物联网驱动制造业革新

物联网在消费、商业、工业、制造、医疗、农业、采矿、石油天然气、能源、交通、智慧城市、智能家居、公用事业等领域有着广泛的应用。

物联网在制造业中的优势包括：

• 通过提升整体运营效率和安全来降低成本。工厂、医院和智能建筑等设施内许多作的表现可以通过物联网实时查看，帮助在问题发生前预测，从而及时实施解决方案，如气体或漏水检测。

• 实时远程监控作，包括液位、工艺进展及其他重要参数，如温度、距离、湿度、振动等。此外，供应链和内部库存的实时跟踪有助于管理易腐商品，例如连锁超市。

• 大数据和分析，使得进一步分析能够精细调整运营结构，包括人力资源、网络安全改进、痛点识别和投资回报率提升。

几乎所有利用数据和智能的行业或运营都能从物联网中受益。然而，制造业是一个拥有最显著优势的行业。

物联网对现代制造业影响最大的地方

根据物联网分析，制造业主导了物联网的普及，前27个应用场景中有10个属于该领域。关键应用包括流程自动化、质量控制与管理、能源监控和实时库存管理——这些都提升了效率，提升了安全性，优化了运营。

虽然物联网为制造业带来了诸多好处，但其实际影响可归纳为三个方面：生产效率、质量控制和成本降低。

除了自动化，生产效率还可以通过物联网设备进一步提升生产效率，这些设备能够从生产线收集数据，帮助制造商识别瓶颈并优化流程以提升效率。实时跟踪供应链和货物可最大限度地减少延误，从而提升仓库管理效率。此外，整个过程可以优化以实现高效能源利用。

在质量控制方面，物联网传感器可用于检测进货检查和生产中的缺陷，减少浪费。例如，可以安装智能3D摄像头监控软饮料瓶装水过程，确保液体液位稳定。在流程早期发现问题，如温度或压力波动，有助于保持标准一致，减少重做和召回的需求。这最终带来了更高的产品质量和更高的客户满意度。

预测性维护通过使用先进传感器持续监控设备运行，在确保生产不间断方面发挥着关键作用。这些传感器能检测异常和偏离规格，使得在故障发生前进行主动维护。通过利用机器数据，预测性维护预见潜在问题，避免昂贵的停机，延长关键设备的使用寿命。这种方法提升了运营效率，降低了长期成本，并通过消除意外故障提升了安全性。此外，优化维护排程和备件处理，确保生产顺利运行且不受干扰。整体成本可以降低。

现代制造业确实是一个复杂的互联流程生态系统。从自动化到绩效监控，每一步都旨在提升效率、精度和可扩展性。人工智能、物联网和机器人等先进技术改变了行业，使企业能够优化物料搬运和资源规划，同时保持严格的质量标准。

物联网在制造业中的标准化

世界经济论坛在推动工业4.0方面发挥了重要作用。该理念旨在通过整合数字技术、无线连接、自动化和劳动力来提升生产力。这一理念已成为大多数企业所接受的全球性重大运动。

工业4.0代表了智能、互联和自主制造的大胆愿景——这场转型进展不均。尽管许多工厂利用物联网设备、实时分析和人工智能驱动系统，但实现广泛采用的道路仍面临挑战。其中最显著的挑战之一是统一分散的数据源，如物联网平台、制造执行系统（MES）和PLM系统。没有标准化的数据模型，大量精力用于清理和准备数据，导致有意义分析的时间减少。这一障碍阻碍了机器学习和人工智能项目的可扩展性和影响力。应对这些挑战需要创新方法，例如集成平台，结合物联网、MES和数据管理，并结合由Critical Manufacturing开发的强大通用数据模型。Critical Manufacturing首席执行官兼联合创始人Francisco Almada Lobo表示，工业4.0的核心技术仍在不断成熟，但其全部潜力仍依赖于解决数据集成、基础设施和互作性的关键问题。

过去，许多行业标准机构曾尝试建立物联网的国际标准。如今，两个标准化机构正在崛起，分别是LoRa联盟和Wi-SUN联盟。LoRa联盟和Wi-SUN技术在推动物联网互联在各行业中发挥了重要作用。LoRa联盟成立于2015年，目前拥有350名成员，在智能农业、城市、家庭、工业物联网、交通、医疗和公用事业等领域具有特别影响力，为多样化应用提供远程低功耗解决方案。Wi-SUN 技术基于 IEEE 802.15.4g 无线标准，最初专注于智慧城市和公用事业。随着时间推移，它将业务范围扩展到更广泛的物联网网络和应用领域。Wi-SUN联盟成立于2012年，目前拥有约300家会员公司。两者都制定了国际标准和认证项目，确保各自生态系统中的可靠性和互作性。此外，其他标准机构也服务于更细分市场，满足特定技术需求。

