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高水平工业连接,智能制造的数字基石

时间:2021-07-20 作者:邵乐峰 阅读:
为了进一步了解最新连接趋势对数字化转型的影响,Analog Devices日前委托Forrester Consulting对工业现代化,尤其是工业网络的现状进行了评估,包括提供更及时的数据、见解和决策能力。
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在该主题的调研过程中,Forrester按照企业数字化转型的成熟度(低、中、高水平),对312位在各自组织内负责制定工业连接战略的资深制造业领导者进行了分组调研,总体来看: 

  • 低成熟度公司正寻求可以依赖的连接洞察力,然而,53%的这些组织拥有无法与其他资产通信的传统设备。
  • 中成熟度公司在提高网络可靠性和保护工业数据方面更有信心。然而,他们仍在寻找成为数字化优先组织的方法。
  • 高成熟度公司正在采用灵活制造,因为约一半的受访者有能力处理小批量、快速重新配置和定制产品。

之所以要特别聚焦工业连接,ADI的看法是,一方面,先进及高水平的工业连接是制造业数字化转型的基石,是确保将大量工业数据转化为洞察力和决断力,最终实现更好的业务产出和行业颠覆的根本保证。在新一代工业连接的加持下,资产和技术将通过连接形成一个高效、有弹性且灵活的生态系统,可以轻松适应独特的制造需求并兼顾未来趋势。

而另一方面,企业如果要想真正实现互联,则必须满足三个条件:第一,更高水平的信息技术(IT)或企业基础设施必须与厂区的控制网络融合;第二,厂区中现有的各种网络或生产单位必须协同共存,支持交互操作;第三,需要在整个工艺环境中实现无缝、安全的连接,从工艺终端一直到企业云。

新兴技术投资优先级

研究报告显示,85%的高成熟度公司认为工业物联网(IIoT)技术目前支持工厂的许多方面。相比之下,中成熟度公司的比例为66%,低成熟度公司仅为17%。对于大多数中成熟度和高成熟度公司而言,投资有线(如工业以太网)和无线(如5G)连接是关键优先事项。而低成熟度公司尽管也表示IIoT是首要技术投资重点,但挑战在于进度较为缓慢。

利用互联资产中蕴含的见解进行基于云的分析(77%)和实时监控设备与生产率(76%),是高成熟度工业领导者的关键投资重点。此外,大多数高成熟度公司还尝试加大对增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、人工智能(AI)和机器学习(ML)的投资。Forrester预测,新冠肺炎疫情时代上述关键新兴技术的加速发展将成为2021年及以后的持续适应性创新。

现有基础设施现代化改造过程艰难

投资新兴技术是关键优先事项,这点丝毫不用怀疑。但在调研中,制造商表示对其现有基础设施进行现代化改造可能很艰难,主要痛点来自以下三方面:

  • 计划外停机代价高昂

53%的低成熟度公司表示每周至少经历一次计划外停机,负面影响中他们最关心生产损失。但这种情况在中、高成熟度公司中较少发生,他们也看得更加长远一些,更多关注的是高额的库存持有成本和客户满意度降低。

  • 传统系统和网络无法支持现代数字化业务

53%的低成熟度公司承认自己的传统设备根本无法与其他资产通信;49%的低成熟度公司和28%的中成熟度公司则表示,由于死区和/或带宽不足,使得无线自动化和远程监控具有挑战性。

  • 缺少专业知识减缓了网络改进工作的速度

在低成熟度公司中,47%的公司认为他们缺少内部专业知识,不了解应该投资哪些连接技术;54%的公司表示,由于缺少先进的网络安全战略,公司的业务、客户和员工处于风险之中。而中、高成熟度公司面临的首要挑战,是在考虑实施5G时,由于5G设备制造商对标准的解读不一致,导致许多安全领导者在实施时遇到困难。

选择正确的工业连接合作伙伴至关重要

相比技术,人才更为重要。各个成熟度级别的制造商都同意,投资正确的内部人才和外部合作伙伴组合对其成功实现数字化转型至关重要。因此,成熟度的不同,使得制造商的需求也截然不同:低成熟度公司寻找端到端合作伙伴来塑造技术投资,并为其自动化和网络改进工作提供指导;工业自动化和网络专业知识对中成熟度公司最为重要,但他们也寻找合作伙伴来指导其战略和发展规划;高成熟度公司了解部署5G的ROI,但在扩展时遇到困难,所以更重视在指导工业转型方面具有成功经验的战略合作伙伴。

未来的工厂需要无缝连接

尽管99%高成熟度公司的领导者同意(其中50%强烈同意)投资工业连接至关重要,但同时认为仅依靠无线网络是远远不够的,混合连接状态将是大多数行业的数字化转型现实。这意味着,大多数制造业工厂将继续依赖有线和无线网络,在先进的IIoT和其他技术中及时可靠地实现不同网络技术的无缝连接。

以5G连接为例,许多制造商转向5G,一是因为5G承诺提供大规模连接并真正推动万物互联;二是由于5G提高了网络可靠性,制造商能够更好地利用其现有云基础设施,并在此基础上得到更多、更先进的IIoT用例。此外,大多数高成熟度(66%)和中成熟度(54%)公司期望获得网络可靠性改善所带来的安全优势。

有线网络方面,不同于日常的“网”,工业互联网对延时非常敏感、需要兼容多种协议、恶劣的干扰环境以及>99.999% 的数据可靠性,才能加速制造业从信息化时代走向智能化时代。而基于工业以太网的融合网络则能够带来诸多好处,包括:简化网络架构、通过移除网关降低成本、消除硬连线连接、系统改进优化、增加正常运行时间等,这也使得工业以太网近来成为了制造业的热门词汇。

新标准的批准实施将加速实现这种期待已久的过渡。对于更高性能连接网络的需求,以及OT和IT系统之间更高程度的集成都在推动这一进程。TSN是加速实施融合网络的基础,与10BASE-T1L结合使用可实现无缝终端-云连接。这种迁移一蹴而就,但其潜在的好处非常诱人,因此其普及速度可能会超过标准行业规范。

因此,为了确保在工业应用中可靠交付时间关键型数据,实现无缝连接和高效运行,ADI提供了从包括终端设备各种传感器和信号调理电路在内的前端检测,到后续的测量、数据解析,以及微处理器、DSP为基础的边缘计算和工业以太网连接技术,覆盖完整的信号链。

ADI提供边缘至云端的无缝、安全连接技术

结语:

工业4.0的优势就是能够充分利用不断增加的数据做出更好的决策。在整个自动化系统中,智能、互联的自动化环境需要通过有线/无线网络将系统、机器、机器人等连接在一起,以创建和共享信息,并进行传输。这些机器采用的通信方式以及部署的工厂通信网络是企业的核心,也是推动实现工业4.0的关键。

而为应对日益增长的数据量,网络技术以及制造工艺流程和方法都必须不断改进。作为全球最知名的高性能模拟芯片厂商,通过运用在测量、解读、连接方面的先进技术来感知、采集和传送数据,并最终在数字化浪潮中搭建起连接数字世界和物理世界的桥梁,将是ADI今后最重要的使命。

 

完整版本《无缝连接推动工业创新》白皮书,可点击以下链接或扫描文末二维码免费下载。

https://www.analog.com/cn/landing-pages/001/forester-seamless-connectivity-form.html 

 

 

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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