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第三章 软件定义企业新模式

第六节 工业物联网在工程机械行业应用趋势探讨

徐工信息技术股份有限公司技术总监 郭辉
 

        在 “互联网+”、《中国制造2025》等国家产业转型与升级政策的推动和引导下,物联网连续两次被国家写入十二五、十三五战略发展规划,制造业纷纷借助物联网技术与应用进行产品智能化提升,开启制造型企业向服务型企业转型之路。江苏徐工信息技术股份有限公司(简称“徐工信息”)积极探索物联网领域的技术与应用解决方案,持续打造基于大数据分析与挖掘的新型竞争优势,充分挖掘工业物联网的新力量,抢占产品智能化提升的制高点,为更多的机械设备插上智能化翅膀。

1 工业物联网≠工业互联网

        近几年来,我国工业物联网以年增长20%的比例保持快速增长,已经成为全球物联网市场增长最快的国家,未来15年,我国工业物联网将产生1.8万亿美元经济增长,极具发展空间。
        最近,很多企业推出了基于自身经验和产业理念的物联网概念,如工业物联网、工业互联网、智能物联网等,这些概念的提出除了自身转型与升级和行业竞争目的之外,还注入了各自的产业思考和规划,总体对比而言,有共性,也有差异。
        以笔者从业经验和积累来看,工业互联网与工业物联网的区别主要在于互联网与物联网的区别,两者区别大致如下:
        互联网,即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术手段互相联系起来的结果,解决人与人之间互联互通问题,人们可以在互联网上获取新闻、发布评论、采购产品、购买服务等,但是需要有人提供平台,并收集、整理、展示这些信息,人们所享受的便捷服务需要别人做大量的工作才能完成,并难以动态地了解其变化。
        物联网定义为通过各种信息传感设备,如射频识别(RFID)技术、全球卫星定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要连接、监控、互动的物体或过程状态信息,包含其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种基础信息,通过互联网形成相互交互的、可识别的、可共享的网络,其目的是实现物与物、人与物在网络上的连接,识别、管理和控制等。
        这有两层意思:第一,物联网的通讯渠道仍然是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展到传感层的网络;第二,其用户的端到端延伸和扩展到任何物体与物体之间,人与物体之间。
        互联网最早的是固定的连接线,离开了连接线不可能进入网络。后来,随着移动通讯的发展,出现了移动互联网。但不论移动的还是固定的互联网,都是人和人相连。物联网的物与物、人和物相连,简称万物互联,这种情况下,我们也把互联网叫做物联网。
        事实上,当前,物联网的应用已经十分广泛,遍及公共安全、交通管理、军事国防、环境保护、能源电力、工业监测、物流管理、医疗健康、智能家居等多个领域。

2 定义首个工业物联网大数据平台

        首个工业物联网大数据平台是由徐工信息基于自身73载服务于制造业的经验,采用云计算、大数据分析与挖掘技术,面向不同行业的应用需求,自主设计研发的,支持泛接入的,具有百万级并发支撑的、千万级入网支持的、亿级信息处理能力的,国内首个工业物联网大数据平台,可以提供工业云跨行业应用、大数据引擎、客户轻应用以及第三系统数据共享等。辅助制造业构建基于物联网的生态价值链,探索全方位、全流程的服务型制造业新模式。

首个工业物联网大数据平台架构图

图1 首个工业物联网大数据平台架构图

        首个工业物联网大数据平台提供基于数据信息技术的泛接入支撑,具有以下特征:
        1)传输高效、安全可靠
        为不同类型设备提供高效的数据传输服务,支持不同类型的数据传输方式,并在现场层、协议层、工业云中心层均进行了加密设置,设置滚动加密算法,保证了信息传输的安全和可靠。
        2)统一接入、分类解析
        针对不同类型的信息终端,支持泛接入式服务,按照规范的通信协议进行数据传输,针对特殊设备,进行分类处理。
        3)数据汇集、集中管控
        对海量数据进行汇集、清洗、分类、解析和存储,针对数据的不同来源进行集中管控,并根据不同应用范围进行不同层级的应用。
        4)云端服务、应用丰富
        平台支持基于云的管理和服务,针对大量的、不同种类和层次的数据,进行分类处理和优化,平台提供多种云端服务以及多种类别、多种渠道的PaaS服务和应用。
        5)平台开发、生态共享
        平台致力于打造生态组织,致力于数据信息的开放和共享,支持第三方数据接入,提供对外基础数据和应用数据的接口;针对客户应用,提供客户数据和客户应用接入,支持不同形式、不同种类的共享和连接。

