根據(jù)埃森哲(Accenture)的研究報告，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things，簡稱IIoT)市場規(guī)模預(yù)計在2020年將超過5,000億美元。基于當(dāng)前的投入水平，到2030年預(yù)計工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為世界經(jīng)濟(jì)帶來的收益至少在10萬億美元。同時，隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大，預(yù)測未來15年中國將在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域受益約1.8萬億美元，市場前景廣闊。
當(dāng)前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正打通從產(chǎn)品、產(chǎn)線到產(chǎn)業(yè)鏈的全方位升級。作為國內(nèi)一流IIoT平臺的代表，雪浪制造大腦正致力于構(gòu)建國家級工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺、打造自主可控的工業(yè)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)，并圍繞“1+1+N”的模式：一群合作伙伴用一套共性技術(shù)服務(wù)于N個垂直行業(yè)。在關(guān)鍵的系統(tǒng)底層，為了構(gòu)建廣泛適用的基于數(shù)據(jù)、算法等基礎(chǔ)的智能平臺，雪浪制造大腦攜手業(yè)界領(lǐng)先的測試測量方案提供商——美國國家儀器公司(National Instruments，以下簡稱NI)開展深度合作，為制造業(yè)提供一站式的數(shù)字化解決方案。
“在工業(yè)領(lǐng)域，比如工業(yè)資產(chǎn)的狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)測性維護(hù)等廣泛應(yīng)用，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)擁有著先天的優(yōu)勢，是制造行業(yè)不可所缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。NI擁有的優(yōu)勢在于，幾乎所有的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)比如雪浪制造大腦平臺，都可以在NI領(lǐng)先的技術(shù)平臺上找到最佳落腳點。”在不久前結(jié)束的2018雪浪大會 “雪浪制造大腦”分論壇上， NI大中華區(qū)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)/人工智能行業(yè)經(jīng)理郭翹這樣表示。
圖1：郭翹在2018雪浪大會分論壇上講述NI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)布局
邊緣計算不再“邊緣”， NI助力構(gòu)建100ns內(nèi)同步的IIoT系統(tǒng)
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)中，IIoT的“物”、運營技術(shù)(Operational Technology, 以下簡稱OT)以及信息技術(shù)(Information Technology，以下簡稱IT)是基礎(chǔ)組成部分。邊緣計算，則主要圍繞OT與IT端發(fā)力。據(jù)IDC預(yù)計，2018年將有40%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲存，邊緣計算可謂不再“邊緣”，愈發(fā)收到業(yè)界重視。郭翹表示：“實際上，NI是處于OT端的玩家，IT端則是亞馬遜、微軟、阿里、百度等廠商為主流。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算中，NI以開放的平臺與各大主流IT廠商進(jìn)行無縫對接和集成，這是NI的優(yōu)勢。”
圖2：NI眼中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，包含“物”、OT及IT三個部分
測試資產(chǎn)、生產(chǎn)設(shè)備、運營資產(chǎn)以及交通運輸和重型設(shè)備等工業(yè)資產(chǎn)是IIoT系統(tǒng)的重要成分。 對于OT端的NI而言，分布式在線狀態(tài)監(jiān)測及設(shè)備預(yù)測性維護(hù)，是NI在IIoT邊緣計算領(lǐng)域最為關(guān)注的應(yīng)用方向。“基于NI模塊化、開放式平臺的IIoT系統(tǒng)，實現(xiàn)了納秒級分析和控制、采集任意傳感器的數(shù)據(jù)、適用于邊緣計算的硬件以及使用時間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time Sensitive Network，以下簡稱TSN)同步的架構(gòu)。”郭翹表示，“由于使用TSN技術(shù)，實現(xiàn)邊緣節(jié)點高達(dá)100 ns內(nèi)的同步精度不受距離限制，這成為了IIoT系統(tǒng)的一大突破！”
