是G E研发部门自己杜撰的一个词,他们希望在其产品中增加更多的传感器来获取海量数据,并最终帮助公司提高其机车飞机引擎、核磁共振仪器等设备的能源效率。但是,随着物联网产业的发展,作为GE的掌门人,伊梅尔特很快有了新的判断。
6月4日,北京,伊梅尔特现场对中国的媒体推销起了这一概念。显然,这一次,工业互联网已经成为GE未来十年最重要的一个新战略。
“如今在全世界有数百万种机器设备,从简单的电动摩托到高尖端的MR I(核磁共振成像)机器。有数万种复杂机械的集群,从发电的电厂到运输的飞机。有上千种复杂的机器网络,从供电网到铁路系统,这些网络把机器和它们的集群联系起来。这是一个庞大的物理世界,由机器、设备、集群和网络组成,能够在更深的层面和连接能力、大数据、数字分析相结合。”伊梅尔特表示,只要存在某种网络将所有复杂机械设备集群连接,产生“化学反应”并创造更高生产效率,这场新工业革命降临地球的时间,已是触手可及。这就是“工业互联网”——开放、全球化的网络,将人、数据和机器连接起来。
从喷气引擎到燃气涡轮再到CT(断层扫描)扫描仪——将会带有自我诊断和自我修正的分析智能。它们将能够在实时情况下为恰当的人提供恰当的信息。当机器感应到触发条件和通讯信号的时候,它们就成为有理解能力的工具。它们能够生成知识信息,人类将借由这一点更快做出行
动、节省资金、达到更好效果。
比如,每年美国航空领域总值高达2840亿美元的浪费问题,造成这一问题的原因是燃料使用低效,飞机维护没有安排好,以及航班延误。而用最先进的物理和材料科学技术足以让飞机引擎比以往更加强劲、更有效率。考虑到飞机引擎养护效率每年提高1%就能降低2.5亿美元的相应成本。类似情况还有每年从发电中节省1%的燃油就能帮世界经济G D P增长超过40亿美元。
再比如,医保正在被目前的系统拖累,医生和护理人员不得不去寻找对病人来说性命攸关的信息;这是一种低效率和生命威胁两者均为最大化的糟糕状态。我们需要让数据更加智能更加整合,更有预测性更主动积极,这样一来问题信息能够找到医生,而不是医生去发现问题。
一种设想是,大数据+传感器,智能的数据流能够加快医护服务的速度,能够在最开始进行正确的处理来防止长期病症的发生。与之类似,在医疗管理成本方面,“智能”医院部署的系统像医务人员和医疗设备的“航空管制系统”一样,提供医院完整的医疗资源细节图。更好的利用率能够减少货币开支。更好的地点配置让护士有更多时间去关注病人。更好的管理将改善病人的流量情况,减少运营成本,为医院节省数百万美元。
按照G E的设想,未来工业互联网能产生上万亿美元的市场规模,而且成长的速度将要追赶上现在的消费互联网。而这种设想的基础是,如果全球工业的效率提升1%,会带来多大的效益?
数据显示,全球燃气发电厂生产效率提高1%,可以节约价值660亿美元的燃油;石油天然气勘探开发的资本利用率提高1%,每年将减少近900亿美元资本支出。而在中国,未来15年燃气发电机组能耗降低1%,可以省下约80亿美元燃料;油气勘探开发的资本利用率提高1%,则能省下70亿美元;铁路网络的运输行业运营效率提高1%,又能省下20亿美元燃料成本。在全球,只需5个行业(铁路、航空、医疗、电力、石油天然气)提效1%,就可在未来15年为世界贡献2760亿美元增长。不过,工业互联网,不是G E的专有概念。早在2009年,上海可鲁电气公司副总经理张坚就在“国内首届“物联网技术与产业发展高层论坛”上表示,工业互联网技术是物联网的关键组成部分。而类似于工业互联网概念的提法还有IBM的“智慧地球”和思科的“万物互联”。
当然,G E在这一领域的实力也不容小觑,其与EMC和VMware成立了一家新的公司——面向云计算应用平台与大数据领域的Pi v o t a l:P i v o t al的总投资额为10.5亿美元,其中E M C占有62%股份,V M w a r e为28%,通用电气(G E)为10%。E M C与VMware都是IT业界知名的厂商,前者稳坐存储领域的第一把交椅,后者则在虚拟化与云计算领域叱诧风云,而G E则是工业系统领域的王者。“云计算和大数据正让商业发生戏剧性的转变已不是秘密了”,G E全球软件中心的负责人Bill Ruh在一个录音声明中说,“这些技术正在促成工业互联网。”
那么,这样一个宏大的趋势性变革,就毫无羁绊地在发展么?张坚表示,针对工业互联网的特征,即嵌入式,互通和实时性、时间性的要求,就要求智能化设备越来越多,将会产生超大数据。同时,他认为,工业互联网的广泛普及需要信息标识技术、传感器技术、识别技术、通信技术越来越普及,相应的技术装置越来越廉价。但当我们部署成了千上万个工业设备传感器之后,工业互联网的价值体现在哪里?杰夫说,有一个开放的、全球的网络组织,高度智能的机器通过这个组织和人类连接、通讯、协作。工业互联网并不代表一个要由机器来运作的世界,而是要把世界最先进的科技整合起来,提供更高的效率,解决更大的挑战。或许这正是其魅力之所在。而从其进程来看,工业互联网,刚刚前行了不到1%,与消费互联网的量级还相差甚远。
智能飞行
