近日,GSMA發布了《大中華區工業物聯網》(The Industrial IoT in Greater China) 研究報告,重點介紹該地區工業物聯網市場現狀、主要應用場景以及未來的發展趨勢。通過對中國電信、中國移動、中國聯通、***移動、亞太電信集團、遠傳電信等移動運營商的采訪,分析了5G、大數據、人工智能(AI)和移動物聯網(IoT)等技術如何與工業系統相結合,持續推動在該地區的產業轉型和升級。
GSMA智庫 (GSMA Intelligence) 估計,到2025年全球的工業物聯網 (IIoT)連接數將達到138億,其中大中華地區的連接數約為41億,約占全球市場的三分之一。
“移動與信息技術的快速發展將從根本上改變我們的生活和工作方式,萬物互聯使我們的城市更加智能,生活更輕松,更高效,”GSMA首席技術官Alex Sinclair評論道。“中國在IIoT上投入巨資,通過利用先進的信息技術,簡化制造流程,以提高生產力和生產效率。在政府的積極支持下,中國將成為該領域的全球領導者。“
工業物聯網將人工智能、云計算和大數據分析相結合,通過大量可實時監控復雜物理機械效能的連接傳感器,對采集的數據進行分析,用于優化生產并進行主動預防性維護,從而提高效率,并產生可用于研發新流程的新洞察。所采集的數據還能夠應用于生產制造以外的其它相關領域的分析,例如減少能源消耗和網絡資源投入等。另外,中國目前在人工智能領域發展迅猛,利用機器學習,算法優化,人工智能將有助于高效準確的管理復雜的工業設施和流程再造。
中國政府支持IIoT發展
中國政府是該國采用工業物聯網的主要推動力。2015年5月,政府出臺“中國制造2025”戰略,強調優先發展能夠促進制造業創新的行業,包括物聯網、智能家電和高端消費電子產品。據新華社《經濟參考報》報道,按照該項計劃,這些行業將獲得超過 100 億元人民幣(折合 15 億美元)的國家撥款。該戰略提出的目標是在未來的 10 年內中國將從“制造大國”轉型為“制造強國”。
也是在2015年,政府還公布了“互聯網+行動計劃”,將互聯網與傳統產業相結合,創造了經濟增長的新引擎,將移動互聯網,云計算,大數據和物聯網與現代制造業結合在一起。
政府也在為中小型企業 (SME) 尋求更快、更經濟實惠的互聯網連接,希望通過鼓勵中小型企業將其業務系統上載到云平臺來激發大眾創業、萬眾創新。公共機構也正在試圖加強網絡安全,例如國家計算機網絡應急技術協調中心的報告中強調了與物聯網設備和網絡化工業系統相關的安全風險 。
總體而言,在快速發展的人工智能 (AI) 領域,全球領先也是中國決策者的發展重點。2017 年夏天,中國國務院發布了一份政策藍圖,提倡中國到 2030 年成為“世界主要人工智能創新中心”,據預測,屆時中國人工智能產業將價值 1500 億美元 。
GSMA協會會長葛瑞德表示,作為全球最大的經濟體之一,中國不僅希望在解決方案層面成為世界引領者,同時還希望通過規模化提高經濟效益。作為全球眾多物聯網傳感器和設備的生產商、供應商和使用者,中國目前正處于產業轉型的初期階段。智能生產、協同制造和云制造平臺將實現整個價值鏈的互連和協作。定位追蹤使得供應商和制造商能夠在整個制造周期中監控關鍵物料位置,做到防患于未然。此外,中國在人工智能技術領域也進展迅速,通過機器學習,幫助工廠和企業管理復雜的流程并推動創新。
中國經營者的角色
中國的移動運營商在這一發展過程中將起到中流砥柱的作用,為全國的企業和商業客戶提供安全、可靠且智能的連接。中國的運營商不僅是IIoT發展不可或缺的組成部分,同時也是城市,政府和相關組織最佳的戰略合作伙伴。
