麥肯錫最近的一項調查顯示，在新冠肺炎疫情之前成功過渡到工業 4.0 的制造商感覺更有能力應對此次危機。事實上，94%的受訪者承認，制造業中的物聯網，以及其他技術在動蕩時期為保持運營發揮了關鍵作用。
請繼續閱讀，以了解物聯網在制造業中的應用，以及如果您下定決心對制造工廠進行物聯網升級，您可能會遇到哪些挑戰。
制造業中的物聯網采用情況
在過去的幾年里，數字化在制造業中越來越受歡迎，預計這一趨勢將持續下去，例如，智能制造市場預計將從 2021 年的 2500 億美元飆升至 2029 年的 6580 億美元。
智能工廠的概念當然不僅限于物聯網，它還依賴于其他技術，例如人工智能 (AI)、計算機視覺、大數據和不同類型的自動化。但即使我們只關注物聯網，我們也可以看到這項技術前景廣闊。麥肯錫預計，到2025年，工業物聯網領域市場規模將達到5000億美元(高于2020年的2900億美元)。
由于物聯網在制造業中的前景尤為光明，思科相信該行業將在不久的將來成為物聯網的最大受益者之一，因為該技術將對該行業產生高達 3.9 萬億美元的經濟影響。
但是制造商怎么說？根據普華永道最近對工業公司進行的一項調查，91% 的受訪者正在投資數字工廠，近一半的受訪者預計五年后會獲得投資回報，而 3% 的受訪者希望在第一年內迅速收回投資。
制造業中的 6 大物聯網用例
1、跟蹤工業資產
信息技術與創新基金會 (ITIF) 報告稱，監測機器使用情況的物聯網解決方案可以將制造業生產力提高多達 25%。
物聯網設備聚合來自工廠機器的數據，并將其傳輸到云中進行詳細分析，以深入了解機器的使用參數，例如運行時間、空閑時間和輕微停機等。這為機器操作員提供了有關性能的詳細視圖，并提醒他們留意潛在問題——例如，如果一臺機器空閑時間過長，而另一臺具有類似功能的機器卻過度使用。
此外，員工可以在制造業中采用物聯網來快速定位大型倉庫中的物品。工業互聯網聯盟（Industrial Internet Consortium）執行董事理查德·索利（Richard Soley）強調了這個問題，他說：“客戶發現其員工將 47% 的時間用于尋找合適的工具，但使用工業物聯網解決方案，員工可以被告知他們需要的工具在他們身后10米的左側。”
對于實時資產可見性，您可以為物品配備 RFID 或藍牙標簽。德勤數字首席技術師羅伯特·施密德（RobertSchmid）報告稱，他的一位客戶在安裝了位置跟蹤傳感器后，每年在每條生產線上節省了300萬美元。
2、確保安全
物聯網傳感器可以跟蹤工作條件并檢測危險品泄漏。例如，氣體傳感器可以發現有毒煙霧，并及時通知主管，以便疏散員工，進而將損失降至最低。
制造業中的另一個物聯網用例是保護員工。僅在2020年，美國勞工部就報告了4764起工傷致死事件。在工廠使用可穿戴設備可以幫助工廠解決這一令人頭疼的問題。
可穿戴設備可以收集有關員工健康狀況的數據。它們可以捕獲人們的生物特征數據，例如心率和體溫，并檢測和報告任何異常模式。這有助于值班經理發現那些感覺不舒服并且特別容易跌倒和其他傷害的員工。
制造業中物聯網的一個例子來自廢物回收公司 Nation Waste。該公司敏銳地意識到有毒物質和重型機械對人類健康構成的危害。Nation Waste 為其員工配備了 IBM Watson IoT 可穿戴解決方案，并在工作場所周圍安裝了傳感器。這使管理人員能夠發現員工的任何疲勞、脫水和疲憊跡象，并根據這些信息采取行動。這一舉措使與傷害相關的成本降低了 60%。