400亿美元。这是来自美国航空协会的一个数据——每年航班延误给全球航空公司带来的损失。其中10%飞机延误,正是源自飞机发动机等部件突发性维修。对此,GE分析指出,如果一家大中型航空公司(每年1400万人次乘客,85000个航班)实施这项智能运营服务系统,每年可以避免1000次起飞延误和航班取消,帮助逾9万人次乘客准时抵达目的地。
为此,GE提供了一套能运营服务解决方案,在飞机出现故障隐患前做出诊断预测,提供预测性建议优化飞机维护和航班运营计划,最终目标是“将计划外的停飞时间降为零”。
事实上,GE给其制造的飞机安装发动机传感器,并要求每个GEnx飞机发动机都必须保留每次飞行的所有基础数据,一年后,他从飞机发动机收到的数据,或许将超过GE航空业务的所有历史数据。而庞大的数据库信息,则能进一步保障航空智能运营服务系统的“准确性”。
在国内,海航是工业互联网概念最早的践行者之一。5年前,它就对飞机进行了资产的数据管理,以节省燃油和降低碳排放。通过机器互联,数据收集系统一天就有将近6000万的数据。利用软件分析数据后改进系统,使得海航在2012年和2011年节省了1.1%的燃油使用量,也就是3.1万吨燃油,折合人民币是2亿多元,同时碳排放减少了9.7万吨。
海航董事长王英明称,除了设备管理,海航的另一实践是利用工业互联网做安全管理。他说,海航飞机上至少有88个以上传感器被传感、记录,每一秒钟有四组数据,同一种信号每一秒采集4次。因此,实际飞行中每一秒的状态都是由软件系统自动分析的,出现任何一个偏差,系统会自动发出各种等级的警告,同时它还可以作长期的趋势分析。“这样才能持续地改进飞行员的飞机技术,既包括生命的安全,又能够为公司节省成本”。王英明表示,这套智管理系统最大的价值,是时时监控从飞机设备收集的各项数据,通过分析飞机传感器传回的各项飞行数据,再对比飞机原有飞行记录与运营航线,可以第一时间优化完善飞机航行计划,令公司燃油消耗降低2%。这在日趋激烈的行业竞争中,则意味着天平已经开始倾斜。
除了海南航空,春秋航空公司也迅速采用了类似的工业互联网的解决方案。春秋航空部署了智能发动机监控诊断技术,仅2012年一年,就有效防止了数次计划外发动机拆卸(UER)和停飞待用(AOG),相当于节省了超过21万美元的可能性费用,有效地帮助该公司将发动机可靠度提升到99.98%,为机队保持95%的高使用率起到了有力支持,并节省了维护成本。
在春秋航空看来,工业互联网概念下的远程监控与诊断不但可以精确诊断设备故障,同时还能预防可能产生的故障,进一步提高了飞机航行的安全性。除资产优化外,工业互联网还能实现对运营环节的优化,实现节油优化,实现分散维护,这些都可以带来未发掘的经济效益。
追踪重机
三一集团的信息化建设人们往往熟知其“E——SANY”计划,即通过信息技术融合人、财、物、流程、产品,进行数字化改造,而其在物联网领域的探索却少为人知。在现实的工业互联网技术运用的规划里,三一集团是要借助物联网技术实现对各地在役设备的24小时在线实时定位跟踪和健康监控,监视装备的作业情况和机器性能变化,预测预警事故的发生,出现故障及时报警,变被动维修为预防性维护的目的。
为此,三一集团早在2005年即开始对工程机械物联网核心基础部件及相关技术开展研究。2008年,基于工程机械物联网平台的三一全球客户门户对全球三一主机客户开放;2009年,国内首家工程机械物联网企业控制中心在三一重工建成;2010年,三一智能控制设备有限公司在湖南长沙成立;2011年,工程机械行业最大容量的M2M应用平台在三一重工上线使用,系统可支持50万台设备并行接入并具有动态扩展能力。同时,三一组建了一个由200余名博士、硕士组成的专业创新团队,并广泛开展与国内高校、科研机构的技术合作,先后承担“混凝土泵车远程监控及维护应用系统研制”等国家863计划项目4项。
从三一集团的工业互联网技术运用情况来看,他们的远程监控平台核心功能主要由中央监控系统、移动远程监控终端(SYMT)以及运动控制器(SYMC)完成。其中,移动远程监控终端主要负责对车辆的定位和无线通信,运动控制器主要负责工程车辆的工况数据采集和运动控制,中央监控系统主要负责工程车辆的定位数据、工况信息和其他数据的收集、记录、显示、分析和自动处理。此外,还包括故障诊断系统和维护保养服务系统,以实现对集团对工程机械信息管理和运行状态信息查询,故障诊断与预警和故障日志查询,维护保养提醒和维护保养日志查询。
很快,这也成为了三一集团产品的一项增值服务,通过授权,各个监控用户可以在世界各地,利用有线或无线方式上网,登录到监控中心网站进行车辆信息的收发、查询、分析等工作,甚至可以直接下达指令,对授权车辆进行远程控制。
从产品范围来看,目前三一集团的产品定位监控系统逐步开始使用,目前有摊铺机、挖掘机、起重机、旋挖钻机等多类产品实现了监控和管理。不过,需要指出的是更多的工程机械设备虽然早就实现了自动报警功能,但还没有实现远程报警功能。很多设备本身是具备智能功能的,但因为没有配备相关的数据输出和输入系统,物联网就还没有形成。
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