工业互联网将掀起新一轮自动化创造热潮

作者: admin 分类: 体育 发布时间: 2019-07-13 10:53

  电脑通常被视为第一款智能机械,但它们在很大程度上依赖于人类操作者的智能,需要告诉它们该做什么。而被称为工业互联网的新一轮创新,正在将人们日常接触的各种机械变得更为智能,这将极大地改变成功企业的运作方式。

  何为工业互联网?

  在工业革命期间,机械已变得高度发达,而互联网革命带来的第二波浪潮,则催生了一个交换大量数据的平台。工业互联网将两者结合起来,给机械装备先进仪表,允许其与操作者交流,对远程指令作出反应,监测自运行状态并更高效地运行。

  这种变化由三方面的发展推动而来。首先是包括先进传感器和数字通信设备在内的仪器仪表的成本已大幅下降;其次是计算能力的不断扩大,可负担得起的微处理器持续进步,使几乎任何带有数字智能的机械的性能得到了增强;最后,先进的分析技术可浓缩大量的数字信息――大数据,从而创造经济价值并提高工作效率。

  一台喷气发动机转变成智能机械,可以更高效地运行。先进的分析技术可对来自数以千计的类似发动机的数据进行挖掘,帮助制定新的操作程序,协助工程师新设计出更高效率的飞机发动机。

  国际航空运输协会估计,航空业2012年的燃料花费为2070亿加元。数据挖掘将有助于航空业制订出更有效的飞行计划和运营方案,从而使每年的燃料费用至少减少100亿加元。

  智能喷气发动机通过识别需要更换的零件,提供库存数量并告知零件是否在库,可大大提高地勤人员的工作效率。缺货的组件可自动订购,并在飞机降落时及时交付到位。

  虽然离取代人类尚远,但智能机械提高了工人的生产效率,帮助他们摆脱平凡的工作任务,并让他们能够专注于他们所擅长的创造性工作。

  别小瞧了百分之一

  工业互联网革命不会突然而至,但它的种子已被深深地植入加拿大经济。传感器技术已被部署在各种机械设备之中,用以监控设备运行和管理交通运输系统的日程安排及运营路线。

  如果加拿大的主要工业部门持续利用工业互联网的优势,到2050年,加拿大的经济会是什么样子?专家估计,加拿大主要业务部门的决策者只需采用为工业互联网开发的大量技术中的一部分,就能将他们的运营效率提高1%。你可别小瞧这百分之一。全球石油和天然气、电力、医疗、航空和铁路等早期涉猎行业,在15年内将从中获得超过2500亿加元的预期收益。

  数据分析学将带来全新设计的商业飞机,航空业将因此实现新的效率目标,从而节省大量燃油。飞行员将执飞更优化的航线,地勤人员将能实现预先维护,乘客则将缩短候机时间。

  新设计的列车也将消耗更少的燃料,因为复杂的车辆编队管理系统能跟踪并指挥列车以最佳速度经由最优路径抵达目的地。

  石油和天然气行业将因为装备了使用较少燃料的设备而摇身一变,先进的数据分析技术将帮助工程师找到深藏地底的化石燃料。以前被废弃的大量石油和天然气储藏将得以重见天日。

  炼油厂和石油化工厂将增加传感器和数据分析的使用,以优化压缩机、水泵、发电机、空气冷却器等旋转类机器的运行。这将提高资本的生命周期成本,使工厂的运行更为有效和安全。

  发电厂将越来越多地依靠丰富的天然气,以为复合循环燃气轮机提供燃料。这些工厂将通过数据分析调整到最佳效率,并尽可能以最好的价格提供可靠的电力保障。

  钢铁厂、纸浆厂、造纸厂和水泥厂等工业设施也将把设备改造成智能化,以减少燃油消耗和运行成本。

  企业将会雇人来填补高价值职位空缺,如工程师、网络安全专家、软件开发者、数据网络专家以及可有效执行决策的运营人员,从而提高企业的运营效率。

  工业互联网经济将发端于横跨加拿大经济的商业远见者的选择,并通过决策者将选择提升为机会而实现其价值。

  人是工业互联网的最主要推动者

  工业互联网将由先进的传感器、智能机械、数据网络和分析软件组成。然而,即将到来的工业互联网革命最终将取决于能设计、制造、运行和调控上述组成部分的人才。

  那么,什么样的人才能满足工业互联网经济的需要?

