第2章
物聯(lián)網(wǎng)在智能制造中應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)情況

2.1　國(guó)外產(chǎn)業(yè)狀況

2.1.1　產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況介紹

1. 基于物聯(lián)網(wǎng)的新興制造產(chǎn)業(yè)形態(tài)

工業(yè)/制造業(yè)作為國(guó)家的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)行業(yè)，具有規(guī)模巨大、帶動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，歷來(lái)是世界各國(guó)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)下行壓力的增加和新技術(shù)變革的出現(xiàn)，各國(guó)積極應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)的挑戰(zhàn)，美國(guó)“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”、德國(guó)“工業(yè)4.0”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，其根本出發(fā)點(diǎn)在于搶占新一輪國(guó)際制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。而在工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造發(fā)展的基礎(chǔ)，工業(yè)傳感感知、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)等成為新型工業(yè)技術(shù)體系中必不可少的構(gòu)成要素，其重要性不斷凸顯。

物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)正是工業(yè)/制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的基礎(chǔ)。采用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)的制造方式進(jìn)行改造，可以加強(qiáng)產(chǎn)品和服務(wù)信息的管理，實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)感知生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（包括物料、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和產(chǎn)品）相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行智能處理與優(yōu)化控制，以更好地協(xié)調(diào)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性，減少人工干預(yù)。此外，通過(guò)情景感知和信息融合，還可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的快速制造、市場(chǎng)需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及生產(chǎn)供應(yīng)鏈的實(shí)時(shí)優(yōu)化，提高產(chǎn)品的定制能力和服務(wù)創(chuàng)新能力，借此獲得經(jīng)濟(jì)、效率和競(jìng)爭(zhēng)力等多重效益。

作為制造業(yè)智能化的核心部分，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也被稱為智能制造的神經(jīng)系統(tǒng)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)，以及高級(jí)計(jì)算、分析、傳感技術(shù)的高度融合，也是工業(yè)生產(chǎn)加工過(guò)程與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度融合。它將制造業(yè)生產(chǎn)、監(jiān)控、企業(yè)管理、供應(yīng)鏈及客戶反饋等信息系統(tǒng)融為一體，通過(guò)數(shù)據(jù)中心對(duì)不同渠道的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，從而提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和用戶滿意度。

作為全面貫穿和獲取企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，并做出智能處理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知、互聯(lián)傳輸、智能處理及自組織和自維護(hù)的特點(diǎn)。即利用RFID、傳感器、二維碼等技術(shù)即時(shí)獲取產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、市場(chǎng)等各個(gè)階段的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)專用網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相連的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并處理。同時(shí)，一個(gè)功能完善的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)全方位互相聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)了自組織和自維護(hù)的功能。

2. 物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)規(guī)模及對(duì)企業(yè)效應(yīng)的影響

根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2016年全球物聯(lián)網(wǎng)支出為7370億美元。2017年全球物聯(lián)網(wǎng)支出達(dá)8000億美元，同比增長(zhǎng)8.5%，未來(lái)5年有望超過(guò)1.4萬(wàn)億美元。2016年投資額排名前三的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用行業(yè)分別是制造業(yè)（1780億美元）、交通運(yùn)輸業(yè)（780億美元）和公用事業(yè)（690億美元），制造業(yè)仍是物聯(lián)網(wǎng)熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2016年全球在制造業(yè)IoT方案上的投入達(dá)到了1025億美元，而IoT的總投入金額為1780億美元，制造業(yè)已成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最大的市場(chǎng)。2018年，全球智能制造及智能工廠相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2500億美元。

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲入制造業(yè)中的各個(gè)方面，同時(shí)其廣泛的部署和應(yīng)用對(duì)改善供應(yīng)鏈管理流程也起到了相當(dāng)積極的作用。IoT的應(yīng)用特性使得許多企業(yè)降低成本支出并最大限度地提高效率，而不會(huì)大幅增加初始投資。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造企業(yè)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）制造過(guò)程向全球化的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)跨國(guó)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、營(yíng)銷和服務(wù)，對(duì)信息系統(tǒng)提出了支持多語(yǔ)種、多工廠、多個(gè)企業(yè)實(shí)體的開(kāi)發(fā)與管理需求，以及全球協(xié)作開(kāi)發(fā)的需求。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家許多企業(yè)將信息化技術(shù)綜合集成并應(yīng)用服務(wù)于研發(fā)、管理、財(cái)務(wù)運(yùn)作、營(yíng)銷、服務(wù)等核心業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品研制、采購(gòu)、銷售等在全球范圍內(nèi)的協(xié)作，在全球范圍進(jìn)行資源的優(yōu)化配置。例如，洛克希德·馬丁公司在“聯(lián)合攻擊”戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）的研制過(guò)程中，以項(xiàng)目為龍頭，以數(shù)字樣機(jī)為核心，以Internet和協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)系統(tǒng)為綜合集成平臺(tái)，充分發(fā)揮各合作伙伴的優(yōu)勢(shì)能力，使設(shè)計(jì)時(shí)間減少50%，制造時(shí)間減少66%，備件減少5096件。

