工业4.0与物联网白皮书

IBMAnalyticsIBM的观点机整合和大数据分析还很少。个别有远见的公司也是刚刚起步开展这种类弥补自己在另一方面的能力和经验都不是短期能够做到的，必将减慢企业迈向工业4.0的步伐。在IT能力方面，实现工业4.0所需的核心能力包括大数工业4.0转型是一个渐进的过程，试错和积累不可避免。所以我们认为，工业企业不能等到完美方案出现后再开始，也不必追求大而全，关键是找到重要的是要有一个统一、开放和可扩展的架构设计，使后续渐进的深入和延伸有一个强大的平台持续地提供支撑，从而能够很好地走过工业4.0转型的历程。最后一点，非常重要。我们常常会被问到，今天好多企业连工业3.0甚都还没做到呢，怎么去做工业4.0？确实，工业4.0还处在探索阶段，还未达选择适合的切入点和实施方法。企业2.0、3.0的功课，该补的要继续补，该正如我们上面所说，工业4.0需要跨界的合作与创新。IBM始终以开放的心工业4.0在全球尚处于探索阶段，中国的企业有弯道超车的机会工业4.0需要IT业与制造业跨今天的市场和需求更多还处在3.0甚至更早的阶段，需要继与布局已经刻不容缓未来3年的发展，将会决定未来的工业互联网当作未来的国家—陈黎明IBM大中华区董事长链国际主导地位突出的制造业是国民经济持续发展和繁荣以及国家安全的基础。德国于2013年在汉诺威工业博览会上提出“工业4.0”的概念。预计投资2优势地位。美国则于2012年发布先进制造业国家战略计划，于2014年提出“工业互联企业或组织加入该联盟。标准化体系下的制造业转型升级的竞赛。 入工业1.0时代；电力的出现推动规模化生产，从此工业进入2.0时代；信息“将物联网和互联业务引入到工业生产环境的努力正在引导第4.0是在个性化智能产品的需求驱使下，并在以物联网、大数据等新技术的 Degreeofcomplexity工业2.0电力工业2.0电力规模化工业1.0蒸汽机械化工业3.0信息化自动化物联网智慧化Firstconveyorbelt,CincinnatiFirstmechanicalFirstconveyorbelt,CincinnatiFirstmechanicalloom,1784logiccontroller(PLC)Modicon084.1969slaugherhouse,1870端到端价值链的数字化整合品，而云端相关价值链各企业的制造与业务能力都以API的方式发布，使得快速柔性组合与安全调度执行成为可能，最大化发挥生态系统的设计、制随着我们周围越来越多的设备熟悉的许多实体产品将会转变被机器与机器之间的交互所取出现。工业产品经历了从传统产品（包括机械与电气部分到智能产品（增加了成部分。从特斯拉的成功可以看出工业4.0产品是工业化与信息化深度融合四大业务挑战五大管理要求而支撑以上挑战与要求的手段，除了完善互联机器自动化(ConnectedMachineAutomation)及制造执行系统（MES）之外，还需配合大数据分智慧工厂影响延伸至相关价值链的各个方面智慧工厂影响延伸至相关价值链的各个方面全球许多标杆企业早已制定工业4.0的变革战略，常见的工业4.0转型变革战略实施路线图包括如下三个阶段。工厂内系统、设备与机器间在物联网的基础上互联互通。逐步达到全企业实现企业全方位供应链的互联互通。包含上游所有各级供应商的相关系统物联网支撑下的工业4.0变革，为企业带来全面的业务价值与能力提升•工业4.0转型途径(Industry4.0Approaches)—工业4.0转型途径泛指公司管理文化的升级与改变。要以务实、严谨的管理态度，科学及数据分析•构建新的生态系统—全面C2M的环境建设，新的生态系统的搭建，为企业创新提供新的业务环境。此时企业凭借新的能力、新的市场环境（包含关键支柱业务价值关键支柱业务价值工业4.0转型途径工业4.0转型途径Industry4.0*Approaches你的业务优化生产运营新的生态系统与合作模式NewEcosystems物联网InternetofThings交付全新服务加速产品创新更具灵活度与适应性的生产流程针对特定用户需求的专业化聚焦价值链的整体竞争力提升通过新的服务与业务模式开创新的市场空间直发挥着核心作用1999年，IBM发明了MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，低带宽、不可靠网络下的远程传感器和控制设备通讯而设计的即时通讯协2014年MQTT正式成为推荐的物联网消息传递协议标准。无线技术和标准格局的设定及工业4.0标准路线图的实施。2014年，IBM、AT&T、思科、通用电气和英特尔在美国波士顿宣布成立工业互联网联盟(IIC)，以期打破技术壁垒，促进物理世界和数字世界的融者来持续研发下一代的互联设所涉及工业领域的商业价值。2015年3月，IBM宣布投资30亿美元成立物联网事业部，进一步整合全球户来持续地创造业务价值”资源，专注于协助企业客户与合作伙伴针对工业4.0等重要领域进行物联网技术、应用与业务创新。