在當前，諸如5G，物聯(lián)網、邊緣計算、人工智能、機器人、區(qū)塊鏈、增材制造和虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等技術正在加速融合到工業(yè)物聯(lián)網(Industrial Internet of Things，IIoT)的肥沃土壤中，并共同推動“第四次工業(yè)革命”或者說“工業(yè)4.0”的到來。
在這個勇敢的新世界中，由于傳感器、數(shù)據(jù)網絡和關鍵節(jié)點上的分析能力，供應鏈將具有端到端的透明度，而制造、農業(yè)、采礦、能源、運輸?shù)雀餍袠I(yè)都將為我們提供前所未有的清晰視角，去幫助我們不斷提升生產、分析、預測與維護水平。
最關鍵的是，在IIoT的推動下，曾經“傻大黑粗”的機器、設備及整個物理世界將真正實現(xiàn)與數(shù)據(jù)和虛擬世界的融合。為此，我們看待世界的方式，與世界共處的方式都將被完全改變。
近期，ZDNet發(fā)布的一份研究報告對IIoT市場生態(tài)進行了非常詳細的分析，涵蓋IIoT市場規(guī)模預測、企業(yè)對IIoT的部署動態(tài)、產業(yè)聯(lián)盟的合作、軟件平臺的對比、各企業(yè)在IIoT市場的布局，以及數(shù)字孿生對IIoT的重要價值等方面信息。
研究表明，縱觀全球，眾多企業(yè)已經從觀望走向行動，雖然目前許多IIoT項目仍處于概念驗證或試驗階段，但有明顯的跡象表明其將在全面的生產部署中被廣泛采用，而與之相關的投資將迎來回報。
1.IIoT市場到底有多大?
鑒于IIoT核心技術和支持技術的快速發(fā)展，以及各種制造企業(yè)跟上數(shù)字化浪潮的迫切需求，IIoT市場正在快速增長。那么，該市場的規(guī)模到底有多大，增長速度到底有多快?以下是相關機構提出的未來幾年預測：
Research & Markets(2018年5月)據(jù)Research & Markets在2018年5月的預測，到2023年，IIoT市場規(guī)模將達到2140億美元。
預測認為，該市場主要的贏家可能是足以控制工業(yè)4.0平臺的公司，也就是那些能夠打通、聯(lián)合各種設備生產商，以及信息和服務提供商的軟件層公司。在其平臺上，其他公司可以建立起自己的產品或服務。
Markets & Markets(2018年6月)據(jù)Markets & Markets在2018年6月的預測，2018年IIoT市場規(guī)模為640億美元，到2023年，該市場將增長到914億美元，年復合增長率為7.34%。
在具體細分領域方面，該報告指出，與智能信標技術相關的IIoT市場將在2018年至2023年間高速增長;制造業(yè)在2018年將占據(jù)IIoT市場的最大份額;農業(yè)IIoT市場可能會在2018年至2023年間以最高的年復合增長率增長;從區(qū)域來看，亞太地區(qū)的IIoT市場在預測期內將以最高速度增長。
Zion Market Research(2018年7月)據(jù)Zion Market Research在2018年7月的統(tǒng)計和預測，2017年IIoT市場規(guī)模為1458億美元，到2023年，該市場將增長到2321億美元，復合增長率為8.06%。
據(jù)該機構分析，預計攝像系統(tǒng)部門將在預測期內以最高年復合增長率增長;在軟件領域，由于運輸和物流中配電系統(tǒng)的使用增加，對配電系統(tǒng)的需求在一段時間內有所增長;由于在制造實踐中采用了先進的機器人技術和云機器人技術，預計制造業(yè)IIoT市場將出現(xiàn)溫和增長。
IoT Analytics(2018年11月)據(jù)IoT Analytics在2018年11月的預測，2018年IIoT市場規(guī)模為640億美元，到2023年，該市場將增長到3100億美元，復合增長率為37%。
該預測提出了9種破壞性趨勢，這些趨勢有可能從根本上改變現(xiàn)有的工業(yè)網絡架構、業(yè)務模式和技術堆棧。9種顛覆性趨勢中的3種與傳統(tǒng)的5層自動化金字塔有關。其中一個趨勢是I/O和PLC硬件繞過傳統(tǒng)的自動化金字塔，直接或通過工業(yè)網關連接到云。
IDC(2019年1月)據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2019年IIoT市場規(guī)模將達到3290億美元，并預測2019年在物聯(lián)網解決方案上花費最多的行業(yè)是離散制造業(yè)(1190億美元)、流程制造業(yè)(780億美元)、運輸業(yè)(710億美元)和公用事業(yè)(610億美元)