（2）生產(chǎn)和研發(fā)向精益化的方向發(fā)展

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高度的信息共享促使企業(yè)可以通過(guò)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程和資源配置，強(qiáng)化運(yùn)行細(xì)節(jié)管理和過(guò)程管理，追求持續(xù)改進(jìn)，推動(dòng)企業(yè)不斷適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)效能力，達(dá)到精益管理，從而提高制造業(yè)生產(chǎn)力。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)，智能制造可達(dá)成精益化研發(fā)的要求，通過(guò)整合各種產(chǎn)品質(zhì)量信息，把物理世界與數(shù)字世界充分關(guān)聯(lián)起來(lái)，為企業(yè)提供一種企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品數(shù)字化樣機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)頂層牽引、系統(tǒng)表達(dá)的質(zhì)量設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)、清晰、穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)、完整地將一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品掌握在設(shè)計(jì)者的手中，讓產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性有了系統(tǒng)的保障，讓產(chǎn)品創(chuàng)新有了質(zhì)的飛躍和效率的提升。

（3）支撐并推動(dòng)制造業(yè)向服務(wù)化轉(zhuǎn)變

當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)下的高端制造業(yè)都將服務(wù)看作發(fā)展重點(diǎn)，希望站在附加值更高的微笑曲線的兩端。很多重復(fù)性或不是核心主導(dǎo)業(yè)務(wù)的，可以通過(guò)外包的形式實(shí)現(xiàn)成本最小化；同樣，如果是為自身的企業(yè)提供服務(wù)的機(jī)構(gòu)，達(dá)到一定的程度，那么可以對(duì)外展開(kāi)服務(wù)，也可以把銷售商品進(jìn)一步演化到提供一些成套、集成的方案，從而提高附加值。例如，全球領(lǐng)先的動(dòng)力系統(tǒng)企業(yè)——羅爾斯·羅伊斯國(guó)際有限公司，作為波音、空客等飛機(jī)制造企業(yè)的供應(yīng)商，公司銷售的現(xiàn)代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中55%以上都簽訂了服務(wù)協(xié)議，服務(wù)收入占到公司總收入的50%以上。

（4）制造設(shè)計(jì)從高能耗向高能效轉(zhuǎn)變

當(dāng)今世界，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展“綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳經(jīng)濟(jì)”的理念緊密結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有更精細(xì)、更簡(jiǎn)單、更高效管理的特性，通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)合理利用可以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)和綠色制造。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)全面感知、可靠傳遞、智能處理使信息到達(dá)不同目標(biāo)，因而高度共享的信息資源、高度細(xì)化的專業(yè)化分工，極大程度地提高了制造工作的效率，幫助企業(yè)節(jié)約了成本，提高了競(jìng)爭(zhēng)力。

3. 物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)IDC最新發(fā)布的《2018年上半年全球物聯(lián)網(wǎng)支出指南》，到2022年全球物聯(lián)網(wǎng)（IoT）支出將達(dá)到1.2萬(wàn)億美元，2017—2022年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為13.6%。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2016年全球制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模估值超過(guò)200億美元，2017—2024年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將超過(guò)20%。

2.1.2　相關(guān)典型企業(yè)中業(yè)務(wù)情況介紹

1. 物聯(lián)網(wǎng)在智能制造中的典型應(yīng)用場(chǎng)景

智能制造的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)貫穿企業(yè)設(shè)備層、控制層、車間層、企業(yè)層、協(xié)同層不同層面的縱向集成，跨資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)不同級(jí)別的橫向集成，以及覆蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)的端到端集成。物聯(lián)網(wǎng)貫穿智能制造體系的3個(gè)維度的各個(gè)環(huán)節(jié)：首先，物聯(lián)網(wǎng)位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的所有環(huán)節(jié)；其次，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層級(jí)的設(shè)備、控制、車間、企業(yè)和協(xié)同5個(gè)層級(jí)，以及智能功能的互聯(lián)互通，如圖2.1所示。