3 工业物联网在工程机械行业新应用

        工业物联网在工程机械行业历经10多年的发展,在基本解决了实时定位、轨迹回放和远程控制等功能基础上,各大厂商把关注重点投向了基于云计算的物联网应用,尝试借助GPS/BDS、云计算、CAN总线、无线射频识别(RFID)等物联网技术与应用不断拓展和覆盖其研发设计、库存物流、市场营销、售后服务等流程,愈发体现互联网与制造业双向融合和渗透的特点,纷纷探索工业物联网新应用、新模式,充分释放互联网+行业新力量。
        从我们多年的实践经验看,当前工业物联网在工程机械行业的新应用主要集中在以下几个方面:
  • 数字化研发设计
        随着工程机械行业市场竞争的日趋激烈,各个厂家都加快了产品的推陈出新速度,努力打造各自品牌的差异化功能和服务,在产品研发设计方面,改变之前产品研发设计的扫大街、爬高楼、发传单式的粗放型信息收集方式,借助工业物联网可以对样机产品的功能和性能做长期的、全面的跟踪与验证,可以快速的、实时的对样机产品收集试验数据信息,回传到数据中心,通过大数据分析,统计出不同设备类型基于时间、地域、道路、季节、经济情况、项目规模等因素的,最佳行驶、油耗、作业和负载等数据信息,为精准研发设计提供数据参考,不断实现产品研发的新应用,打造新价值。
  • 库存和物流管理
        基于GPS/BDS、RFID、WSN、CC、SAP等物联网技术与应用,可以把分布在全球各地的设备库、配件库互联互通,并根据需要快速的生成库存闲置状态及数量、设备和配件库存数量、驻留时长等统计表,一方面向市场部、服务部提供设备和配件的实时库存信息,另外一方面对接生产计划室,及时调整生产计划,避免不必要库存积压,达到最大化的利用库存规模经济的效果,可以帮助各个主机厂、代理商、售后服务商降低库存运营成本。
        另外,工程机械设备一般采用托运和自运的方式交付,各大主机厂家普遍采用委托给第三方物流公司的方式进行运输,工业物联网通过对设备运输起止地点和时间、运输的高速和国道里程、油耗情况、停靠地点及驻留时长、报警信息等的存储、分析、展示,可以及时发现运输异常情况,降低运输故障率,提升及时交付率;统计物流里程明细,为物流结算提供报表明细,节约物流成本,实现物流端到端的、可视化监控与管理。
  • 资产安全
        处于信用按揭期的设备资产,无论生产厂家、代理商,还是最终用户,大家都非常关心设备的安全问题。基于定位、轨迹回放、围栏设置、远程控制等物联网功能支撑,结合设备累计工作时间、油耗、利用率、移动频次及距离、故障频次等信息,可以实现融资租赁设备回款风险预警。
        针对融资租赁回款违约的设备,实现多级别的、智能化的、批量的、自动的远程锁车和解锁,有效保障设备资产安全。
  • 精准营销
        在买方市场环境下,任何一个制造业的市场营销都是一个不可逾越的、必须面对的门槛,《资本论》中所讲,资本实现惊险跳跃的桥梁就是营销,营销可以让资本增值。基于GPS/BDS、CAN、传感器等物联网技术与应用,实时获取设备运营情况,实施累计工作时间、累计方量、累计油耗等信息的统计和分析,一方面,可以及时有效的反应出整体设备运营情况,预测宏观政策影响,为营销战略的制定与调整提供参考;另外一个方面,可以快速发现利用情况比较好的设备及其关联客户,进行重点跟踪,结合客户按揭回款情况及成套设备施工配比模型,锁定客户所需设备类型,实现精准营销。
  • 智能售后
        根据远程故障诊断技术、GPS/BDS、CAN、CC、BLE等物联网技术与应用,通过采集、存储、展示分布在世界各地的设备异常信息,结合故障诊断规则和预防性维护模型,可以快速、便捷的判断设备的故障类型、故障等级,为售后服务快速的备件,依据就近、就快、适合的原则,寻找服务车和服务工程师,进行自动的精准派单,为现场维修提供支持,帮助客户提升设备的无故障时长,缩短故障发生时的等待时间,降低因故障问题导致损失,提升客户忠诚度和信任度,提升售后配件销售额。
        同时,也可以改善当前工程机械售后配件生产、供应和服务的无序竞争局面,提升配件质量,辅助配件供给和售后服务市场趋向良性发展。
  • 产品智能
        辅助提升设备智能化,提升施工现场的精细化作业水平,提升设备操作的安全性,提升机群协同的施工质量和效率。工程机械其价值的本质在于协助人类进行方便的、安全的、智能的施工,并盈利,应如《变形金刚》里的擎天柱一样,具备自主机动、异常判断、精准施工、协同作业、故障自诊断与恢复等能力,产品越智能,经济性越好,竞争力就越强,某种意义上讲,产品智能水平提升也代表着一个企业、国家的制造业水平。
        产品智能化主要表现在单机设备智能化和机群协同作业智能化。
        单机设备智能化表现在单个设备作业操控的简单化、远程化,一旦设备遇到故障之后可以便捷的进行自我故障恢复或借助远程升级手段实现故障恢复。
        机群作业智能化主要表现在不同设备类型之间,相互之间信息读取、交互、共享,实现不同设备类型协同施工,提升作业效率,降低作业强度,降低作业风险等。
  • 移动应用
        通过移动互联技术,基于手机APP的移动管理应用,可以整合客户碎片时间,实现随时随地获取设备位置、工况、报警、故障、作业、服务等信息,并方便其随时下单购买及评论,辅助提升售后市场空间,提升客户的满意度和忠诚度。