在上述機構中，IoT Analytics對全球IIoT市場規(guī)模的詳細預測如下：
圖表: IoT Analytics
整個IIoT市場將從2017年的470億美元增長到2023年的3100億美元，年復合增長率高達37%。
其中，在IoT Analytics劃出的12個應用場景中，高級數(shù)字產品開發(fā)將成為市場規(guī)模最大的應用場景，而2018年和2023年之間增長最快的將是增材制造(即工業(yè)規(guī)模3D打印)和增強操作。
圖表:IoT Analytics
該報告的主要作者Matthew Wopata認為：“高級數(shù)字產品開發(fā)將成為工業(yè)4.0技術的最大應用場景，因為企業(yè)正在使用增材制造、AR/VR和數(shù)字孿生技術來降低產品開發(fā)成本，并縮短上市時間。隨著制造商使用工業(yè)4.0技術改進其運營關鍵績效指標，如OEE(整體設備效率)，其他大型應用場景，例如數(shù)據(jù)驅動的質量控制，預測性維護、數(shù)據(jù)驅動的資產/工廠性能優(yōu)化將繼續(xù)受到歡迎。工業(yè)4.0解決方案的主要供應商非常關注客戶的痛點/用例，并確保從工業(yè)4.0解決方案中產生的數(shù)據(jù)驅動的洞察力帶來可衡量的改進和切實的投資回報率。”
2.誰在部署IIoT?
根據(jù)工業(yè)物聯(lián)網軟件平臺PTC對其客戶的調查數(shù)據(jù)，美國公司對工業(yè)物聯(lián)網的采用率最高(45%)，其次是EMEA(33%)和亞太地區(qū)(22%)。
從行業(yè)來看，部署IIoT解決方案的領先行業(yè)是工業(yè)產品(25%)，其次是電子和高科技(23%)，以及汽車行業(yè)(13%)。
圖表:PTC
報告認為：“這些行業(yè)引領著物聯(lián)網技術的變現(xiàn)，因為它們擁有復雜的制造和運營流程，以及高資本設備，可以從物聯(lián)網解決方案和數(shù)據(jù)驅動的洞察中獲益，從而推動更具可持續(xù)性、彈性和高效的流程。”
調查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)采用IIoT的公司都是規(guī)模較大的公司(58%的公司收入超過5億美元)，三分之一(31%)是規(guī)模較小的公司，收入不到1億美元。
根據(jù)PTC的調查，IIoT的具體應用場景包括制造/運營、服務、產品設計和IT等環(huán)節(jié)，前10個應用場景占到總數(shù)的70%。
圖表:PTC
報告稱：“最主要的應用場景是采用物聯(lián)網形成制造運營情報和運營資產監(jiān)控。這些智能的連接功能可幫助產品制造商提高產量和生產質量，并降低制造成本。”
IIoT部署會生成大量數(shù)據(jù)，因此需要決定最佳存儲和分析數(shù)據(jù)的位置。
PTC報告指出，由于安全性和低延遲響應的需求，工廠和醫(yī)院可能會支持本地部署;而對于智慧城市，運輸或石油和天然氣行業(yè)，云的可擴展性顯得更為重要。
根據(jù)PTC的調查數(shù)據(jù)，IIoT本地部署的數(shù)量超過了云部署的數(shù)量(62%對38%)。
總而言之，PTC表示:“物聯(lián)網不再是觀望中的技術。企業(yè)必須立即行動，要么就會冒著落后的風險”，并指出：其調查中83%的IIoT采用者計劃在12個月內將其部署從概念驗證擴大到完整規(guī)模的生產環(huán)境。
此外，國際海事衛(wèi)星組織Inmarsat在2018年也發(fā)布了一份研究報告，著眼于農業(yè)，能源，海事，采礦和運輸行業(yè)的IIoT應用(其重點放在衛(wèi)星連接作為支持技術的作用上)。
該項研究采訪了來自多家機構的750名受訪者。據(jù)調查數(shù)據(jù)，近一半(46%)的企業(yè)已經部署了IIoT解決方案，其中完全部署的達到21%，處于試用階段的達到25%。部署IIoT的主要驅動因素是資源效率，健康和安全的改善，以及對環(huán)境變化的監(jiān)測。
數(shù)據(jù):Inmarsat /圖表:ZDNet
調查顯示，采用IIoT的主要障礙首先是技能，其次是缺乏交鑰匙/現(xiàn)成解決方案，以及成本高于預期和安全性問題。其中，IIoT相關技能的缺乏包括安全性(56%)，分析/數(shù)據(jù)科學(48%)和技術支持(42%)等方面。