作為制造業(yè)信息化的一種新興技術(shù)，制造物聯(lián)技術(shù)是現(xiàn)代制造工業(yè)中出現(xiàn)的一種新型的制造模式和信息服務(wù)模式的技術(shù)，它能夠催生先進(jìn)制造生產(chǎn)模式，增加產(chǎn)品附加值，加速轉(zhuǎn)型升級(jí)、降低生產(chǎn)成本、減少能源消耗，推動(dòng)制造業(yè)向全球化、信息化、智能化、綠色化方向發(fā)展。

制造物聯(lián)技術(shù)也是增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力，提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理和服務(wù)水平的重要途徑，促進(jìn)制造業(yè)由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變，為企業(yè)搶占價(jià)值鏈高端提供了重要的技術(shù)支撐，極大地增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

當(dāng)前，針對(duì)制造物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的研究還處于起步階段，歐盟FP7框架下的“物聯(lián)網(wǎng)和未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)系統(tǒng)”項(xiàng)目IoT@Work、EBbits和IoT-A都與制造物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，其中IoT@Work致力于開(kāi)發(fā)制造業(yè)中基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

目前，物聯(lián)網(wǎng)在智能制造中的典型應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在以下4個(gè)方面。

（1）生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控

生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控包括兩部分：生產(chǎn)線實(shí)時(shí)監(jiān)控和設(shè)備監(jiān)控。生產(chǎn)線實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線信息、質(zhì)量信息、工時(shí)信息、異常信息等，監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)程，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃安排、強(qiáng)化質(zhì)量管理等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程可視化，從而逐步達(dá)到柔性生產(chǎn)、精細(xì)管理。

設(shè)備監(jiān)控通過(guò)以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常設(shè)備的診斷、維護(hù)和調(diào)整。并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的歸一化，使得各產(chǎn)品設(shè)備數(shù)據(jù)及溫度、濕度、空氣質(zhì)量、電壓、電流等環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集并上傳到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)所有的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的分析，如圖2.2所示。

（2）設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控是在生產(chǎn)過(guò)程中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分散在不同企業(yè)和工廠中的設(shè)備控制接口、維護(hù)信息及相關(guān)軟件資源，通過(guò)封裝和集成，屏蔽設(shè)備的異構(gòu)性和地理分布性，通過(guò)透明的方式為用戶提供各類制造服務(wù)（這里的制造是指大制造，包括企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的一切活動(dòng)），使企業(yè)能夠以請(qǐng)求服務(wù)的方式方便地獲得所有與制造相關(guān)的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備資源的集成、優(yōu)化控制運(yùn)行，并為構(gòu)建面向企業(yè)協(xié)同制造特定需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)提供協(xié)同工作支持環(huán)境，使基于物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的制造企業(yè)群體能夠以較低的成本和較短的開(kāi)發(fā)周期，制造出符合市場(chǎng)需求的高質(zhì)量產(chǎn)品設(shè)備，如圖2.3所示。

（3）基于狀態(tài)的維護(hù)報(bào)警

基于狀態(tài)的維護(hù)報(bào)警是企業(yè)在開(kāi)展遠(yuǎn)程運(yùn)維和預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)建設(shè)和管理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和健康診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)快速、及時(shí)、正確診斷和維護(hù)，進(jìn)而基于采集到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，全面分析設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況，從而為設(shè)備設(shè)計(jì)及制造工藝改進(jìn)等后續(xù)產(chǎn)品的持續(xù)優(yōu)化提供支撐，如圖2.4所示。運(yùn)維服務(wù)包括基礎(chǔ)通用、數(shù)據(jù)采集與處理、知識(shí)庫(kù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、壽命預(yù)測(cè)等標(biāo)準(zhǔn)。

（4）質(zhì)量管控

一個(gè)高度自動(dòng)化的質(zhì)量管控系統(tǒng)可以大幅減少質(zhì)檢人員和操作工人的工作量，避免人工操作帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，使得系統(tǒng)可靠高效。工件的制造加工過(guò)程工序繁多且各道工序環(huán)環(huán)相扣，高實(shí)時(shí)性的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，可以對(duì)工件制造質(zhì)量涉及的“人—機(jī)—料—法—環(huán)—測(cè)”各個(gè)要素實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)警質(zhì)量問(wèn)題，保證生產(chǎn)有序進(jìn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。制造機(jī)械加工涉及產(chǎn)品種類繁多，呈現(xiàn)出中小批量，產(chǎn)品切換較頻繁。為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)品切換帶來(lái)的生產(chǎn)布局、生產(chǎn)工藝流程等局部變化，需要質(zhì)量管控系統(tǒng)能夠具有伸縮性，在軟件和硬件布置上具有較高的靈活性。

