6大工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)趨勢

“物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的核心是將設(shè)備連接到可協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)中。這是設(shè)計從單體機(jī)器向分段機(jī)器轉(zhuǎn)變的結(jié)果。換句話說，物聯(lián)網(wǎng)的核心是微處理，將較大的系統(tǒng)分割成各種較小的系統(tǒng)。這樣一來，網(wǎng)絡(luò)管理、升級和維護(hù)就變得更加容易。

在制造業(yè)中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）之所以重要，原因有很多。其中最重要的是物聯(lián)網(wǎng)分析。制造商需要數(shù)據(jù)來了解其性能狀況，以及是什么因素導(dǎo)致其性能下降。由此，他們可以做出決策，提高業(yè)務(wù)效率。通過將 IIoT 系統(tǒng)與人工智能相結(jié)合，這一過程甚至可以實現(xiàn)自動化。

不過，重要的是要仔細(xì)考慮 IIoT 技術(shù)如何應(yīng)用于您的業(yè)務(wù)。以創(chuàng)新的方式將各種技術(shù)結(jié)合在一起，是企業(yè)保持競爭力的最佳途徑之一。重要的是要考慮到 2024 年今年現(xiàn)有的制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)趨勢，以便了解這些技術(shù)究竟能如何使您受益。

趨勢一、互聯(lián)技術(shù)

制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最大瓶頸之一是帶寬。網(wǎng)絡(luò)中的所有這些設(shè)備一次能交換多少數(shù)據(jù)？可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越多，這些系統(tǒng)在替代設(shè)置中的速度就越快，效率就越高。網(wǎng)絡(luò)速度對于實時應(yīng)用和邊緣計算的成功至關(guān)重要。但是，如果不需要以最快的速度傳輸數(shù)據(jù)，則可能不需要極高的帶寬。重要的是要評估制造企業(yè)的需求，以便選擇最佳方案。

01、有線IIOT解決方案

對于希望將多個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中的制造商來說，有線 IIoT 連接是最穩(wěn)定、最快速的解決方案的最佳選擇。它們使用 EtherCAT、Ethernet/IP 和 Profinet 協(xié)議。USB 連接的速度和范圍有限，因此通常使用類別電纜來擴(kuò)展其范圍。在距離更遠(yuǎn)的情況下，光纖電纜可用于連接相距數(shù)英里的工業(yè)設(shè)施。

與無線技術(shù)相比，有線解決方案更為成熟，具有公認(rèn)的可靠性和抗噪能力。不過，這些連接的最大缺點是物理組件。布線可能會占用空間，受到環(huán)境限制，而且布線比較費(fèi)時。有線連接還會增加布線成本。

02、無線IIOT解決方案

就多功能性和易于設(shè)置而言，無線連接要有效得多。雖然無線連接本身容易出現(xiàn)不一致的情況，但根據(jù)所使用的無線連接類型，這種情況可以得到緩解。2024 年，在制造 IIoT 系統(tǒng)中，有幾種技術(shù)正在使用和興起：

藍(lán)牙低功耗是一種比 Wi-Fi 和 Zigbee 更高效的技術(shù)。它是便攜式電池供電設(shè)備的最佳選擇。不過，由于能量限制，一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較少。此外，藍(lán)牙和老式 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)可能會在 2.4 GHz 范圍內(nèi)受到干擾，從而影響設(shè)備的工作。

Zigbee 是另一種連接類型，最適合數(shù)據(jù)吞吐量較低的電池供電傳感器。它依賴于多個路徑互連的節(jié)點。需要一個中央樞紐協(xié)調(diào)器，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

對于工廠中的機(jī)器傳感器來說，Wi-Fi 具有更大的潛力。通過 5 GHz 接入點，這些接入點可以為 190 英尺以外的設(shè)備提供高速連接。為了提供最大的覆蓋范圍，可以在整個工廠車間布設(shè)多個信標(biāo)。這可能是支持固定位置電纜供電的 IIoT 傳感器的最佳方式。由于不需要額外的通信布線，因此可以簡單地設(shè)置 IIoT 傳感器來監(jiān)控機(jī)器。高速 Wi-Fi 連接是 2024 年工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最佳解決方案之一。

趨勢二、預(yù)測性維護(hù)和分析

制造中心的故障成本極其高昂。利用人工智能提供的預(yù)測性維護(hù)，企業(yè)可以節(jié)省數(shù)百萬美元。然而，如果沒有評估機(jī)器的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，工業(yè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法就無法發(fā)揮作用。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以收集整個機(jī)器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可用于確定哪些機(jī)器需要預(yù)先安排維護(hù)，以及何時需要維護(hù)。