在安全性方面，近三分之二(65%)的受訪者認為外部網絡攻擊、網絡安全性差和員工濫用數(shù)據(jù)是最大的挑戰(zhàn)，而他們的IIoT防御能力需要變得更強。
數(shù)據(jù)是基于IIoT實現(xiàn)轉型的關鍵。Inmarsat的受訪者將成本節(jié)約和效率、生產力監(jiān)控以及健康、安全改進列為當前與數(shù)據(jù)相關的問題。
展望未來，受訪者表示，更好的決策制定，更高的內部數(shù)據(jù)可視性，以及更多的供應鏈洞察力被視為重要的潛在利益。
調查還顯示，海事部門在其IIoT部署中最重視衛(wèi)星通信(Inmarsat的核心業(yè)務)。在受訪者使用的其他連接技術中，RFID和藍牙LE則處于領先。
Inmarsat的受訪者中有四分之一希望在未來三年內將超過10%的IT預算用于IIoT解決方案，他們還預計其投資將獲得良好回報：“預計到2023年，成本將降低10%，營業(yè)額將提高5%”。
數(shù)據(jù):Inmarsat /圖表:ZDNet
為了評估IIoT解決方案的準備程度，Inmarsat就六個關鍵領域(采用，安全性，連接性，技能，數(shù)據(jù)和投資/ROI)對受訪者進行了評分，并將其劃分為不同類別(落后者，初學者，進步者和領導者)。結果顯示，海運和運輸部門在IIoT應用準備方面處于領先地位，能源部門次之。
數(shù)據(jù):Inmarsat /圖表:ZDNet
最近，Inmarsat宣布與微軟達成合作協(xié)議，將前者的衛(wèi)星通信網絡與后者的基于云的Azure IoT Central平臺相結合。無論在何處，IIoT基礎設施生成的數(shù)據(jù)都將通過衛(wèi)星傳輸?shù)紸zure IoT Central進行分析。Inmarsat表示，該項合作將首先關注農業(yè)、采礦、運輸和物流行業(yè)的IIoT解決方案。
3.技術的匯聚與兩大聯(lián)盟的合體
目前，為推進IIoT的發(fā)展和落地應用，許多企業(yè)組建了與IIoT相關的行業(yè)組織。其中，最為知名的是工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(IIC)和開放霧聯(lián)盟(OpenFog Consortium)。
工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(IIC)的目標是在五個方面加速工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展：(1)利用現(xiàn)有的和新創(chuàng)建的用例和測試平臺，用于實際應用;(2)提供最佳實踐、參考架構、案例研究和標準要求;(3)影響互聯(lián)網和工業(yè)系統(tǒng)全球標準的發(fā)展;(4)以開放式論壇促進想法、實踐、經驗教訓和見解的分享和交流;(5)圍繞新的和創(chuàng)新的安全方法建立信心。
而開放霧聯(lián)盟的成立旨在推進霧計算，解決與IoT、5G和AI應用相關的帶寬、延遲和通信挑戰(zhàn)，其目標是：“我們的努力將定義分布式計算、網絡、存儲、控制與資源的架構，以支持物聯(lián)網邊緣的智能，包括自主和自我感知的機器、設備和智能實體。聯(lián)盟成員還將識別和開發(fā)新的運營模式。最終，我們的工作將有助于實現(xiàn)和推動下一代物聯(lián)網。”
在2019年1月31日，上述兩個聯(lián)盟宣布合并。
根據(jù)聯(lián)盟的合并聲明，“組織將在IIC的框架下，共同努力，推動工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展，包括開發(fā)和推廣行業(yè)指南，以及霧和邊緣計算的最佳實踐。”
可以說，兩個聯(lián)盟的合并標志著多項技術在IIoT領域的匯合和共同發(fā)展。
IoT Anaytics還列出了其他與物聯(lián)網有關的重要機構，包括：Plattform Industrie 4.0、Labs Network Industrie 4.0、OPC基金會、工業(yè)數(shù)據(jù)空間協(xié)會、CyberValley of Baden Württemberg、物聯(lián)網技術開發(fā)和應用中心，以及Manufacturing USA。
4.IIoT軟件平臺哪家強?