現(xiàn)今，在智能制造的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)則可以全方位提供對(duì)制造車間的各種檢測(cè)設(shè)備的泛在感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品的智能識(shí)別，產(chǎn)品制造全過(guò)程的監(jiān)控、全生命周期的質(zhì)量追溯，包括操作人員的生產(chǎn)執(zhí)行情況、質(zhì)檢人員的檢測(cè)執(zhí)行情況、機(jī)床加工狀態(tài)和參數(shù)、物料的特性、工藝要求是否達(dá)標(biāo)等質(zhì)量相關(guān)要素。

2. 典型制造業(yè)企業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

（1）富士通

圖2.5所示為富士通物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

富士通物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的核心是作為MetaArc服務(wù)提供的IoT平臺(tái)。該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)的融合和管理、應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)及設(shè)備管理功能。由于搭載了動(dòng)態(tài)資源控制器，因此可以根據(jù)環(huán)境變化，在邊緣運(yùn)算和云計(jì)算間進(jìn)行最佳分布式處理。此外，富士通還利用在設(shè)備開(kāi)發(fā)中積累的技術(shù)，提供IoT解決方案Ubiquitousware，助力企業(yè)提高作業(yè)人員的工作效率，確保安全。同時(shí)，GlobeRanger還提供了RFID等IoT設(shè)備管理功能，并已經(jīng)被以美國(guó)得克薩斯州理查德森警察局為首的眾多客戶采用。此外，通過(guò)活用RunMyProcess促使不同的云實(shí)現(xiàn)協(xié)作和整合，可以在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建各種各樣的IoT解決方案。

（2）勞斯萊斯

在2016年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，微軟正式宣布與豪華汽車品牌勞斯萊斯達(dá)成合作，將攜手開(kāi)發(fā)基于微軟Azure IoT物聯(lián)網(wǎng)和Cortana智能助理的智能云引擎，并將其內(nèi)置于勞斯萊斯汽車中，實(shí)現(xiàn)效能最大化。

（3）微軟

微軟在2017年的Build開(kāi)發(fā)者大會(huì)上將“邊緣計(jì)算”作為一個(gè)重要主題。另外，物聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)其Azure業(yè)務(wù)過(guò)去幾年發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ锫?lián)網(wǎng)將推動(dòng)微軟的Azure Stack服務(wù)增長(zhǎng)。憑借跨越云、操作系統(tǒng)和設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，微軟不斷簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)的旅程。因此，無(wú)論規(guī)模、技術(shù)專長(zhǎng)、預(yù)算、所處行業(yè)及其他因素如何，任何客戶都可以創(chuàng)建值得信賴的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，從而改善業(yè)務(wù)和客戶體驗(yàn)，以及世界各地人們的日常生活。在IoT這一術(shù)語(yǔ)被創(chuàng)造之前，微軟已經(jīng)投資了IoT。現(xiàn)在，微軟計(jì)劃投入更多資源用于物聯(lián)網(wǎng)研究和創(chuàng)新，最終將其演變成新的“智能優(yōu)勢(shì)”。

圖2.6所示為微軟物聯(lián)網(wǎng)解決方案架構(gòu)。

（4）施耐德電氣

過(guò)去幾年，施耐德電氣開(kāi)始搭建加快物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的頂層戰(zhàn)略，并在2016年推出其基于物聯(lián)網(wǎng)的、即插即用的開(kāi)放架構(gòu)EcoStruxure，通過(guò)IT與OT技術(shù)融合，幫助用戶實(shí)現(xiàn)推動(dòng)從互聯(lián)互通的產(chǎn)品到邊緣控制，再到應(yīng)用、分析與服務(wù)各個(gè)層面的創(chuàng)新，并實(shí)現(xiàn)能效和過(guò)程控制的優(yōu)化。2017年4月，施耐德電氣在中國(guó)市場(chǎng)發(fā)布了“數(shù)字化領(lǐng)導(dǎo)者”和“行業(yè)應(yīng)用專家”兩大關(guān)鍵轉(zhuǎn)型舉措。此外，基于施耐德電氣EcoStruxure平臺(tái)及相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品和服務(wù)，上海地鐵則在站內(nèi)智能化管理水平、用電安全、環(huán)境改善等方面有了顯著提升，從而保障了站內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）英特爾

