通用電氣公司(GE)

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的崛起，世界正處在通向新的創(chuàng)新與變革時代的門口，這要歸功于全球工業(yè)系統(tǒng)與先進(jìn)的計算、分析、低成本傳感技術(shù)以及全新互聯(lián)網(wǎng)連接融合。數(shù)字世界與機(jī)器世界的更深層次融合有潛力給全球產(chǎn)業(yè)帶來深刻的變革，這些創(chuàng)新有望為航空、鐵路運輸、電力、石油和天然氣開發(fā)以及醫(yī)療等各個行業(yè)帶來更快的發(fā)展速度和更高的效率。無論是在美國還是中國，無論是在非洲的大城市還是哈薩克斯坦的鄉(xiāng)村地區(qū)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有望推動更強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)增長，提供更好、更多的就業(yè)機(jī)會，并提高人們的生活水平。

通過使用更低的成本帶來更好的醫(yī)療效果，大量節(jié)約燃料和能源，以及使用性能更好、壽命更長的硬件設(shè)施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步提高效率，就像工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命那樣加快生產(chǎn)力增長。生產(chǎn)力的提高意味著更快地提高人們的收入和生活水平。在美國，如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%，使其重回互聯(lián)網(wǎng)革命時期的峰值水平，那么未來20年，它將使平均收入比當(dāng)前水平提高25%-40%。隨著創(chuàng)新意識在全球范圍的擴(kuò)散，如果世界其他地區(qū)能確保實現(xiàn)美國生產(chǎn)率增長的一半，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會為全球GDP增加相當(dāng)可觀的10萬億-15萬億美元——幾乎相當(dāng)于當(dāng)今美國經(jīng)濟(jì)的規(guī)模。在當(dāng)今富有挑戰(zhàn)性的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，即使確保實現(xiàn)一小部分生產(chǎn)力提高，也能在個人層面和整個經(jīng)濟(jì)層面帶來極大的益處。

下一波浪潮

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)匯集了兩大革命的進(jìn)步：工業(yè)革命帶來的無數(shù)機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，以及互聯(lián)網(wǎng)革命中涌現(xiàn)的計算、信息與通信系統(tǒng)。

結(jié)合起來，這些發(fā)展匯集了三大元素，它們充分體現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的精髓：

1.智能設(shè)備。廣泛的儀器儀表是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)崛起的一個必要條件。為工業(yè)設(shè)備提供數(shù)字儀器儀表是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命的第一步。幾個因素讓工業(yè)機(jī)器儀器儀表的廣泛應(yīng)用成為可能，并且在經(jīng)濟(jì)上可行。

第一，部署成本：儀器儀表的成本已經(jīng)大幅下滑，使得以更經(jīng)濟(jì)的方式裝配和監(jiān)測工業(yè)機(jī)器成為可能。第二，計算能力：微處理器芯片的持續(xù)進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到臨界點，使得利用數(shù)字智能增強(qiáng)機(jī)器成為可能。第三，高級分析：“大數(shù)據(jù)”軟件工具和分析技術(shù)的進(jìn)步提供了理解智能設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的方法。

這些因素正在改變收集和分析數(shù)據(jù)（理論上存在，但在實踐中尚未得到充分利用）并采取行動的成本和價值。

利用智能設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個重要功能。如圖1所示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以被看作是數(shù)據(jù)、硬件、軟件和智能的流通與互動。從智能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)，然后利用大數(shù)據(jù)和分析工具進(jìn)行存儲、分析和可視化。最終的“智能信息”可以供決策者（在必要時實時）使用，或者作為各工業(yè)系統(tǒng)中更廣泛的工業(yè)資產(chǎn)優(yōu)化或戰(zhàn)略決策流程的一部分。

智能信息也可以在機(jī)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、個人或群體之間分享，以推動智能協(xié)作和更好地制定決策。這讓更廣泛的利益相關(guān)者能夠參與到資產(chǎn)維護(hù)、管理和優(yōu)化之中。它還確保在合適的時間引入本地和遠(yuǎn)程擁有相關(guān)機(jī)器專業(yè)知識的人。智能信息還可以返回至最初的機(jī)器。這不僅包括該機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括可以加強(qiáng)機(jī)器、設(shè)施和更大系統(tǒng)運營或維護(hù)的外部數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)反饋循環(huán)讓機(jī)器能夠從歷史中“學(xué)習(xí)”，并通過板載控制系統(tǒng)表現(xiàn)得更智能。