4 工业物联网在工程机械行业发展趋势

        工业物联网在工程机械行业发展呈现六大趋势:
        第一,车载电控一体化,物联网信息终端与控制器、仪表、诊断仪、传感器等深度的、松耦合的一体化集成,解决数据共享,数据完整性,强化产品智能化和稳定性,既满足车载电控系统一体化功能提升和降本增效的需求,又满足出口、军口采购灵活配置的需求。
        第二,设备本地互联互通,基于BLE、ZigBee、WiFi、NB-IOT、5G等物联网技术与应用,强化设备本地快速、敏捷感知,强化人机交互,强化本地协同通讯,强化本地化大数据传输与分析等,为不同设备类型数据共享、协同施工奠定基础。
        第三,虚拟现实,采用AR、VR等物联网技术与应用,解决设备在线体验、强化设备感知,提供设备操作技能培训,虚拟与现实互联解决智能作业、无人驾驶等问题,降低劳动强度,提升作业安全性。
        第四,产品智能化,强化故障自判断、远程辅助故障诊断,故障自恢复能力,强化施工现场的精细化、精准化、无人化能力,实现高效率和高质量的施工。
        第五,协同作业,基于WSN、差分基站、视频、WIFI、NB-IOT等物联网技术与应用,实现不同设备和多设备类型之间的精准协同作业,节能降耗,保障效益的最大化。
        第六,全球化管控,在全球化发展过程中,基于沃达丰、挪威电信、卫星通讯、CC等物联网技术与应用,解决信息终端当地入网认证问题、基础数据信息采集与传输问题、云端数据分析问题,实现对海外分布设备监控与服务,拓展海外市场空间,进而形成全球一体化管控能力。

5 工业物联网在工程机械行业价值分析

        工业物联网带给工程机械行业更多创新空间,也是传统制造业转型与升级的主要工具之一。
        工业物联网将为工程机械行业带来更多的技术研究创新。传统制造业转型与升级需要更多的、更先进的、更经济的物联网技术与应用,从而推动更多的基础物联网技术研究创新。
        工业物联网将带来更多的产品研发创新。改变之前工程机械客户回访、问卷调研、产品型谱设计等规则,以基础数据分析报表支撑型谱科学完善,以分析数据支持产品功能改进和创新,将有更多的、更有竞争力的产品问世。
        工业物联网将带来更多的模式改变。改变之前以销售新设备获利为主的单一商务模式,逐步转向后市场拓展和获利为主题的复合商务模式。在服务模式方面,改变之前分散的、被动的、人工的售后服务模式,逐步转变为一体化、主动的、智能化的售后服务新模式。
        工业物联网将带来更多的客户现场管理模式创新。基于物联网技术与应用,可以快速的、精准的辅助客户现场精细化管理,实现智能化施工、无人化施工,有效降低人为参与程度,提升安全保障能力。
        工业物联网将带来大规模工业生产向个性化定制转型。基于大数据分析的客户需求个性化定制模式,可以提升产品竞争力,拓展产品利润空间。
        伴随着物联网产业的迅猛发展以及互联网+的浪潮迭起,工业物联网在工程机械行业的应用已经由简单的监控,转变为实现产品全生命周期数据信息收集与交互的桥头堡,为制造业新应用、新模式的构建奠定基础,其生命周期必将伴随设备本身,不断拓展商务增值。根据埃森哲研究报告显示,2030年,工业物联网可以为全球创造14.2万亿美元的经济增长。可以看出工业物联网未来将产生巨大的市场,前程一片光明。
 
        (本文引自《中国工业评论》, 2017 (4) :52-58)