基于IBMBluemix云平台的新领域应用开发商可以快速地将包括物联网在内的多源数据集成到基于云的以及智慧服务的整个周期，IBM融合了先进信息技术的智能物联平台为建设工业4.0提供了全面的支撑。支持按需调用，并通过大数据分析等技术提升现有系统组合的价值。工厂•强大的物联网连接与整合能力•丰富的物联网大数据分析能力•推动价值链整合与业务创新的PaaS能力•完备的物联网安全保障能力44安全22大数据合作合作伙伴开发人员员工其它人员IBM智能物联平台设备注册及连接连接｜感知｜安全&隐私｜资产管理大数据分析数据分析｜事件分析｜实时处理数据服务历史数据｜缓存｜搜索集成移动｜云计算｜企业API共享｜加速创新行业应用行业可重用服务客户33云计算和平台服务连接与整合强大的物联网连接与整合能力IBM智能物联平台支持海量、多样的物联网数联网应用支撑平台的入口。基于MQTT协议实现的IBMMessageSight能够物联网的大数据分析成为可能。智能物联平台针对大量的物联设备产生的与现有系统及数据的整合。丰富的物联网大数据分析能力物联网真正的价值来自对海量数据的分析洞察，由大数据驱动的物联网才是有价值的物联网。IBM智能互联平台集成了IBM全频谱的大数据分析能力，包括实时流式计算(StreamingComputing)、指导性分析(PrescriptiveAnalytics)、业务智能分析(BusinessIntelligence)，和最新的认知计算(CognitiveComputing)等。从而帮助制造业客户从多种数据源中获取洞“..关键在于最后的一步‘智能—陈黎明（物联网）将面对许多新的安全新挑战。计算设备类型更丰富、能力差异极大。而且计算设备的运营环境覆盖全球且可能随时改变。安全可控制性低，面对的安全攻击点更多更复杂—《IBM物联网安全白皮书》IBMBluemix是IBM基于开放式技术构建的PaaS（PlatformAsAService,平台即服务）平台。Bluemix通过提供多种技术与业务服务以及托程，使得开发者能够轻松地进行应用程序开发。在IBM智能物联平台上，物联网基础服务(IoTFoundation)提供了对物联网设备和数据的应用程序访完备的物联网安全保障能力IBM智能物联平台不仅高效地保护其上的应用安全运营中心(SOC)每天都会帮助遍及130多个国家和地区的IBM客户解决数以亿计的安全事件问题。IBM拥有世界上最大的威胁和漏洞数据库，对胁和事件做好充分准备并做出更为快速的响应。基于数十年与工业界深度合作经验，IBM正在帮助环节都在经历着转型。数十年深耕于工业界，IBM凭借其全面、成企业采用传统逆向工程的系统研制方式已经不能满足市场的需求，企业必须具备快速研发创新的能力。•工程链条长，上下游工具太多，各个层面的数据离散，无法快速有效地掌•部件制作时间不一致，必须等待其他部件完成之后才能统一测试验证，无法快速发现设计问题以便及时调整修正；•设计经验没有固化，无法高效复用到新型号的设计中去。IBM持续工程（ContinuousEngineering）解决方案是继机械工程、电子工•利用软件制作虚拟的模型，对已经做好的物理组件进行测试验证，尽早发发的V模型生态链，第三方的软件和解决方案都也发挥着重要的作用。IBM业标准OSLC（OpenServicesforLifecycleCollaboration通过开放动汽车系统复杂度高、市场竞争压力大以及产品线复杂等，这些因素都极IBM解决方案：IBM持续工程的方法和技术实现了和客户现有系统(尤其是NationalInstruments机器视觉应用系统)的完美融合，为其定制了完整的•通过测试流程自动化来实现持续性的系统验证•跨工程域的追溯能力支持影响分析，提供决策支撑和确保产品质量•通过统一的需求库来增强跨领域多团队的无缝协作11全面优化的生产以及服务过程。基于物联网云平台和IBM的成熟的解决方案ManufacturingAnalytic&OptimizationIBM的解决方案通过采集、汇总、分析生产过背景：某北美大型芯片工厂希望提高产品质量，降低残次品率。工程师们想知道残次品产生的根源以便采取相应的对策。传统的方法是一旦出现一定数量的残次品，就需要把它们都送到实验室进行检验。这个方法费时费力同时花费也很大。更糟糕的是产品线需要停机来等待检验结果，以确定整个批次是否都会有问题。IBM的质量管理方案：IBM专家通过分析历史数据，总结发现了多种残次残次品出现，结合当时的生产线实时数据，仅仅分析少量的残次品，就可IBM专家还发现调整环境湿度可以有效的降低一大类残次品的出现，进一 智慧服务慧的服务将会成为新的业务核心。IBM利用自己成熟的产品和解决方案，已AssetPerformanceManagement(资产性能全球制造业转型的三大方向之一就是：服务驱动，把质保和维护服务从费用中心转型成企业新的利润中心和差异化提供中心。