3、預測性維護
由于設備停機，大型制造商每年損失大約 323 個生產小時。如果我們將收入損失和延期交貨的潛在經濟處罰相加，大型工廠與機械故障相關的成本可能達到每小時53.2萬美元。而在制造業中使用物聯網可以在早期發現設備故障，最大限度地減少停機時間，并且據麥肯錫稱，可以將維護成本降低約40%。
安裝在工業設備上的物聯網傳感器將實時收集與性能相關的數據，包括壓力、振動等。這些數據被傳輸到網關或直接傳輸到云端，并與設備的配置數據及其使用歷史相結合，以捕捉任何異常模式。工廠車間經理將有權訪問分析并安排進一步的檢查和維護，以便將對生產流程的影響降至最低。
一個例子是支持物聯網的卡車輪胎，其中傳感器收集輪胎利用率的數據，以安排維護和更換，避免輪胎在運輸途中爆裂，導致車輛停止并延遲交付。
除了減少停機時間外，預測性維護還能延長設備壽命、降低成本并降低事故風險。與傳統的定期檢查相比，這是一種更高效、更安全的替代方式，尤其是在機器不容易接近，而且在機器周圍不安全的情況下。
4、優化流程和產品設計
制造業物聯網可以與人工智能和其他技術一起部署，以創建新產品和整個工廠的數字孿生。
數字孿生是特定機器、流程或整個工廠車間及其所有設備和其他資產的數字版本。它模擬現實世界中組件的狀態和交互。管理人員和工程師可以使用這項技術進行實驗、測試新流程，并在將這些變化應用于實際生活之前觀察其后果。
數字孿生可以幫助模擬新的生產線并檢測需要優化的區域、規劃倉庫設計、運行產品更新以及優化現有流程以消除效率低下的問題。英國消費品制造商聯合利華在美國、歐洲和亞洲經營著8個數字孿生工廠，再加上商業智能，該技術使該公司工廠中的警報數量減少了90%。
生產團隊也可以使用數字孿生來試驗產品，例如，福特通常為每一款汽車開發七種虛擬模型，每個模型都涵蓋不同的生產方面。
5、了解制造供應鏈
物聯網驅動的供應鏈管理解決方案使制造商能夠獲得關于單件物品，以及送貨卡車位置和狀況的實時信息。利益相關方還可以監測物品的存儲和交付情況，例如濕度、溫度等。在傳統的供應鏈中，管理人員只能在物品交付后才能看到它們被損壞。但是，通過物聯網，可以在運輸途中監測到任何損壞或違反存儲要求的情況，并觸發提醒通知予以糾正。
這種物聯網系統的一個例子是 Efento Transport，它可確保需要持續溫度監測的疫苗和藥物的安全運輸。無線傳感器讀取和傳輸溫度數據，如果讀數超過預定義的閾值，系統將向相關方發出警報提醒。
6、遠程監控生產和外包操作
根據德勤的數據，美國制造業高管報告稱，與 2018 年相比，如今在該行業找到合格人才的難度增加了36%。當地人才和能力的缺乏迫使制造商將其經營地點多樣化。在收購不同城市的制造工廠或將業務外包給第三方時，公司仍希望監控生產標準和速度。物聯網傳感器可以向總部發送實時性能數據，以評估生產效率和工廠狀況，并在無需親自前往工廠的情況下發現設備故障。
例如，屋頂上的傳感器可以檢測和報告煙霧和火災，而入口處的物聯網攝像頭可以監測員工出勤情況并報告未經授權的訪問。
遠程監控的一個例子來自便攜式醫療產品制造商 Armal。該公司注意到其遠程生產工廠的照明和制冷能耗過多。問題之一是他們的傳統設備。Armal聘請了顧問，幫助該公司將設備數字化，并在制造業中部署物聯網，以便于實時監控，從而將生產和能源成本降低了30%。