  新一代的工程师必须既有机械工程等传统学科背景,又有能够创建专业领域的信息和计算机知识。

  数据科学家将创建分析平台、算法和模型,用以收集数据并赋予其意义。

  软件开发人员将设计复杂的数据分析工具,用以处理和分析来自智能机械的数以百万计的数据。

  用户界面专家将能驯服海啸般的数据,以帮助操作者选择和使用他们最需要的信息。

  数据网络专家将设计出能安全传输巨量数据的网络。

  网络安全工程师将通过对有价值的网络提供加密安全防护,提振人们使用新数据系统的信心。无论这些数据是存放在云端,还是通过尖端设备连接到网络。

  操作者要能理解他们所接收数据的价值,并用这些数据开展业务,而且他们所依赖的机器和流程能更有效地运作。

  教育工作者将综合新兴学科的要求,给学生传授获得成功所必需的知识技能。

  从立法者到行业专业人士等监管者,将帮助设计出一致性协议、自愿性标准和法规,以适应新商业模式的蓬勃发展。

  工业互联网也需要人来承担还未曾设想到的角色。人才市场和教育机构将随着工业互联网的现实重新调整,公司将首先依靠其现有的人才,创建新的岗位,充分利用其能力最强的和具有冒险精神的员工。

  工业互联网虽然建立在新技术之上,但它最终依靠人类的才华、技能和专业知识赋予其价值。

  为制造业复苏提供路径图

  关于加拿大制造业死亡的报道其实是被人为夸大了。加拿大制造业联盟估计,制造业每年为国家经济贡献1660亿加元,大约为国内生产总值的14%,工业互联网革命将具有显著提高这些数字的潜力。

  通过采用先进的传感器和数据分析技术,制造商可以做出更明智的行业决策,这将有助于机械更有效地运作,消耗更少的能源。从电动机、发动机到车床、搅拌机、印刷机,传感器每秒钟将给操作者发送数千条信息,以方便其使用先进的分析软件来处理这些数据。

  其结果是,商业智能将使操作者更有效地运行机器,完善维修预案,使设备的生命周期达到最优化。

  如果以天然气为燃料的发电厂、石油和天然气供应商、炼油厂都能采用类似的工业互联网技术,哪怕只是提高1%的效率,制造业扩张所需的能源供应将得到保证,能源价格也将趋于稳定。

  未来制造工艺也将会产生更高的效率,但将更多地依赖于制造过程中数据的精确集成。例如,3D打印技术的发展,将允许制造商根据具体的数字模型,以连续的材料层制造出几乎任何形状的三维物体。3D打印机已经可以低成本地打印出单个物体,而且即使打印数千个也几乎没有材料浪费。通过消除规模经济的优势,并从根本上消除长途运输成本,该项技术为制造业从海外转向本土提供了可能。

  纳米级制造技术的发展有望将这场革命推向更远,其将允许制造商在分子基础上精确地装配出复杂产品,甚至是全功能的电子产品。

  加拿大力争成为全球技术领先国家之一。这就要求加拿大创新者采用工业互联网技术工具,把传统经济推向新水平。

  未来交通路线由1和0铺就

  加拿大是一个幅员辽阔的国家,从公路、铁路到空中交通,拥有广泛的运输路线。工业互联网将使货车、火车和飞机更高效地使用这些运输线,从而将加拿大人更紧密联系在一起。

  先进传感器将监控交通工具的运行,并给装有先进数据分析程序的计算机发送含有丰富数据(1和0组成的二进制信息)的电波。这种智能技术将给司机、飞行员、调度员、车队管理人员和工程师等人类决策者提供他们所需要的信息,使出行变得更快、更便宜、更高效。

  节省燃料将是最明显的优势。美国通用公司(GE)估计,交通运输业消耗了27%的世界能源。包括货车、飞机和火车在内的大型运输工具,大约消耗了其中一半的能源。

  通过监视各种交通工具的旋转组件,如电动机、涡轮机、发动机,变频器、风扇、压缩机、轮毂和交流发电机等,人们将可获取这些交通工具的主燃料效率。诊断系统并进行预测性分析,不仅将节省燃料,还将降低维护成本,预测和防止机器故障,并激发新的更高效的设计。

  智能交通路线调度系统将给货车、火车和飞机的网络运营提供实时概述。全球定位系统和其他资源将跟踪运输途中的交通工具,而分析软件将为运营商提供所需的信息,以便其管理交通计划,及时为意料事件作出补充安排。

  GE估计,每年全球运输物流成本为4.9万亿加元,约占全球GDP的7%。铁路部门估计,因系统效率低下导致的成本损失为2.5%。如果工业互联网技术可夺回这些系统亏损的1%,就将导致全球在15年内节约270亿加元。同样,公路运输也可实现类似的好处。

  油气行业将成为重要受益者

  工业互联网承诺,将通过降低资金成本和充分利用现有资源储量,帮助石油和天然气行业的决策者明显改善其营运效率。

  石油和天然气勘探的特点是高资本成本。加拿大石油生产商协会(CAPP)估计,该部门仅在2010年的资本支出就达510亿加元。按照这个资本支出速度,工业互联网技术所实现的资本开支每减少1%,就可为加拿大油气行业在未来15年节省80亿加元。