每個安裝儀器儀表的設(shè)備將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程機(jī)器和用戶。實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個重要部分將涉及確定哪些數(shù)據(jù)仍保留在設(shè)備上以及哪些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)竭h(yuǎn)程地點進(jìn)行分析和存儲。確定本地數(shù)據(jù)的保留程度是確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及多種與之相關(guān)的公司的安全的重要因素之一。這里的重點是新的創(chuàng)新可以讓安裝儀器儀表的設(shè)備所生成的敏感數(shù)據(jù)保留在本地。其他數(shù)據(jù)流將被遠(yuǎn)程傳輸，以便在工作或移動中的人實現(xiàn)可視化、可分析、可增強(qiáng)并能采取行動。

隨著時間的流逝，這些數(shù)據(jù)流提供了運營和性能的歷史信息，讓操作員可以更好地了解工廠關(guān)鍵設(shè)備的狀況。操作員可以了解某個具體設(shè)備已經(jīng)運行了多長時間及其運行狀況。分析工具可以比較其他工廠中類似設(shè)備的運行歷史，以便可靠地估計該設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性以及時間。以這種方式可以把運行數(shù)據(jù)和預(yù)測分析相結(jié)合，從而避免意外停機(jī)并使得維護(hù)成本最小化。

所有這些收益都來自機(jī)器儀器儀表，其通過使用現(xiàn)有信息技術(shù)并以這樣的方式來提高人們的工作效率。這就是為什么廣泛部署智能設(shè)備有如此大的威力。在高性能機(jī)器，如高性能的飛機(jī)發(fā)動機(jī)，越來越難以提高生產(chǎn)力的情況下，廣泛部署智能設(shè)備有望釋放額外的性能和運營效率。

2.智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)的潛在利益非常龐大。智能系統(tǒng)包括各種傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，但其定義更加寬泛，包括整合廣泛的機(jī)器儀器儀表與設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上部署的軟件。隨著越來越多的機(jī)器和設(shè)備進(jìn)入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，廣泛的機(jī)器儀器儀表的整合效應(yīng)可以在設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)。

智能系統(tǒng)包括多種形式：

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：在一個系統(tǒng)中，互聯(lián)機(jī)器的運營可以協(xié)調(diào)，以便在網(wǎng)絡(luò)層面提高運營效率。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，不同資產(chǎn)可以連接起來以幫助醫(yī)生和護(hù)士更快速地把患者引導(dǎo)至恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備。信息可以無縫傳輸給醫(yī)護(hù)工作者和患者，從而減少等待時間、提高設(shè)備利用率并提高醫(yī)護(hù)質(zhì)量。智能系統(tǒng)還適用于交通網(wǎng)絡(luò)中的路線優(yōu)化。聯(lián)網(wǎng)中的車輛會知道它們的位置和目的地，也能知道系統(tǒng)內(nèi)其他車輛的位置和目的地，這樣，可以實現(xiàn)路線優(yōu)化以找到最高效的系統(tǒng)層面解決方案。

維護(hù)優(yōu)化：通過智能系統(tǒng)可以實現(xiàn)最優(yōu)化、低成本，并有利于整個機(jī)組的維護(hù)。將機(jī)器、組件和單個零部件整合起來的觀點提供了一個可以監(jiān)測這些設(shè)備狀態(tài)的方式，從而實現(xiàn)了在合適的時間向合適的地點提供恰當(dāng)數(shù)量的零部件。這使零部件的庫存需求和維護(hù)成本最小化，并增強(qiáng)了機(jī)器的可靠性。智能系統(tǒng)維護(hù)優(yōu)化可以與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和預(yù)測分析相結(jié)合，并且預(yù)測分析允許工程師來實施預(yù)防性維修計劃，這樣有可能使機(jī)器的可靠性達(dá)到前所未有的水平。