物聯網和制造業：實施過程中的挑戰
1、安全
物聯網設備極易受到安全漏洞的影響。根據卡巴斯基的數據，2021 年上半年有 15 億起物聯網攻擊事件，這已經是整個2020年的兩倍多。網絡安全公司Lifars的首席執行官Ondrej Krehel這樣描述物聯網安全問題:“任何連接到互聯網的設備都容易受到網絡攻擊的影響，并且，考慮到物聯網設備的互連性，一個簡單的漏洞可能會帶來災難性的后果，并使整個(整個企業)設備網絡出現問題。”
Ondrej提到的威脅包括：
控制工業環境的惡意程序
僵尸網絡和分布式拒絕服務攻擊
數據盜竊
可以操縱機器的勒索軟件
當傳統工廠在制造業中部署物聯網時，它們會變成一個基于 IP 的系統，其中每個連網的設備都容易受到攻擊，并可能危及整個網絡。歷史上有很多遭受物聯網相關安全攻擊的可怕例子。例如，大型跨國鋁業制造商Norsk Hydro就成為LockerGora勒索軟件的受害者。該公司不得不關閉其許多生產工廠，而且整個事件花費了Norsk Hydro大約7500萬美元。
為了最大限度地降低網絡攻擊風險，關注物聯網的公司應采用“設計安全”的模式。安全團隊需要以限制其參與DDoS和其他攻擊的方式配置連網設備，并利用可靠的硬件和軟件組件。不過，設備安全不是一次性投資，這需要專業團隊持續監控網絡，確保不斷更新軟件，并捕捉早期攻擊跡象。
此外，處理數據也很重要。物聯網傳感器收集大量數據，而這一切都必須在不違反機密性和隱私的情況下安全地收集、傳輸和存儲。
2、大量初始投資
另一個讓制造商猶豫不決的因素是財務方面。在制造業中實施物聯網需要投入大量資金，而投資回報則可能需要數年時間。支出包括硬件（如傳感器、網關等）、軟件、云或其他存儲單元、網絡連接和技術支持等。
在改造工廠或倉庫時，沒有辦法避免開支，但有一些方法可以最大限度地減少這些支出，例如，您可以租用帶有內置傳感器的設備。在這種情況下，您不必一次支付所有費用。
3、互操作性問題
另一個重要的問題是，鑒于缺乏物聯網標準和相互競爭的通信協議，如何將所有物聯網設備整合到公司的基礎設施中。如果您在一個由供應商、物流公司和其他參與者組成的生態系統中工作，并且還需要與他們進行互操作，那么情況可能會變得更加困難。
為了繞過這個問題，決策者需要與所有相關合作伙伴進行溝通，并與不斷發展的物聯網標準保持同步。此外，始終選擇常用的物聯網通信協議，因為它們通常具有強大的安全功能，并且更有可能與合作伙伴的技術互操作。
4、與傳統系統集成
傳統系統也在阻礙集成和工廠數字化方面發揮著重要作用。在Forrester Consulting進行的一項制造商調查中，53%的低成熟度受訪者承認，他們的傳統系統根本無法與其他資產進行通信。
并非總是可以用更易于連網的替代品來替代傳統系統，但工廠仍然可以在制造流程中使用物聯網升級這些機器。
一種選擇是為傳統且孤立的機器配備智能傳感器，這些傳感器可以收集有關機器性能的數據，并將其發送到云端或本地服務器。另一個更全面的解決方案是使用包含物聯網傳感器以及預測分析等其他功能的改造套件，其中一些套件由供應商為特定機械開發。對前物聯網時代開發的設備進行現代化改造的另一種可能性是使用網關，它不僅將傳統資產連接到系統，而且還將提供額外的功能，如安全性。
制造業中的物聯網可以為您的工廠帶來許多好處，并幫助您駕馭后疫情時代的機遇和挑戰。