GSMA的物聯網計劃希望與所有運營商以及生態系統中的其他供應商密切合作,致力于推進安全物聯網解決方案和應用,包括LTE-M等低功率廣域(LPWA)網絡和NB-IoT,這有助于在全國范圍內引入創新的新服務。
LTE-M和NB-IoT將在5G網絡的發展中發揮關鍵作用,特別是“大規模物聯網”,這將使智能城市,工業自動化和涉及大量連接設備的其他應用成為可能。
商業應用占據物聯網市場的半壁江山
GSMA智庫最新的報告指出全球物聯網市場(包括:連接、應用、平臺與服務),到2025年預測價值將達到1.1萬億美元。來自不同背景的企業,包括移動運營商、IT公司、設備制造商和系統集成商,都希望在這個市場中分一杯羹。商業應用占據了整個物聯網市場的半壁江山。根據Gartner 公司的研究,截至2020年,全球互聯網總支出將突破3萬億美元,其中跨行業商業應用支出占5700 億美元,垂直行業應用占 9100 億美元。這表明自 2016 年起,這兩部分的年均復合增長率將分別達到30% 和 8%。
大中華區是物聯網技術的一個巨大市場,同時也是元器件等產品的主要供應商。中國作為世界工廠,是各種商品的主要制造商,其中包括世界上大部分的電子產品。事實上,大中華區制造了大部分的傳感器、芯片及物聯網的其他構成組件。安盛保險表示,截至2020 年,全球將需要 2000 億物聯網連接組件和設備 。
與此同時,中國也涌現出眾多新興企業,例如由百度前任首席 AI 科學家吳恩達創辦的landing.ai、 K2Data和RootCloud,這些企業都可能會在工業互聯網的發展中發揮重要作用。作為中國物聯網行業代表城市無錫,每年都會舉辦獎金高達一千萬人民幣(折合150 萬美元)的物聯網創新大賽,以眾包的形式推動創新。
許多在大中華區研發的物聯網組件和服務都部署在了本地。事實上,中國的制造業是采用物聯網解決方案的主要客戶。工業物聯網能夠幫助中國數百萬的工廠和生產車間顯著提高效率、降低成本并更好地管理其基礎設施。
研究公司 IDC 預測,中國各種形式物聯網工具包的市場總收入將會從 2017 年的 1930 億美元上升至2020 年的3610億美元。其中,根據中國工業和信息化部的數據,中國工業物聯網市場收入的年增長率約為 25%,并且將在 2018 年達到近 3000 億元人民幣(折合 470 億美元)。(見圖表)
未來 15 年,物聯網促進中國 GDP 增長 5000 億至 1.8 萬億美元
中國擁有多種工業物聯網潛在應用,包括智能生產流程、大規模定制、云制造平臺、協同制造和協同創新平臺、B2B行業電子商務和智能產品開發工具。例如,工業企業可以構建云平臺,從而在企業內部和整個工業價值鏈中更好地實現互聯互通。
安永咨詢公司總結了工業物聯網可以為制造業帶來的五大優勢 :
減少校正周期時間
能夠提前預測故障
通過大數據分析完善設計
通過與被動維修截然相反的主動監控和預防,節省資金
減少會對品牌聲譽造成嚴重損害的缺陷產品和召回
這些優勢同樣也適用于供應鏈管理。將工廠與供應商連接后,供應鏈中的所有相關方都可以跟蹤各方之間的互動、物料流動和制造周期。此外,工業物聯網還遠程庫存監控,并且可以訪問進入供應鏈的零件和產品的報告。由于實時數據可以協助指出潛在問題,做到防患于未然,因此公司可以采取糾正措施確保獲得所需供給,同時,公司可以降低庫存甚至資本壓力。
德勤在2016年針對中國制造商進行的調查中指出,89%的受訪者認同,工業物聯網對于未來五年的成功至關重要。雖然有72%的受訪者已通過各種形式啟動了工業物聯網應用,但只有46%的商業受訪者建立了明確的工業物聯網戰略和計劃。