圖2.7所示為英特爾物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略框架。

面對(duì)數(shù)據(jù)洪流帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以及邊緣計(jì)算的興起和人工智能趨勢(shì)，英特爾物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)有著清晰的戰(zhàn)略：圍繞邊緣計(jì)算中負(fù)載整合及計(jì)算視覺(jué)去構(gòu)建針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的芯片平臺(tái)，從而在垂直市場(chǎng)推行端到端邊緣云分布式計(jì)算架構(gòu)以支持行業(yè)運(yùn)用。其中，三大重點(diǎn)包括適合物聯(lián)網(wǎng)負(fù)載的芯片、引領(lǐng)邊緣負(fù)載整合、實(shí)現(xiàn)在邊緣的人工智能——計(jì)算機(jī)視覺(jué)。

正是由于英特爾物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)聚焦物聯(lián)網(wǎng)芯片、邊緣計(jì)算和視覺(jué)計(jì)算技術(shù)三大重點(diǎn)，2017年英特爾全球的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)超過(guò)了20%，2018年第一季度繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)，在中國(guó)的業(yè)務(wù)更是增長(zhǎng)迅猛。

（6）西門子

西門子在2017年發(fā)布了MindSphere合作伙伴計(jì)劃，強(qiáng)化圍繞工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面的渠道建設(shè)。MindSphere合作伙伴計(jì)劃瞄準(zhǔn)了大量合作伙伴，包括系統(tǒng)集成商、應(yīng)用開(kāi)發(fā)商、軟件公司、咨詢公司、運(yùn)營(yíng)技術(shù)混合合作伙伴及技術(shù)合作伙伴。西門子的MindSphere平臺(tái)旨在連接工業(yè)工廠自動(dòng)生產(chǎn)環(huán)境中的各種資產(chǎn)。這家德國(guó)公司的綜合數(shù)據(jù)托管平臺(tái)還提供了基于數(shù)據(jù)的服務(wù)，如機(jī)器工具分析和能源分析。

2.1.3　相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟/組織重要成果

物聯(lián)網(wǎng)覆蓋的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，涉及總體架構(gòu)、感知技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等各個(gè)方面。

從電子標(biāo)簽（RFID）、機(jī)器類通信（M2M）、傳感網(wǎng)（SN）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）到泛在網(wǎng)（UN），國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)組織開(kāi)展了大量的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)工作。主要的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織包括IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。ISO主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及安全等進(jìn)行研究；ITU-T與ETSI專注于泛在網(wǎng)總體技術(shù)研究，但二者側(cè)重的角度不同，ITU-T從泛在網(wǎng)的角度出發(fā)，而ETSI則是以M2M的角度對(duì)總體架構(gòu)開(kāi)展研究；3GPP和3GPP2針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面進(jìn)行研究；IEEE針對(duì)設(shè)備底層通信協(xié)議開(kāi)展研究。自2009年至今，物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作熱點(diǎn)。國(guó)際主要物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織如圖2.8所示。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)際上物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作還處于起步階段，目前各標(biāo)準(zhǔn)組織自成體系，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容涉及架構(gòu)、傳感、編碼、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用等。各標(biāo)準(zhǔn)組織都比較重視應(yīng)用方面的標(biāo)準(zhǔn)制定。在智能測(cè)量、E-Health、城市自動(dòng)化、汽車應(yīng)用、消費(fèi)電子應(yīng)用等領(lǐng)域均有相當(dāng)數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，這與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)和通信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系有很大不同（傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)和通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系一般不涉及具體的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)）。

（1）IEEE重要成果

在物聯(lián)網(wǎng)的感知層研究領(lǐng)域，IEEE的重要地位顯然是毫無(wú)爭(zhēng)議的。目前無(wú)線傳感網(wǎng)領(lǐng)域用得比較多的ZigBee技術(shù)就基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802 LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1998年，IEEE 802.15工作組成立，專門從事無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）標(biāo)準(zhǔn)化工作。在IEEE 802.15工作組內(nèi)有5個(gè)任務(wù)組，分別制定適合不同應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)在傳輸速率、功耗和支持的服務(wù)等方面存在差異。