IIoT代表了運營技術(OT)和企業(yè)IT系統(tǒng)的融合，其潛在的好處是改善資產管理和運營可視化。IIoT軟件平臺需要與企業(yè)系統(tǒng)相連接，以實現(xiàn)這些優(yōu)勢，同時還需要保證運行的安全。
那么，IIoT軟件平臺又有著一個怎樣的競爭格局，各廠商又有著哪些各自的優(yōu)勢?
Gartner在2018年5月發(fā)布的第一個IIoT魔力象限，提出了“該產品必須同時作為云IIoT平臺和本地部署”的要求。這引起了人們的關注，因為幾家擁有“與IIoT相關的重要品牌資產”的公司，包括Bosch，GE Digital，微軟，施耐德電氣和西門子公司，因缺乏本地部署部件而被排除在考慮之外。
Gartner解釋道：“IIoT平臺的本地部署是形成信任的起源。” 此外，Gartner在該報告中還提出了戰(zhàn)略性規(guī)劃假設：到2020年，結合邊緣計算的本地物聯(lián)網(IoT)平臺在工業(yè)物聯(lián)網(IIoT)分析技術中將占有高達60%的比重，如今這個比例不到10%。
正因為如此，在該魔力象限中，尚缺乏“挑戰(zhàn)者”和“領導者”，而PTC，SAP和日立公司被歸類為“遠見者”，IBM、Software AG等8家供應商則被歸類為“利基型企業(yè)”。
圖表:Gartner
Gartner認為，PTC的優(yōu)勢在于其產品在生命周期管理(PLM)、計算機輔助設計(CAD)和服務生命周期管理(SLM)的核心應用;SAP的Leonardo最適合那些希望將IT/OT與SAP的物聯(lián)網應用、資產智能網絡和傳統(tǒng)行業(yè)應用相結合的SAP客戶;日立Vantara的Lumada平臺則最適合涉及日立設備的工業(yè)環(huán)境。
另一家研究機構Forrester在2018年3季度的研究報告則與上述研究有所差別。
Forrester認為，IIoT軟件平臺必須做好五件事：(1)在工業(yè)機械和數(shù)字系統(tǒng)之間建立聯(lián)系;(2)保護物聯(lián)網設備和數(shù)據(jù)免受攻擊;(3)控制物聯(lián)網設備的配置、維護和操作;(4)將數(shù)據(jù)轉化為及時、相關的洞察力和行動;(5)創(chuàng)建應用程序并與企業(yè)系統(tǒng)集成。
Forrester還表示，IIOT的未來是公有云：“關于提供與遠程位置連接的實際考慮，以及對初創(chuàng)云計算提供商的安全性、功能和可信賴性的普遍懷疑，導致工業(yè)物聯(lián)網領域的早期進入者投資建立自己的數(shù)據(jù)中心網絡。那些日子已經過去了。所有被評估的供應商都保留了在私有數(shù)據(jù)中心部署的能力，但未來的方向很明確：他們和他們的客戶都會前往云端。”
自Forrester于2016年首次評估物聯(lián)網平臺以來的其他變化包括：現(xiàn)代API支持的用戶界面;分析，加上機器學習和人工智能，作為核心組件;其他企業(yè)系統(tǒng)(ERP，CRM，服務臺)的數(shù)據(jù)流量增加;數(shù)字孿生，結合增強現(xiàn)實;側重于預測性維護等用例的解決方案。
Forrester對15家供應商進行了評估，包括亞馬遜網絡服務，Atos，博世，C3 IoT，思科，GE Digital，日立，IBM，微軟，甲骨文，PTC，SAP，施耐德電氣，西門子和Software AG。
根據(jù)上述公司目前可提供的產品、戰(zhàn)略和市場占有率，F(xiàn)orrester將IBM、C3 IoT、微軟、SAP和PTC列為工業(yè)物聯(lián)網軟件平臺的領導者。
圖表：Forrester
根據(jù)Forrester的分析，IBM的Watson物聯(lián)網平臺能提供“廣泛的分析，具有特定行業(yè)和服務的專業(yè)知識”;C3 IoT則將事務管理留給合作伙伴，并與分析區(qū)分開來;微軟的Azure IoT提供云基礎設施支持，以及開發(fā)工具、高級分析、增強現(xiàn)實(HoloLens)和邊緣計算等更多功能;SAP的Leonardo圍繞物聯(lián)網，并兼顧機器學習、區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等其他數(shù)字創(chuàng)新技術;PTC則融合了設備連接強度與增強現(xiàn)實視覺。
