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《工业数字化转型白皮书》：15项新兴技术及其利用场景，你知路几个？

颁布日期：

2021-04-09

工业互联网海潮来袭，你筹备好了吗？

工业物联网的宗旨是将“实物”连成网络，并捕获这些“实物”的运行及关联数据，从而节造它们并优化其操作。这开启了创新性地使用各类新兴及成熟技术的大门，进而共同实现了数字化转型的诉求。本文对15项新兴技术及其在数字化转型中的重要利用场景进行了概述。

《工业数字化转型白皮书》：15项新兴技术及其利用场景，你知路几个？

支持数字化转型的关键技术

工业物联网的宗旨是将“实物”连成网络，并捕获这些“实物”的运行及关联数据，从而节造它们并优化其操作。这开启了创新性地使用各类新兴及成熟技术的大门，进而共同实现了数字化转型的诉求。本文对部门新兴技术及其在数字化转型中的重要利用场景进行了概述。

（一）云推算/边缘推算

边缘推算技术使信息处置越发靠近数据源，从而可能在本地设备无法不变衔接到数据中心资源的情况下提供（准）实时响应与改进职能。重要利用场景：（1）边缘推算可能提升解决规划的效力，蕴含更急剧响应的利用法式，更高的稳重性、靠得住性以及自主运行能力。（2）对数据的存储和处置越发靠近数据源，从而更切合律例的要求，蕴含隐衷�；ず桶踩缘确矫�。（3）在边缘进行编纂可削减发送数据至数据中心时产生的衔接、数据迁徙及带宽成本。

（二）超衔接

超衔接通常描述的是一个万物互联的情境，具备可满足特定利用法式所需的各类职能。在工业互联网同盟看来，关键技术蕴含公共和专用网络中的5G超靠得住低时延通讯（URLLC）、加强型移动宽带（EMB）和海量机械类通讯（mMTC）以及代替性的低功耗广域网络（LPWA）技术。其他技术则蕴含网状网络、高空低轨路（HALO）平台和不休发展的Wi-Fi尺度。

重要利用场景：

（1）5G超靠得住低时延通讯实现了通过部署无线网络来满足关键性低时延的通讯需要，例如工业机械的远程垂危�；澳�。

（2）公共和专用5G网络的互联互通将允许利用法式在校内校表无缝周游。

（3）低功耗广域网络技术将通过降低广域衔接的成本以及耽搁电池的寿命来实现新的工业物联网利用。

（三）数据安全

�；すひ滴锪际跤肜梅ㄊ剿焐⒋娲⒑团灿玫拿舾惺�，是工业物联网系统可信任的基础之一，而可信任的工业物联网系统自身也是数字化转型的一项基础。数据安全旨在预防数据被意表或未经授权地获取、篡改和粉碎，从而确保数据的有效性、齐全性和机密性。它属于更广义上的数据�；ち煊�，涵盖多个邻接且沉叠的领域，例如数据安全性、数据齐全性和数据隐衷�；�。数据安全蕴含很多分歧种类的�；せ�，例如密钥治理、信赖根、身份验证、权限节造以及审计与监督。

重要利用场景：

（1）企业可对其动态数据、静态数据和使用中的数据加以�；�，预防未经授权的获取和篡改。

（2）对物联网的可信杜纂个性（隐衷�；ぁ⒖康米⌒浴⒌院桶踩裕┢鸬焦丶闹С肿饔�。

（3）预防由于数据被擅自篡改所导致的安全变乱。国际电工委员会IEC 61508尺度合用于工业物联网系统所使用的电子节造器的职能安全性。被篡改的系统指令会扭转整个系统的运行状态，进而将系统推入危险的境界。

（4）数据安全还会影响那些依赖安全操作软件的系统。因而，这类软件也必须从头至尾受到�；�。

（四）人为智能与分析

《韦氏词典》对于人为智能（AI）的界说是“推算机科学的一个分支，钻研推算机对于智能行为的仿照”以及“机械仿照人类智能行为的能力”。人为智能与分析强化了对于数据的理解和进建能力；工业物联网系统产生的信息蕴含海量的数据，人为智能算法可将这些数据加以分化和分析，从而援试祗业进行合理决策。

重要利用场景：

（1）人为智能具备的能力使之可能与其他新兴技术相融合，以钻营自动可信、沉浸式接口、超衔接网络和自主运行。

（2）人为智能可加快来自工业物联网现场数据的反馈，用以改进操作流程与成熟做法。

（3）先进的分析技术可使企业在海量的数据（即大数据）中找到端倪，进而提升自身的品质与责任。

（4）人为智能算法可从过往的经验傍边“进建”并凭据环境做出实时调整。

（5）工业物联网系统改进后的反馈回路可强化安全措施并提升综合品质。

（五）数字孪生

数字孪生（DT）是“对现实世界中的实体或系统的数字化出现”，蕴含其属性和行为，能满足一系列使用案例的需要。在数字化暗示的界说中，实体通常指的是资产、流程或系统。数字孪生信息涵盖了多种数据类此外组合，例如基于物理的模型和数据、分析模型和数据、功夫序列数据和汗青数据、买卖数据、主数据、视觉模型和推算数据等。