經過最初使用工業物聯網來提高效率的階段之后,中國制造商現在開始將注意力轉向收入增長和風險管理的潛力方面。在德勤調查的 156 家公司中,約有 116 家公司(74%) 在尋求通過工業物聯網應用來提高其供應鏈的效率并降低成本。約有 110 家公司(70%) 表示計劃使用預測性維護等技術來提高運營效率并減少停機時間,而另一些公司則希望提高業務敏捷性和法律合規性。
當然,通過機器之間的互連實時傳輸信息和大數據分析結論,不僅讓制造業獲益良多,而且還可以幫助中國許多重要經濟部門提高效率和生產力,包括能源、電力和電信部門。埃森哲咨詢公司的調查數據顯示,在未來 15 年內,物聯網可促進中國 GDP 累積增長 5000 億至 1.8 萬億美元,具體取決于投資水平 。在這一數據中,制造業的產值可能會增加1960億至 7360 億美元,而資源行業的產值可能會增加 480 億至 1890 億美元。
工業物聯網在中國三大主要經濟領域的商用
移動物聯網如今正在全球范圍內蓬勃發展。迄今為止,29 家移動運營商已推出了 53個使用窄帶物聯網 (NB-IoT) 或 LTE-M 技術的移動物聯網網絡,這兩種技術都是3GPP 標準。移動物聯網技術在大中華地區的許多城市都已經得到廣泛部署。
GSMA報告還概述了工業物聯網在中國三個主要經濟領域的應用:公共設施/能源、物流和智能城市。
1、公關設施/能源
中國已經處于全球推動部署智能電網的前沿,智能電網可以獲得有關能源和水利基礎設施利用率的最新信息,以提高效率并減少浪費。通過連接的電表和水表收集的信息可以幫助消費者和企業減少使用,同時使公共事業能夠更好地平衡供需,并識別泄漏和故障。
根據麥肯錫咨詢公司的數據,在 2013 年,中國成為全球最大的智能電網投資市場,據稱大約有 3.1 億家庭正在使用智能電表,到 2015 年普及率將超過 80%。據 Navigant 的研究報告顯示,2017 年第三季度中國占全球安裝量接近 70%。
與早期技術相比,移動物聯網連接提供了一種更便宜、更簡單的方式連接公用電表/水表/氣表。通過延長智能電表的電池壽命,移動物聯網連接可以使公用設施顯著地減少維護:將服務周期從 2-3 年延長至 10-15 年將顯著地提高公用事業的投資回報率。由于公共電表/水表/氣表傾向于傳遞相對較小的數據有效載荷(最大字節數 100),因此低帶寬、節能的網絡技術特別適用于這類應用。
利用移動物聯網技術,運營商可以使用現有的蜂窩基礎設施連接電表/水表/氣表,此外還利用了高性價比的標準化設備硬件。這些技術被設計成能夠支持雙向通信,為數字表具啟用時間同步和固件更新。
案例研究:
中國移動的窄帶物聯網(NB-IoT)智能電表解決方案
中國移動開發了窄帶物聯網智能電表解決方案,并與國家電網電力研究院合作在鷹潭、無錫、珠海、成都、重慶和北京部署了 200 個智能電表。其現有的解決方案使用 2G 或 4G 網絡,收集電表中的實時電壓、電流、功率消耗和其他信息。通過大數據分析,他們可以監控每臺設備的實際電力消耗,從而能夠在特定地區提供有效的供電策略。
此外,窄帶物聯網的引入能夠增強網絡覆蓋范圍,連接更多的智能電表。由于不再需要手動抄表,因此安裝和操作也更加簡單,從而降低維護成本。實時數據也可供城市和公用事業公司使用,以便更快地分析數據。使用窄帶物聯網增強網絡覆蓋,意味著網絡適用于連接難以覆蓋其安裝位置的電表,如建筑物或電表柜內,其他網絡可能無法實現對這類位置的網絡覆蓋。它們還擁有極佳的安全性,因為在授權頻譜中進行操作。