圖3：NI從五大維度賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)OT端
另外，在數(shù)據(jù)管理與分析方面，NI擁有穩(wěn)定、靈活的數(shù)據(jù)采集平臺，搭配分布式系統(tǒng)管理軟件SystemLink，貫穿了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、測試、控制、分析處理的全過程。位于決策端的企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測軟件 NI InsightCM則更傾向旋轉(zhuǎn)機(jī)械的預(yù)測性維護(hù)方案也可與第三方數(shù)據(jù)庫或云平臺相連，進(jìn)而實現(xiàn)系統(tǒng)集群概念。
圖4：NI展示專業(yè)數(shù)據(jù)管理及分析軟件，進(jìn)一步完善IIoT架構(gòu)
值得一提的是，當(dāng)前數(shù)據(jù)在邊緣計算的轉(zhuǎn)化過程中基本上遵循二八原則， 即80%的數(shù)據(jù)尚未得到優(yōu)化利用。“因此，若要提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化率，既需要效率更高、更加智能化的數(shù)據(jù)采集與控制終端，也需要終端設(shè)備具備對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)處理和預(yù)分析的能力，如此才能將傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備變成一個個更加智能化的邊緣計算節(jié)點。” 郭翹說道。
頂尖客戶案例為證，NI推進(jìn)工業(yè)AI與邊緣計算深度融合
眾所周知，工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)是實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)的基礎(chǔ)，也是工業(yè)人工智能(Artificial Intelligence，以下簡稱AI)的關(guān)鍵應(yīng)用之一。但是，當(dāng)前多數(shù)企業(yè)在談?wù)揂I時，都是從自身擅長的模式作為出發(fā)點去探討AI應(yīng)用，這其中尤以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為代表。
“事實上，工業(yè)AI與互聯(lián)網(wǎng)AI天生存在很大的差異，這是工業(yè)AI應(yīng)用、特別是邊緣計算中是不可規(guī)避的問題。”郭翹指出，“很重要的一點在于分析結(jié)果的精度要求上，比如在某知名電商舉辦的大數(shù)據(jù)推薦商品AI算法比賽中，推薦準(zhǔn)確率大于10%就可以拿到冠軍。”但對于工業(yè)應(yīng)用來說，10%的準(zhǔn)確率是絕對不能接受的。工業(yè)AI應(yīng)用必須利用算法告訴企業(yè)主，設(shè)備是否真的壞了需要檢修。若預(yù)測準(zhǔn)確率只有10%，那么采用定期保養(yǎng)與定期維護(hù)的傳統(tǒng)方式反而更為劃算。這已然成為了工業(yè)AI的挑戰(zhàn)。
圖5：NI全力推進(jìn)人工智能與邊緣計算深度融合
因此，NI正持續(xù)不斷地推出針對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的軟件產(chǎn)品，包括數(shù)據(jù)收集、特征提取和降維、模型訓(xùn)練與模型驗證等AI工具，幫助客戶加速從原始數(shù)據(jù)提取出有價值的信息，并部署模型至邊緣計算一側(cè)。憑借強(qiáng)大邊緣計算能力的開放平臺，NI正面向客戶提供工業(yè)大數(shù)據(jù)的完整解決方案。
作為美國最大的發(fā)電控股公司，NI客戶——杜克能源具備火電、風(fēng)電、核電等多樣化能源組合，但廠房老化、發(fā)電廠運行效率低下、預(yù)測性維護(hù)能力不足等是該公司面臨的重大挑戰(zhàn)。郭翹說道：“在部署NI方案之前，杜克能源已有的預(yù)測性維護(hù)措施中80%用于數(shù)據(jù)采集，僅20%用于分析，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法提供準(zhǔn)確結(jié)果。” 于是，杜克能源選擇與NI深度合作，在基于NI InsightCM和CompactRIO方案的基礎(chǔ)上，從預(yù)測性維護(hù)和設(shè)備加強(qiáng)管理等維度入手，實現(xiàn)了60個以上電廠的智能監(jiān)測。截至2017年，NI已幫助杜克能源預(yù)測到的故障損失折合現(xiàn)金約為3,000萬美元，遠(yuǎn)高于項目成本。