系統(tǒng)恢復(fù)：建立廣泛的系統(tǒng)級智能也有助于在發(fā)生重大故障后更快速、高效地恢復(fù)系統(tǒng)。例如，在暴風(fēng)雨、地震或其他自然災(zāi)難發(fā)生時，智能儀器儀表、傳感器以及其他智能設(shè)備和系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可被用于快速檢測和隔離最大的問題，以便它們不會聯(lián)合在一起造成更大的災(zāi)難，也可以整合地理和運營信息來支持實用的恢復(fù)工作。endprint

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效應(yīng)是機(jī)器與系統(tǒng)互聯(lián)的另外一項收益。每個機(jī)器的運行情況可以匯集到一個單獨的信息系統(tǒng)中，讓機(jī)器群能夠以一種單個機(jī)器無法實現(xiàn)的方式快速學(xué)習(xí)。例如，飛機(jī)中收集到的數(shù)據(jù)可以與位置和飛行歷史信息相結(jié)合，提供有關(guān)飛機(jī)在各種環(huán)境中的性能的豐富信息。來自這些數(shù)據(jù)的洞察力是可行的，并能夠用于讓整個系統(tǒng)更加智能，從而促進(jìn)知識積累和增強(qiáng)洞察力。

建設(shè)智能系統(tǒng)可以充分發(fā)揮廣泛部署智能設(shè)備的優(yōu)勢。一旦一個系統(tǒng)內(nèi)連接更多的機(jī)器，就會形成一個持續(xù)擴(kuò)展的自學(xué)系統(tǒng)，隨著時間的積累而變得更加智能。

3.智能決策。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部威力將通過第三個元素——智能決策實現(xiàn)。當(dāng)從智能設(shè)備和系統(tǒng)收集到足夠的信息以促進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)時，智能決策就出現(xiàn)了，這反過來讓一個小機(jī)組網(wǎng)絡(luò)層的操作功能從運營商傳輸?shù)綌?shù)字安全系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的這個要素對于應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)越來越高的復(fù)雜性至關(guān)重要。考慮到可以大范圍檢測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備或機(jī)組，操作員需要快速做出成千上萬個決策以保持最優(yōu)的系統(tǒng)性能。

通過讓系統(tǒng)在人的同意下執(zhí)行指定的操作可以克服這種復(fù)雜性挑戰(zhàn)。復(fù)雜性帶來的負(fù)擔(dān)被轉(zhuǎn)移到數(shù)字系統(tǒng)。例如，在智能系統(tǒng)中，提高發(fā)電廠產(chǎn)出的信號不必發(fā)送給每個單個發(fā)電廠的操作員；相反，智能自動化可以直接根據(jù)風(fēng)能和太陽能、電力需求的變化以及其他發(fā)電廠的情況而直接聯(lián)合調(diào)度靈活的發(fā)電廠。這些功能將有助于人和機(jī)構(gòu)更高效地完成工作。

智能決策是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的長期愿景。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的元素在設(shè)備之間和系統(tǒng)之間逐步組裝，這將是所收集知識的極致。這是一個大膽的目標(biāo)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將帶來堪比工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命規(guī)模的生產(chǎn)力提升和運營成本降低。

隨著智能元素匯集到一起，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過機(jī)器分析帶來“大數(shù)據(jù)”的威力。傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法使用的是歷史數(shù)據(jù)收集技術(shù)，這種方式往往在數(shù)據(jù)、分析和做出決策之間存在孤立性。由于系統(tǒng)監(jiān)測已得到改進(jìn)并且信息技術(shù)的成本有所下降，支持越來越多實時數(shù)據(jù)的能力得到了提高。更好地管理和分析高頻率實時數(shù)據(jù)讓人們在全新的高度了解系統(tǒng)運行情況。基于機(jī)器的分析為分析流程帶來了另一種維度。物理方法、深厚的特定行業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識、更多的信息流自動化以及預(yù)測功能的整合，可加入現(xiàn)有的 “大數(shù)據(jù)”工具套件。其結(jié)果就是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)方法和最新方法相結(jié)合，以便通過特定行業(yè)的高級分析來充分利用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)。