中國移動能夠從窄帶物聯網提供的擴大覆蓋范圍中獲益,這種范圍的擴大對于確保安裝在不同位置(如室內、室外、地下室)的電表能夠成功連接網絡至關重要。它還能夠提供高質量的服務,對于重要的國家基礎設施(如智能電表和電網)的運營至關重要,能夠通過更廣泛的網絡覆蓋連接更多難以覆蓋其安裝位置的電表,簡化了設備管理以及到云管理平臺的集成。
2、物流
在線支付越來越受中國消費者的歡迎,作為國內領先的在線零售巨頭,阿里巴巴旗下的淘寶和京東等電商平臺為獲取更多的客戶展開競爭。但是中國龐大的物流業需要削減成本。據中國商務部統計, 2015 年,中國在物流行業花費了 11.1 萬億元(1.7 萬億美元),占全國 GDP(國民生產總值)的 14.9%。在美國,物流成本占 GDP 的 6.5%,而在日本和德國,物流成本占 GDP 的 3.5%。中國物流業一直面臨建設倉庫的土地價格、管理和勞動力成本不斷上漲。
分銷商正在使用無線技術使物流變得更加自動化,減少運輸貨物的成本。例如,阿里巴巴已在廣東省惠陽建造大規模的 3000 平方米倉庫,完全通過 IoT(物聯網)和機器人陣列進行操作。阿里巴巴集團的物流子公司“菜鳥”為中國 1000 多個地區提供當日送達或次日送達服務。
2017 年,華為、中國移動和 DHL 供應鏈啟動了一項聯合項目,旨在共同開發一個物聯網系統,用于汽車制造廠的物流升級。三家公司正在利用窄帶物聯網來提高位于廣西壯族自治區柳州的一個生產基地的效率。
3、智慧城市
根據咨詢公司德勤的數據顯示,中國有大約有 500 個智慧城市試點項目,比世界上任何一個國家都多。其中最先進的項目之一是在擁有 900 多萬人口的杭州市開展的。
在杭州,當地政府與阿里巴巴和富士康合作建立了“城市大腦”項目。這座城市的交通運轉某種程度上由人工智能系統控制,該系統利用通過各種應用獲取到的行為數據做出實時決策,并為更順暢的通勤和更安全的交通出行制定最佳的未來場景。因此,交通堵塞、交通事故和犯罪率下降了。除了向政府通報信息外,城市大腦還可以向市民的手機傳輸數據,實時通知他們即將發生的道路交通情況或惡劣的天氣狀況。
移動運營商在大中華區大力參與智慧城市解決方案的開發。例如,中國移動香港 (CMHK) 與房地產開發商信和集團簽署了一項諒解備忘錄,以在后者的住宅和商用地產中使用 CMHK 的窄帶物聯網技術支持智能家居、智能購物中心和智能物業管理應用。
在江蘇省,中國移動和南京路燈管理處聯合部署了“智能路燈”,這些路燈使用窄帶物聯網收集過往交通流量和行人數量,并在周圍無人時自動調暗。它們還可以監測霧霾等天氣狀況。
案例研究
中國移動推出智能停車場解決方案能停車場解決方案
中國移動在云南省和貴州省東南部啟動了兩個使用窄帶物聯網連接的智能停車場試點。智能停車場旨在讓駕駛員可以輕松找到空閑停車位,通過限制車位閑置時間和司機尋找可用車位的需要來最大限度地減少擁堵和污染。窄帶物聯網十分適合智能停車場,因為它支持較長時間的電池壽命,并能夠提供改進的覆蓋范圍,從而使傳感器可以放置在任何位置。同時,窄帶物聯網還可以使用許可頻譜來確保高質量的服務。
中國移動智能停車解決方案由多個智能停車模塊組成,例如停車位檢測、車牌識別、移動支付、司機停車指導以及城市智能停車管理系統。停車系統可以利用安裝在每個停車位的傳感器,這些傳感器能夠檢測車位的占用情況,并通過窄帶物聯網網絡發送相應狀態。窄帶物聯網具有許多優勢,如覆蓋范圍的改善、實時通信和低功耗。