5.群雄逐鹿的IIoT生態(tài)
基于廣闊的應用場景和強大的增長潛力，IIoT自然已經成為一個群雄逐鹿的市場。同時，眾多公司在競爭與協(xié)作中共同參與著整個IIoT生態(tài)系統(tǒng)的搭建。
在IoT Analytics的《工業(yè)4.0與智能制造2018-2023》報告中，該機構梳理出了超過300家工業(yè)物聯(lián)網領域的產品和服務公司。
報告將這些公司分為“連接行業(yè)構建模塊”供應商和“其他工業(yè)4.0支持技術”供應商兩大類。
圖表:IoT Analytics
其中，分析和連接硬件公司在“構建模塊”類別中的數(shù)量最大，分別為50家和44家;而增材制造(工業(yè)3D打印)和AR/VR技術服務商數(shù)量則在“支持技術”類別中數(shù)量領先。
數(shù)據(jù): IoT Analytics / 圖表:ZDNet
在各細分領域中，代表性公司包括：微軟(托管);微軟，通用電氣，PTC和西門子(IIoT平臺);Uptake(分析);Nvidia(微芯片);Festo(傳感器);HMS(連接硬件);Claroty(網絡安全);埃森哲(系統(tǒng)集成);通用電氣(增材制造);Upskill(增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實);ABB(協(xié)作機器人);Cognex(連接機器視覺);PINC(無人機);Clearpath機器人(自動駕駛[物料運輸]車輛)。
6.數(shù)字孿生：重要的新興技術
如前所述，包括5G、邊緣計算、AI與分析、機器人、區(qū)塊鏈、增材制造和VR/AR等許多新興技術正在為IIoT解決方案的采用創(chuàng)造合適的條件。
而除了上述技術，特別值得提及的是數(shù)字孿生，它可以被定義為現(xiàn)實世界實體或流程的虛擬表示。借助數(shù)字孿生，通過在軟件中建模的實際“事物”并提供實時傳感器數(shù)據(jù)，工程師可以避免潛在問題的出現(xiàn)，并使用模擬技術來優(yōu)化性能。
近年來，無論是產業(yè)界，還是媒體界，對數(shù)字孿生的關注度都在不斷提高。在Gartner的2018年新興技術炒作周期曲線中，數(shù)字孿生已經處于“期望膨脹期的頂峰”。
英國創(chuàng)新組織Catapult通過對150名工程師的調查，發(fā)布了一份關于數(shù)字孿生技術的報告，探討了沉浸式數(shù)字孿生的可行性及其可能帶來的價值。
根據(jù)調查結果，受訪工程師認為數(shù)字孿生的前幾項關鍵組件是物理資產、實時和離線數(shù)據(jù)集、3D表示和實時模擬。
數(shù)據(jù):Catapult-Reboot Online / 圖表:Z
當涉及數(shù)字孿生在產品生命周期中的價值時，工程師認為該項技術在維護、維修、操作以及制造流程中的應用價值最為重要，其次是模擬和質量控制環(huán)節(jié)。
數(shù)據(jù):Catapult-Reboot Online / 圖表:
Reboot Online對該報告的數(shù)據(jù)進行了進一步分析，其董事總經理Naomi Aharony表示：“我們正處在一個技術快速發(fā)展的時代，而處在最前沿的正是數(shù)字孿生的興起和發(fā)展。”
Aharony還補充道：“由于該技術能夠覆蓋物理系統(tǒng)、流程或產品的整個生命周期，它為企業(yè)提供了強大的分析工具，可以全面評估關鍵績效指標，并提供有關可以在何處進行增強的見解。從長遠來看，從數(shù)字孿生獲得的經驗和建議將為創(chuàng)新和增長帶來各種機會。”
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數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