只有當(dāng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的上述三大要素與機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全面融合之后，才能發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部潛力。這樣，整個工業(yè)經(jīng)濟(jì)都能享受到提高生產(chǎn)力、降低成本和減少廢物排放的收益。

構(gòu)建模塊和“旋轉(zhuǎn)設(shè)備”

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最開始是將傳感器和其他先進(jìn)的儀器儀表（從簡單到復(fù)雜）嵌入各種機(jī)器。這能夠收集并分析海量數(shù)據(jù)，改進(jìn)機(jī)器性能，并且自然提高將其連接在一起的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的效率。甚至數(shù)據(jù)本身都能夠變得“智能”，能立即知道自己需要抵達(dá)哪些用戶。

比如，僅在航空領(lǐng)域，其潛力就是巨大的。目前，全球約有20000架商用飛機(jī)，其中包含43000個商用噴氣發(fā)動機(jī)。每個噴氣發(fā)動機(jī)包含3個分別裝有儀器儀表和監(jiān)測的主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備。試想一下當(dāng)“智能飛機(jī)”可以與操作員進(jìn)行通信時，發(fā)動機(jī)維護(hù)、燃料消耗、機(jī)組分配和調(diào)度的效率提升存在多大空間？這還只是當(dāng)前的情況。未來15年，隨著全球范圍對航空服務(wù)的需求不斷提高，將有30000個新的噴氣發(fā)動機(jī)投入服務(wù)。

機(jī)車、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠、能源加工廠、工業(yè)設(shè)施及其他關(guān)鍵設(shè)備中也有類似的安裝儀器儀表的機(jī)會?？傮w來說，當(dāng)今全球工業(yè)資產(chǎn)庫中約有超過300萬臺主要的“旋轉(zhuǎn)設(shè)備”。所有這些只是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可支持設(shè)備的一小部分。

1%的威力

機(jī)器與分析相結(jié)合的收益是多方面的，也是顯著的。我們估計，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新將在規(guī)模超過32.3萬億美元的經(jīng)濟(jì)活動的領(lǐng)域內(nèi)得到直接應(yīng)用。隨著全球經(jīng)濟(jì)增長，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的潛在應(yīng)用也將擴(kuò)大，預(yù)計到2025年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦_(dá)82萬億美元規(guī)模的產(chǎn)出，或占全球經(jīng)濟(jì)的一半。

保守地看，特定行業(yè)的收益是有益的。即使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)只能讓效率提高1%，其效益也將是巨大的。例如，僅在商用航空領(lǐng)域，未來15年，節(jié)約1%的燃料就意味著節(jié)約300億美元的成本。同樣，全球所有天然氣火力發(fā)電廠的效率提高1%，就意味著節(jié)約價值660億美元的燃料。通過提高流程的效率，全球醫(yī)療行業(yè)也將受益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：全球醫(yī)療效率提高1%，就意味著節(jié)約超過630億美元的醫(yī)療成本。在全球鐵路貨運行業(yè)，效率提高1%，則意味著節(jié)約270億美元的燃料。最后，產(chǎn)業(yè)上游的石油與天然氣勘探與開發(fā)的資本利用率提高1%，就可避免或推遲900億美元的資本支出。這些還僅僅是幾個有可能實現(xiàn)的例子。

廣泛的全球收益

作為重要創(chuàng)新的發(fā)起者和先行者，美國位于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前沿。鑒于越來越深入的全球一體化以及更快速的技術(shù)轉(zhuǎn)移，其帶來的收益將是全球性的。事實上，由于新興市場投資建設(shè)了大量基礎(chǔ)設(shè)施，盡早快速采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會對經(jīng)濟(jì)起到一個強(qiáng)勁的助推器作用，可能有機(jī)會避免發(fā)達(dá)國家所經(jīng)歷的某些發(fā)展階段。例如，通過直接使用無線技術(shù)，可能會避免使用電纜或有線技術(shù)；或者，目前提供的私有、半公共或公共云系統(tǒng)將有可能替代各個孤立系統(tǒng)。這將更快地縮短發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家之間生產(chǎn)力的差距。在這個過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將緩解資源和資金壓力，使全球經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)一步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。endprint