重要利用场景：

（1）造作业：协助进行预测性守护、优化运营效能以及确定资产守护战术。

（2）能源和公用事业：实时优化运营以及对证量参数进行实时推算。

（3）油气行业：从钻探、出产、守护到拔除，执行全程井下监控，同时评估成本节约战术、优化运营。

（4）采矿业：处置关于资产运行情况的数据，优化守护决策。

（5）流程自动化：监督产品在各环节的状态，协助检测产品的质量问题。

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（六）散布式账本

散布式账本技术（DLT）提供了一种可信任且无法被篡改的账本，企业可用它来传输和存储基于自身运营情况或内部产生的交互数据（蕴含工业物联网设备）蹬仔价值的信息。

重要利用场景：

（1）散布式账本技术是一种共享账本，这意味着供给链上的所有企业都能随时查看账本的最近更新，且彼此之间齐全信赖，底子无需相互对账。

（2）通过确保物联网数据流及买卖在生态系统各参加方之间的安全共享，同时还有在自身技术环境下的自动可信，散布式账本技术对物联网形成了有效补充。借助与物联网及人为智能的合作，散布式账本技术可验证数据的真实性、核实身份以及实现安全的多方买卖。

（3）散布式账本技术傍边的信息被以为是无法篡改的，这也意味着账本中险些不存在检测不到的数据改观�Ｄ芄黄揪莘制绲那榭隼瓷瓒ú榭凑吮臼莼蚴钦吮咀陨淼娜ㄏ�。

（七）人机接口

人机接口（HMI）是硬件与软件的集中体，可通过信息输入来触发信息输出，进而实现人机交互。从单一的按钮到复杂的图形显示系统，大局多种多样。此处的人机接口是指尚未在工业领域成为主流的新鲜接口，例如加强现实（AR）显示器，通过视觉或音频的“叠加”使人所处的物理环境得到加强，或是虚构现实（VR）头戴设备，可能让人们齐全沉浸在推算机天生的情境之中。

重要利用场景：

（1）加强现实和虚构现实可能提供有效且经济的工作及软技术培训。

（2）加强现实能够通过向用户提供额表的工具（例如蓝图、工作流或查对表的叠加）或通讯职能（例如和专家进行远程语音及视频连线）来强化进建成效、援手实现工作。

（3）虚构现实的仿照情境可让进建者操练战术和软技术，直至齐全把握。

（4）利用物联网设备所采集的实时数据和影像，以及混合现实（XR）技术，给单个实物、造作车间、整个工厂或构筑工地创建数字孪生，如此便可远程进行诸如质�；蚣嗬碇嗟幕疃�。

（5）利用物联网设备实时数据构建的加强现实影像，可提供经营战术及决策有关的信息（例如城市规划、法律和�；χ茫�。

（八）增材造作

增材造作技术通过对资料进行逐层堆叠，将数字三维设计图转化为物理实体，由此扭转了物品的造作方式。原资料通常是塑料、其他聚合物、金属或陶瓷，其状态可所以液体、粉末或薄片。

重要利用场景：

（1）商品定造与造成环节的极大矫捷性，实现了对于个性化定造产品的批量出产。

（2）用单一流程造作复杂的零件，可能降低造作成本、提高质量并简化供给链（零组件数量削减）。经过创新之后，单一流程同样能够造作出设计复杂且无法用传统方式出产的产品。

（3）“混合造作”将自动化机械与增材造作相结合，例如同时建设了机械人和3D打印机的工具出产线。

（4）可能跨行业出产各类产品的多模式工厂，例如出产汽车零部件的增材出产线也能够出产医疗设备。

（5）直接为物理实体创建实时的数字孪生，并将之出现为虚构设计图，可实现增材造作的更急剧发展。

（九）数据共享

数据共享是指在生态系统及供给链同伴之间共享物联网产品和运营数据的能力。数据亦可通过第三方来获取。数据共享有时也会成为物联网项主张重要驱动力。物联网数据共享须遵守强造性使命（司法律规）以及数据�；ひ�，蕴含隐衷�；ぁ⒒苄浴⒅恫ā⑺腥ā⒊墒熳龇ǖ�，合用于静态数据、动态数据和使用中的数据。在生态系统中共享数据的原因可能不尽一样。这些数据可能拥有可创造盈利的内涵价值、钻研价值和汗青价值。

重要利用场景：

（1）智慧城市：在整个城市生态系统中共享基础设施与交通数据（智慧城市数据互换）。

（2）油气行业：在供给链上各个环节之间共享运营数据。

（3）造作业：与代工厂和经销商共享设备运行及守护数据。

（十）工业物联网

工业物联网是第四次工业革命海潮中的一项主题技术。它指的是将传感器驱动的物联网扩大并用在非消费类利用法式上。工业物联网系统将边缘推算与企业的系统、业务流程和分析技术衔接并集成在了一路。