—《制造业转型》随着越来越多的智慧产品被客户使用，向客户提供智慧的服务已经成为可理更加智能，从而帮助设备制造商完成从产品导向性企业向服务导向性企全球主要采矿设备制造商创建基于物联网的智慧服务平台全球主要采矿设备制造商创建基于物联网的智慧服务平台背景：某全球主要采矿设备制造商急切的希望通过开创新型售后服务业务来增加收入，所以近几年一直在尝试构建全球范围的统一售后服务物联网矿机械进行实时健康监控，并利用收集到的各种类型的数据来分析设备的加丰富的售后服务解决方案，引导客户将维护维修交给制造商而非本地公交通业务提供者球上百万的注册用户可以随意的使用这些汽车，而无需退还到指定的租车IBM的社交网络分析解决方案：运用IBM的社交媒体分析工具和社交数据可视化平台，IBM的专家帮助客户及时收集来自多源的社交媒关键收益：倾听用户的声音和及时响应用户的意见帮助此汽车共享租赁业一到七循序渐进。3.智能制造和运维2.产品和集成7.创新服务于3.智能制造和运维2.产品和集成7.创新服务于业务模型不同来源的残次品模式检测资源规划与生产执行的实时优化解决方案：ManufactureAnalytic&OptimizationEnterpriseAssetManagementRuleandoptimization1.工程和软件开发在设计周期与客户的合作解决方案：ContinuousModeling&SimulationBPM/Operation车间集成Sensor/PLC/SCADAintegration解决方案：IBMIntegrationBus(ManufacturingHighSpeedfiletransmissionLightweightrealtimem4.供应链可视化横向整合解决方案：SupplyChainIntegrationManufacturingSystem(EMES)实时监测安全漏洞，预防网络攻击解决方案：Authentication/encryptionIntrusionprevention Multifactorialbiologidentification挖掘新价值，创造新服务解决方案：engagementAPISmarterworkforceCommerce降低工厂能耗解决方案：andQualitycontrol6.智慧工厂的能源管理5.安全RationalTeamConcert、RationalQualityManager)、建模与仿真(如强调车间集成(shopfloorintegration)。运用的技术包含:IBM海量数据传递的系统(如MQTT、MessageSight)、超长距离通信与低耗能智能制造与运维强调不同来源的残次品检验、资源规划与生产过程的实时优化。运用的技术包含:MAO/PMQ、企业资产管理(如Maximo)、大数据分析平台(如供应链可视化强调企业间的横向整合。运用的技术包含:供应链管理(如TransparentSupplyChain)、整合面板(如GiView)、企业制造执行系统(MES,如(如IBMAccessManager)、数据与隐私保护(如Guardium、Optimdata智慧工厂的能源管理强调降低工厂能耗。运用的技术包含:企业物业管理与智慧行绿色建筑(如创新服务于业务模型Platform)、移动设备管理与安全(如MobileFirstProtect)、移动客户体验未来5至10年的目标，评估目前自身的能力与不足，然后参考业界的典范与IBM提出了工业4.0转型方法论。IBMIBM工业4.0客户切入点客户业务组件模型业务目标业务战略客户运营模型对应到应用功能模型与流程模型个IBM工业4.0智能物联平台客户技术模型对应到主要工业4.0领域全与社交商务、参考业界竞合优势工业4.0转型路线咨询服务、系统实践服务IBM工业4.0框架需要加装传感器、加强可程序控器(PLC)？还是换代成具备多功能且能收集生产数据的智能机器人？有没有车间集成系统(shopfloorintegration)？设德国提出工业4.0的目的在于提升德国国力并保持其在工业领域的国际领先相对落后的实际情况，探索符合中国国情的工业4.0战略路线，从一个制造大国跻身于世界制造强国之列。作为已经拥有诸多工业4.0所需先进科技(如无线通信技术、节能、安全、大况(可能是2.5或者是2.0和3.0)，持续辅助客户逐步演进到工业4.0。另外IBM成立了分布于全球的多个物联网核心竞争力个分支。我们会和IBM美国、德国、日本、韩国等其它十几个国家的专家一IBM始终以开放的姿态积极地参与外部合作。不管是参与标准化组织(如IndustrialInternetConsortium,InternationalElectrotechnicalCommission)或与标竿企业的合作等方面都在持续地进行。IBM在中国更是在加速推动深入的技术战略伙伴计划(TechnicalPartnership我们也希望企业不只是做到智能工厂，还要透过SOA与API让企业业务模块化、弹性化，达到最后P2P(PeertoPeer)或C2M(ConsumertoManufacture)的网网互联，以提供民生社会丰富的资源，使工作者不再只随着物联网与工业4.0实践的深入，我们会不断把最新的进展与思考与业界未来十年，IT技术会以