這些傳感器還可以測量機(jī)器的溫度、振動和用電量，以估計未來潛在的故障點。

趨勢三、自動化質(zhì)量保證

借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，質(zhì)量保證監(jiān)控可以遠(yuǎn)程自動完成。這可以大大提高制造企業(yè)的生產(chǎn)力和效率。可以發(fā)送實時警報，以便更迅速地應(yīng)對機(jī)器意外故障和其他中斷等問題。通過 IIoT 設(shè)備進(jìn)行實時視頻連接還可支持人工智能工作，如自動視覺檢測。這樣，人工智能就能檢測出缺陷，并在缺陷被運(yùn)走之前將其從裝配線上清除。如果沒有物聯(lián)網(wǎng)傳感器和攝像頭為決策過程提供耳目，人工智能驅(qū)動的視覺檢測解決方案就不可能實現(xiàn)。

趨勢四、邊緣計算

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域最有趣的趨勢之一是邊緣計算。許多行業(yè)和企業(yè)已轉(zhuǎn)向?qū)⒈镜卦O(shè)備的處理工作卸載到遠(yuǎn)處的服務(wù)器上，由服務(wù)器代為進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。雖然這減少了手機(jī)或個人電腦等本地設(shè)備的處理量，但在時間和帶寬方面成本高昂。邊緣計算的目標(biāo)恰恰相反，即盡可能將處理工作放在 "邊緣"。

在制造業(yè)中，工廠本地邊緣網(wǎng)絡(luò)中的幾臺設(shè)備可以處理數(shù)據(jù)，而無需將數(shù)據(jù)發(fā)送到其他地方進(jìn)行處理。這樣不僅速度更快、效率更高，而且本質(zhì)上也更安全。由于數(shù)據(jù)從未離開工廠，因此不存在被第三方攔截或恢復(fù)的風(fēng)險。

具有前瞻性的工業(yè)公司通過將邊緣計算和人工智能融合為邊緣人工智能（Edge AI）來利用新的機(jī)遇。邊緣人工智能概念允許人工智能計算在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)邊緣的用戶附近完成，而不是在云端。這有助于為工業(yè)流程帶來實時智能、提高隱私保護(hù)和加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，同時降低成本并確保生產(chǎn)流程的持續(xù)改進(jìn)。

趨勢五、位置跟蹤

位置跟蹤在制造業(yè)中有多種應(yīng)用，所有這些應(yīng)用都依賴于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。眾所周知，GPS 在大多數(shù)室外環(huán)境中都非常有效，但在室內(nèi)定位系統(tǒng)和有 GPS 干擾的區(qū)域（如高樓林立的密集城市），使用 GPS 則更具挑戰(zhàn)性。室外解決方案通常屬于物流領(lǐng)域，而室內(nèi)解決方案則屬于制造領(lǐng)域。

實時定位系統(tǒng)（RTLS）基于無線技術(shù)，如 Wi-Fi、BLE 信標(biāo)、UWB 和 RFID。它們可以幫助識別產(chǎn)品在工廠車間的位置，從而監(jiān)控產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中從頭到尾的進(jìn)展情況。這不僅有助于驗證質(zhì)量保證，還能為數(shù)字雙胞胎應(yīng)用提供額外的數(shù)據(jù)支持。

趨勢六、能源優(yōu)化

你可能曾在某個時候走進(jìn)一間黑暗的房間，卻發(fā)現(xiàn)燈自己打開了。也許一開始看起來不是這樣，但我們可以從動作感應(yīng)電燈開關(guān)中學(xué)到很多東西。它們的目標(biāo)不僅僅是讓我們更容易開燈。它們的根本目標(biāo)是，如果房間里沒有人，燈就會自動關(guān)閉。這與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的交叉點是能源優(yōu)化的概念。我們可以優(yōu)化工廠的照明，但如何優(yōu)化其他設(shè)備的能耗呢？

能源優(yōu)化可以通過多種方式實現(xiàn)，包括密切關(guān)注溫度控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器等。EIA 的一份報告顯示，到 2020 年，美國總能耗的 33% 可歸因于制造業(yè)。能源優(yōu)化不僅對環(huán)境更有利，還能顯著節(jié)約成本。

通過使用 IIoT 能源優(yōu)化傳感器來監(jiān)控工廠中設(shè)備和機(jī)器的電氣狀態(tài)和使用情況，操作員可以對流程進(jìn)行微調(diào)，并自動優(yōu)化各種設(shè)備的能源使用情況。然而，這只是拼圖的一部分。要創(chuàng)建更環(huán)保的制造流程，需要的遠(yuǎn)不止物聯(lián)網(wǎng)傳感器和電氣數(shù)據(jù)處理。

制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的未來

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的未來最終取決于多種因素。去年開始出現(xiàn)的芯片短缺問題至今仍困擾著市場，這限制了企業(yè)以更實惠的價格生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量。

在混亂時期，創(chuàng)新極為重要。雖然芯片短缺使市場擴(kuò)張變得緊張，但那些能夠利用現(xiàn)有硬件和資源解決問題的企業(yè)將在芯片短缺的剩余時間內(nèi)保持競爭力。芯片短缺結(jié)束后，這些企業(yè)也將繼續(xù)蓬勃發(fā)展，從而獲得更多收益。