窄帶物聯網的模塊設計還可以提供多年的電池壽命,這意味著傳感器可以安裝在幾乎任何位置而且基本不需要維護。此外,通過將移動支付與系統進行集成,司機進入和離開停車場所花費的時間大大減少,無需排隊等待支付。這樣可縮短周轉時間,從而提高停車位的利用率。中國移動計劃未來在中國的各個城市推出這項服務。
IIoT面臨安全和隱私、缺乏互操作性標準、技能短缺等挑戰
盡管工業物聯網正在快速發展,但仍然面臨著許多挑戰。該報告指出,德勤 在 2016 年對中國制造商進行的一項調查中發現,工業物聯網面臨以下挑戰:
? 缺乏互操作性標準:52%的受訪公司表示,缺乏互操作性標準是應用工業物聯網技術的主要挑戰之一。
? 數據的所有權和安全性:46%的受訪公司認為數據的所有權和安全性是應用工業物聯網應用的主要挑戰。市場尚未就數據的所有者、制造商或收集數據的設備的用戶達成一致。
? 缺少相關技術人員:對于42%的受訪公司而言,缺乏合格的技術人員是另一個主要挑戰。鑒于工業物聯網應用和環境的多樣性、新的數據源、系統架構數據的變化以及多結構化數據,當今的制造公司缺乏足夠的分析能力。
此外,保持高級別的安全性是工業物聯網面臨的另一個重大挑戰:連接數量的增加擴大了黑客的攻擊范圍。 GSMA 物聯網安全指南和評估細則針對此問題進行了深入討論,并建議了預防措施。
最后一個挑戰是碎片化。弗雷斯特研究公司表示,市場上物聯網平臺的數量和種類繁多,在增加選擇的同時也造成了混亂。電信運營商(如中國移動、中國聯通和中國電信)、信息和通信技術公司(如阿里巴巴和華為)、軟件公司(如 SAP 和 PTC)以及制造企業(如富士康和海爾)已經共同推出了幾十個平臺。
據弗雷斯特稱,盡管這些公司表示他們的平臺可以覆蓋物聯網協議棧的多個層次,但許多公司仍然難以區分其功能并促成更廣泛的生態系統協作,而大型制造公司也認為構建和推廣物聯網平臺具有挑戰性。
結語:
大中華區將引領全球工業物聯網
除了受益于龐大的經濟規模,大中華區的物聯網 (IoT) 發展得到了國家和地方政府的大力支持。中國的移動運營商也正在構建廣泛的解決方案和服務,以滿足其向當地數百萬工廠和生產車間提供工業物聯網和數據流的快速增長需求。
通過采用大量的連接傳感器,工業物聯網有望改變該地區各個行業及城市服務的效率和有效性,推動第四次工業革命的進程,在此過程中,數據分析和人工智能將發揮核心作用。大中華區的移動運營商正在為實現這一變革提供所需的連接和其他功能。尤為重要的是,移動物聯網技術的應用正在加速工業物聯網的開發和部署進程。
然而,開發速度將部分取決于生態系統協同工作的程度,以及在供應鏈中的不同系統和不同公司之間的互操作性。另一個關鍵挑戰是確保工業物聯網的安全,這可能需要用到專為物聯網或網絡安全組件設計的新安全技術。
盡管在大中華區布局工業物聯網的工作仍處于初期階段,但該領域的發展速度快于消費者物聯網應用的發展速度,智慧城市和公共事業已成為最早采用工業物聯網的領域。目前,工業物聯網的最大贏家是元器件制造商和系統集成商。但隨著行業的發展,對服務的需求將不斷增加,網絡運營商和服務平臺提供商的收入也將隨之增加。通過顯著提升效率并開放新的收入來源,工業物聯網可以為企業和社會創造更多價值。大中華區也必將成為世界上領先的地區之一。
以下為GSMA對大中華區多家移動運營商發展工業物聯網的采訪摘要
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原文標題:大中華區工業物聯網報告:到2025年全球IIoT連接數將達138億,大中華區占三成(附6家運營商采訪摘要、案例研究)
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