  例如,操作员和工程师都已采用先进的传感器来收集钻机和泵等设备的信息,使设备运行更有效,使用寿命也更长。油田技术人员也正在使用远程监控技术,确保设备安全运行在最佳能力。

  CAPP估计,加拿大在2010年拥有约1740亿桶的石油储量,70.4万亿立方英尺的天然气。然而,只有约3%的石油是传统储备,剩下的都储藏在油砂里。随着现有天然气资源的下降,油气生产将更多地依赖于页岩气等非常规资源。

  工业互联网技术则可帮助运营商提高油气井的产出效率,并延长其使用寿命。

  资源技术人员正在采用遥感传感器记录油气井的情况,同时采用远程启动泵技术,促进油气产量达到最大化。技术人员还利用无线通讯系统,将地下和地上的信息网络连接在一起,使他们能够从数千公里外实时作出生产决策。

  地质学家则采用先进的数据分析软件,以更好地了解和预测储油层性能。新的4D地震技术,不仅能够通过超声技术定位储备地点,还能在整个生产寿命周期里跟踪资源的迁移。

  拥抱工业互联网带来的所有机会,加拿大石油和天然气行业的工作者将有能力作出决策,确保降低成本、提高生产效率和扩大资源潜力,并使利益覆盖上游、中游和下游。

  工业互联网助你提高工作效率

  智能机械是工业互联网革命的一个重要特征,这将改变加拿大企业。人类操作者将发现更加高效和实用的方式与即使是最简单的机械进行沟通,这些智能机械都将配备先进的传感技术和数据传输工具以便进行分析。

  旋转类机械特别适合从最早采用工业互联网技术中获取好处。因为这类机械可经历温度、压力、振动和其他关键指标的变化,而这些指标现在已受到常规监测、建模和操纵。

  此类机械的类别涉及从工业、制造、到交通运输、石油和天然气、发电等所有经济部门。数以百万计的带有旋转组件的机械,包括了电动机、发动机、发电机、交流发电机、变频器、压缩机、涡轮机、电钻,风扇和传送带等。

  加拿大天然气生产热潮将有可能集中在使用燃气轮机和蒸汽轮机的联合循环发电厂。这些工厂首先将天然气热能转化为机械能,然后再转化为电力。

  普氏能源资讯UDI数据库估计,去年全球有1768座联合循环电厂正在运行。这代表着10600个旋转系统组件和175000小型旋转组件可能正受益于先进的传感器和数据分析技术。GE的战略和分析部门估计,在接下来的15年,加拿大或将建成2000座这样的电厂。

  在如此巨大的规模下,对旋转组件提供的数据分析所获得的哪怕是微小的效率提高,都将帮助电厂设计师和运营者实现燃油节约的集合效益。装备有先进分析工具的工程师,可对联合循环电厂的运行进行微调,以渐进增加功率输出,同时又无需消耗更多的燃料。

  忙得团团转?如果答案是是的,那么工业互联网将帮助人们使这些组件更有效地转起来。

  大数据:一股提升企业的浪潮

  工业互联网促进了智能机械的制造,其使用传感器和通信设备来提供大量的数据,告知操作者这些机械的运行情况。如果企业选择、分析和利用这些信息来达成最佳优势,那么,这一波大数据浪潮的力量就是用来提升而不是淹没他们的。

  来自大数据的智能可驱动从资源开采到能源生产制造等所有部门的效率。国际能源协会(IEA)估计,仅运输部门就驱动了全球能源需求的27%。几乎一半的燃料被货车、公交、飞机、轮船和火车等重型交通工具所消耗。IEA还估计,如果使这些重型交通工具更具效率,可能会减少14%的能源消耗,降低7%的温室气体排放。

  从理论上讲,工程师可随时监测柴油运输货车的运行来生成数据。然而,数据积累的成本过高,对数据进行分析的能力受限于成本和现有计算机能力。现在,由于高效和廉价传感器的广泛使用,工程师已可获得关于一辆货车运行的几乎无限的数据,同时最先进的数据分析技术可浓缩出最有价值的信息,来帮助货车车队在未来更有效地制订运营计划。

  数据分析可为货车运输公司提供优化货车行驶速度的信息。它能够确定最佳的混合燃料比例,以最低的成本提供最大的发动机功率。它还可处理全球定位传感器所提供的数据,以确定货车将产品运往全国各地的最有效路线。

  虽然大数据和高效的数据分析将推动新的经营效率,不过,只有作出了正确选择的人类决策者才拥有释放数据真实价值的力量。

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