圖6：NI 為杜克能源提供智慧電廠的IIoT架構(gòu)
“類似的例子還包括了中廣核應(yīng)急柴油機(jī)檢測系統(tǒng)、中車青島四方車輛PHM系統(tǒng)等。”郭翹說道，“NI的平臺除了穩(wěn)定之外，還可以提供盡可能高的靈活性，幫助客戶根據(jù)實際需求進(jìn)行二次開發(fā)，打造智能化、可定制化的方案，這是很多競爭對手無法實現(xiàn)的。”
覆蓋產(chǎn)學(xué)研多維布局，NI與合作伙伴共營生態(tài)
“雪浪制造大腦”僅僅是NI深耕中國制造產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)布局的一個例子。除了產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作，NI更提出了“培養(yǎng)下一代卓越工程師”的劃時代院校教育主旨，與全球超過上千所院校建立合作，如NI與西安電子科技大學(xué)合作，致力于戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)微電子半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的人才培養(yǎng)；以及與常熟理工共同探索教學(xué)實踐，培養(yǎng)應(yīng)用型人才等。
圖7：與合作伙伴共營生態(tài)，NI 致力于全產(chǎn)業(yè)鏈的工程創(chuàng)新
郭翹總結(jié)說：“產(chǎn)學(xué)研是NI長期貫徹的一個方針，這是NI不斷提升產(chǎn)品研發(fā)，以及打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要舉措。”一方面，作為工業(yè)領(lǐng)域超過40年的玩家，NI正持續(xù)不斷地針對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和人工智能推出更好的解決方案，來幫助各行各業(yè)從原始數(shù)據(jù)獲取分析出發(fā)，到完成整個工業(yè)互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)的鏈路。另一方面， NI提供的生態(tài)不是一個封閉的生態(tài)，NI不追求做行業(yè)里的唯一玩家，更期待和上下游共同打造更完善的生態(tài)圈，將人工智能技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用落地，推動整個產(chǎn)業(yè)的突破與創(chuàng)新。
關(guān)于NI?
?NI以軟件為中心的平臺集成了模塊化硬件和龐大的生態(tài)系統(tǒng)，助力工程師和科學(xué)家應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。? 這一久經(jīng)驗證的方法可讓用戶完全自主地定義所需的一切來加速測試測量和控制應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計。 NI解決方案可幫助用戶構(gòu)建超出預(yù)期的高性能系統(tǒng)，快速適應(yīng)需求的變化，最終改善我們的生活。
關(guān)于雪浪制造大腦
雪浪制造大腦是由無錫雪浪數(shù)制科技有限公司傾力打造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，無錫雪浪數(shù)制科技有限公司致力于建設(shè)國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、打造自主可控的工業(yè)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)。核心團(tuán)隊來自阿里云，創(chuàng)始人為前阿里云ET工業(yè)大腦負(fù)責(zé)人。通過實現(xiàn)對工業(yè)人、機(jī)、料、法、環(huán)全體系數(shù)據(jù)的全面采集、處理、存儲、打通，提供以真實需求場景為導(dǎo)向的大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)產(chǎn)品，從解決工業(yè)實際應(yīng)用問題、發(fā)揮數(shù)據(jù)智能實際應(yīng)用價值的角度，幫助工業(yè)領(lǐng)域客戶，在“供”、“研”、“產(chǎn)”、“銷”鏈路上實現(xiàn)數(shù)字化的全面快速轉(zhuǎn)型，從產(chǎn)品、產(chǎn)線到產(chǎn)業(yè)鏈全方位的升級。于此同時，為開發(fā)者提供友好、方便的開放開發(fā)平臺，不斷開發(fā)出多樣化、新型國產(chǎn)工業(yè)軟件。