由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征與低速無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）有很多相似之處，因此傳感器網(wǎng)絡(luò)大多采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)作為物理層和媒體存取控制層（MAC），其中最為著名的就是ZigBee。所以，IEEE的802.15工作組也是目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域在無(wú)線傳感網(wǎng)層面的主要標(biāo)準(zhǔn)組織之一。中國(guó)也參與了IEEE 802.15.4系列標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，其中IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e主要由中國(guó)起草。IEEE 802.15.4c擴(kuò)展了適合中國(guó)使用的頻段，IEEE 802.15.4e擴(kuò)展了工業(yè)級(jí)控制部分。

（2）ETSI重要成果

ETSI采用機(jī)器對(duì)機(jī)器通信（M2M）的概念進(jìn)行總體架構(gòu)方面的研究，相關(guān)工作的進(jìn)展非常迅速，是在物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)方面研究得比較深入和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)組織，也是目前在總體架構(gòu)方面最有影響力的標(biāo)準(zhǔn)組織。

ETSI成立了一個(gè)專項(xiàng)小組（M2M TC）從M2M的角度進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化研究。ETSI成立M2M TC小組主要的考慮是：目前雖然已經(jīng)有一些M2M的標(biāo)準(zhǔn)，涉及各種無(wú)線接口、格狀網(wǎng)絡(luò)、路由和標(biāo)識(shí)機(jī)制等方面，但這些標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)某種特定應(yīng)用場(chǎng)景，彼此獨(dú)立，如何將這些相對(duì)分散的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)放到一起并找出不足，這方面所做的工作很少。在這樣的研究背景下，ETSI M2M TC小組的主要研究目標(biāo)是從端到端的全景角度研究機(jī)器對(duì)機(jī)器通信，并與ETSI內(nèi)NGN的研究及3GPP已有的研究展開(kāi)協(xié)同工作。

M2M TC小組的職責(zé)是從利益相關(guān)方收集和制定M2M業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)需求，建立一個(gè)端到端的M2M高層體系架構(gòu)（若需要?jiǎng)t會(huì)制定詳細(xì)的體系結(jié)構(gòu)），找出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)不能滿足需求的地方并制定相應(yīng)的具體標(biāo)準(zhǔn)，將現(xiàn)有的組件或子系統(tǒng)映射到M2M體系結(jié)構(gòu)中，M2M解決方案間的互操作性（制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)）、硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化方面，考慮與其他標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行交流及合作。

（3）3GPP/3GPP2重要成果

3GPP和3GPP2也采用M2M的概念進(jìn)行研究。作為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)組織，3GPP和3GPP2關(guān)注的重點(diǎn)在于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能力增強(qiáng)方面，是在網(wǎng)絡(luò)層方面開(kāi)展研究的主要標(biāo)準(zhǔn)組織。

3GPP針對(duì)M2M的研究主要從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)出發(fā)，研究M2M應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，包括網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)等。3GPP研究的范圍為只討論移動(dòng)網(wǎng)的M2M通信；只定義M2M業(yè)務(wù)，不具體定義特殊的M2M應(yīng)用。Verizon、Vodafone等移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在M2M的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，如大量M2M終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)的沖擊，系統(tǒng)控制面容量的不足等。因此，在Verizon、Vodafone、三星、高通等公司的推動(dòng)下，3GPP對(duì)M2M的研究在2009年開(kāi)始加速，目前基本完成了需求分析，轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)框架的研究，但核心的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）研究工作還未展開(kāi)。

相比較而言，3GPP2相關(guān)研究的進(jìn)展要慢一些，目前關(guān)于M2M方面的研究多處于研究報(bào)告的階段。

（4）IETF重要成果

IETF制定以IP協(xié)議為基礎(chǔ)、適應(yīng)感知延伸層特點(diǎn)的組網(wǎng)協(xié)議。目前IETF的工作主要集中于6LoWPAN和ROLL協(xié)議兩個(gè)方面，6LoWPAN以IEEE 802.15.4為基礎(chǔ)，針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)低開(kāi)銷、低復(fù)雜度、低功耗的要求，對(duì)現(xiàn)有IPv6系統(tǒng)進(jìn)行改造，壓縮包頭信息，提高對(duì)感知延伸層應(yīng)用的使用能力。而ROLL的目標(biāo)是使公共的、可互操作的第3層路由能夠穿越任何數(shù)量的基本鏈路層協(xié)議和物理媒體。例如，一個(gè)公共路由協(xié)議能夠工作在各種網(wǎng)絡(luò)，如802.15.4無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)及未來(lái)低功耗802.11Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)和之間。目前6LoWPAN已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化的中期階段，而ROLL仍處于草案階段。