重要利用场景：

（1）智能造作系统可通过预测性守护来优化出产并最大限度地预防意表�；�。

（2）医疗：医疗设备联网、远程患者监护、医疗保健提供商之间的合作等。

（3）智能基础设施：调度、监控、公用事业、天然气、自来水、路路、构筑物以及电网等的运行治理。

（4）智能交通系统：包裹物流（空、海、陆）、自动驾驶汽车、物流互联网、导航、交通管造、公共交通治理、车险和停车等。

（十一）自主机械人系统

自主机械人系统可提升从自动驾驶车辆到无人机，再到工业机械人等多个领域的出产力，使设备无需报答操控或照管即可执行工作。在必要对设备进行远程实时操控的情况下，自主机械人系统出格实用，例如必要�；すと说陌踩�，或是必要面对复杂危险的工作环境，又或是必要比人为速度和精度更高的利用法式。

重要利用场景：

（1）交通运输：蕴含自动驾驶汽车和其他乘用车辆。

（2）自动分发、递送和仓储。

（3）各类无人机（UAV）使用场景，蕴含现场测绘和资产调查。

（4）造作业出产线上的流程机械人。

（5）农业方面的自动化作业。

（6）医疗保健方面的精密机械人。

（十二）信息技术/运营技术的不休创新

物联网设备划定了数字世界与物理世界之间的天堑，致动器接管到信息并扭转物理世界中的状态，传感器则观察物理世界中的状态并将之转化成信息。萦绕着传感器与致动器的创新，或强化了现有的运营技术的作用，或开发了新的用处及市场。

重要利用场景：

（1）传感器和致动器可植入人体及动物体内，用于检测疾病或是包办受损的器官，例如心脏起搏器等。

（2）具备无线通讯职能的传感器和致动器可装载到活动部件傍边，用于检测和纠正变速箱或液压系统的异常，例如目前汽车上的胎压预警系统等。

（十三）工业物联网终端设备的微功耗发电（能量网络）

将无线技术整合进工业物联网可产生高度散布式的解决规划，其中某些部件可能位于物理上难以靠近或是危险的区域。物联网设备则可衔接那些无法使用有线电源的可移动部件。

电池有好多弊端。使用寿命有限，出格是传统电池会随着功夫流逝自行放电，并且化学流体工艺也很难保障使用寿命。充电电池虽可通过表部电源沉复充电，例如太阳能、风能或热能，但同样由于化学流体工艺的原因，很难达到预期寿命。

重要利用场景：

（1）管线：远程传感器和致动器电源。

（2）智慧城市：智能灯杆的太阳能电池板。

（3）运输：利用发起机的余热发电，提升效能。

（4）构筑和基础设施：借助嵌入式传感器检测钢筋混凝土的败坏。

（5）医疗：为无线体域网（WBAN）中超出电池自主供电与功率密度的人体植入设备（蕴含传感器）供电。

（6）可移动部件上用于检测败坏、异常、裂缝等状态变动的设备。

（十四）服务化

服务化并非一项新技术，而是对本文所会商的其他技术的一种新兴利用，沉点是，服务化重要依赖物联网和超衔接，也时时依赖人为智能和数据共享。服务化蕴含一系列与提供硬件即服务有关的概想，终端用户可能不必要采办服务化设备，即可从设备供给商那里获得有关的服务。通常，服务化属于即用即付的贸易模式中的一部门，通常蕴含预测性守护，并由供给商进行机能担保。

重要利用场景：

（1）凭据具体使用情况向终端用户收取设备（及有关耗材）的用度。

（2）对设备进行远程和预测性守护。

（3）通过软件更新或配置改观远程贩售和激活更多职能。

（4）“了局即服务”，企业贩卖的是特定的了局，而不是达成该了局的设备。

《工业数字化转型白皮书》：15项新兴技术及其利用场景，你知路几个？

（十五）新贸易模式和支付方式的技术平台

传统上，工业部件都是在使用前以实物的大局销售。然而，通过将这些部件衔接到互联网，部件供给商就能够精确追踪部件的使用情况，使得这类部件的贸易及支付模式很类似于我们目前在云端或本地使用软件的情景。这种做法将得到一种新概想的支持，工业互联网同盟称之为工业互联网盈利模式（I?M?）平台。齐全的工业系统都是由出格装置的各类部件所组成。因而，这种贸易模式和支付方式也能够涵盖整个系统，蕴含系统集成的工作。此类贸易模式和支付方式蕴含：

（1）租赁/订阅：在部件被使用期间，按固定的功夫距离（例如每个月）支付用度。

（2）按需提供职能：在初次使用部件后起头付费。

（3）按使用付费：仅在使用部件或特定职能时付费。

（4）收益和利润共享：用户凭据部件提供的特殊贸易价值向供给商付费。

（5）免费软件：主题职能免费，高阶职能需付费。

（6）试用软件：可在有限的功夫内免费试用特定职能。

重要利用场景：

（1）削减高风险工业系统的预付款，并有机遇在将来与部件供给商“分享成功”。

（2）由于投资风险过高和资金欠缺，无法即刻实现梦想的工业系统配置。

（3）部件供给商在部件的整个性命周期内反复获益。

（4）部件造作商和用户之间存在平生的业务往来。

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