物联网在制造业中的应用挑战

在制造业中实施物联网带来了诸多优势，但也伴随着必须解决的显著挑战。一个关键担忧是安全风险的增加，因为任何连接到远程设备的系统都更容易受到网络攻击。有效的网络安全措施和恢复策略必须融入系统设计，以减轻潜在威胁。此外，物联网系统的复杂度也取决于工厂规模和连接节点数量。系统设计必须仔细评估互作性、带宽和延迟，以确保通信顺畅高效。此外，成功的物联网实施需要大量初期投资和细致规划。无缝集成依赖于高层战略规划，以确保长期的可扩展性，而功耗因素则在制造安装成本的决定中起着关键作用。主动应对这些挑战对于最大化物联网在工业运营中的效益至关重要。

物联网在制造业中的物联网实施常常受到实际挑战的阻碍，其中最主要的因素包括与遗留系统的整合、技能差距、高额前期投资以及网络安全风险，“物联网分析公司工业自动化首席分析师阿南德·塔帕里亚表示。“例如，许多工厂仍然依赖几十年前的设备，这些设备从未为物联网连接设计，或者软件系统基于过时且僵化的架构。解决这些障碍需要分阶段、协作的方式，汇聚各部门和IT部门的利益相关者，精心挑选供应商和合作伙伴，战略性投资于劳动力培训，并高度重视互作性标准和稳健的安全框架。”

为了支持物联网在制造业的普及，像Arm和西门子这样的公司提供了简化流程的宝贵工具。

Arm计算平台支持了边缘微控制器和处理器的先进人工智能能力。这些技术支持实时任务，如物体检测、异常检测和预测分析，同时保持低功耗和热效率。Arm物联网业务线市场推广总监Michaela Hammond表示，通过直接在边缘设备上处理AI工作负载，组织可以减少延迟、带宽使用和对集中式基础设施的依赖。“例如，配备Arm Cortex-A处理器的智能摄像头可以即时运行计算机视觉算法，检测生产线上的缺陷，提升效率。边缘人工智能还通过限制数据传输、降低网络风险和提升受监管行业的合规性来增强安全性。此外，去中心化的计算资源提升了可扩展性，简化了部署流程，降低了基础设施成本，使边缘人工智能成为高速制造和企业运营的实用解决方案。”

西门子数字工业软件Insights Hub数据驱动制造产品管理负责人Alexander Epple表示：“持续改进的基础是可靠的生产绩效监测。”“Insights Hub Monitor和Insights Hub OEE使制造商能够跟踪设备状况和整体效能，确保生产资产的最佳利用。当生产损失发生时，挑战在于恢复效率。Insights Hub提供了多种工具来应对这一问题。其中一款AI驱动的解决方案Insights Hub质量预测，提供生产期间零件质量的实时预测。这使制造商能够快速应对质量下降，提高良率同时降低复工成本。它还通过识别不太可能达到质量标准的零件，防止生产瓶颈，避免影响运营。”

展望

物联网在制造业中的前景极为乐观，持续的进步使智能工厂变得更加高效和高效。据《财富商业洞察》预测，物联网制造业市场规模将从2024年的1165.2亿美元扩展到2032年的6739.5亿美元，复合年增长率为24.5%。

物联网在制造业的未来将带来变革，得益于机器人技术、大数据分析、机器学习和人工智能的整合。随着制造商拥抱工业4.0，智能工厂的兴起将提升自动化、运营效率和实时决策能力。物联网支持的解决方案，如预测性维护、资产跟踪、供应链优化和劳动力管理，将确保减少停机时间和简化生产。边缘计算将在实现更快的数据处理方面发挥关键作用，使制造商能够以最小延迟实现更复杂的应用。

然而，随着物联网普及的增长，网络安全挑战仍将成为关键问题。保护联网设备和工业网络需要强大的防御机制，以保护敏感数据并防止运营中断。尽管面临这些挑战，物联网、人工智能和自动化的协同将重新定义制造业，打造一个高效、敏捷且数据驱动的行业，以创新和适应力为核心。那些成功驾驭这些技术进步的人将获得竞争优势，推动智能和可持续制造的未来。

“物联网正在迅速转型，以满足充满活力的未来需求，”LoRa联盟董事会主席兼Semtech洛拉生态系统高级总监奥利维耶·博雅尔表示。“随着低功耗边缘计算的出现，这一领域正变得更智能、更高效，这种技术提升了数据合规性，并加快了对创新传感器技术的异常响应，这些技术优化了数据分类并解决了隐私问题。人工智能和机器学习持续重新定义数据分析，提供无与伦比的洞察和价值。多重连接集成提升了可靠性并支持协作方案，为利用LoRa的实时定位服务等开创性应用铺平了道路。传感器微型化、能量采集和强化安全协议的进步正在开启新领域，降低运营成本。这些趋势共同塑造了一个可持续且互联互通的物联网生态系统，效率、可靠性与隐私在其中融合。”