麥肯錫：創造3.7億美元經濟價值，智慧工廠面臨全新挑戰
麥肯錫全球研究院最新預測，到2025年智慧工廠帶來的經濟影響價值將達每年1.2萬億美元至3.7萬億美元。埃森哲聯合Frontier Economics預估了智慧工廠和工業物聯網對中國12個產業的累計GDP影響。
在中國當前政策和投資趨勢的助推下，未來15年，僅在製造業，智慧工廠和工業物聯網就可創造1960億美元的累計GDP增長；如果進一步擴大物聯網的影響，各行業還將創造出更大價值。以製造業為例，物聯網創造的經濟價值將從1960億美元躍升至7360億美元，增加276%。
技術革新與全新挑戰
智慧工廠代表了高度互聯和智慧化的數字時代，工廠的智慧化通過互聯互通、數字化、大資料、智慧裝備與智慧供應鏈五大關鍵領域得以體現。典型智慧工廠包括：生產裝置互聯、物品識別定位、能耗自動檢測、裝置狀態監測、產品遠端運維、配件產品追溯、生產業績考核以及工廠環境監測等目前存在的實際應用。
目前智慧工廠相比於傳統工業製造，具有幾個明顯的技術革新：
（1）智慧的感知控制-通過利用智慧感知技術隨時隨地對工業資料進行採集。
（2）全面的互聯互通-通過多種通訊技術標準，將採集到的資料實時準確地傳遞出去。
（3）深度的資料應用-利用雲端計算、大資料等相關技術，對資料進行建模、分析和優化，實現對海量資料的充分挖掘和利用。
（4）創始的服務模式-利用資訊管理、智慧終端和平臺等技術，實現傳統工業智慧化改造，提升產業價值、優化服務資源和激發產業創新。
在這些技術革新的基礎上，智慧工廠將會面對六大技術發展趨勢，即 終端智慧化，連線泛在化，計算邊緣化，網路扁平化 以及 服務平臺化 和 安全提升化 。由此帶來的管理變革包括裝置聯接日趨多元化，資料處理向邊緣端傾斜以及企業戰略由產業個體向生態系統轉型，企業運營由裝置和資產向產品和客戶轉移。
圖1 工業物聯網引領的智慧工廠運作流程示意
技術和趨勢的變革帶來了全新的挑戰，比如缺乏統一的技術標準，行業規範化有待加強，再比如中國企業普遍工業資訊化程度低，應用推廣有待提速，以及企業發展不均衡，成功模式較難複製等。
特別的資料所有權懸而未決，資料安全問題亟待解決。因此，從國家和企業層面上來說，面對這些挑戰，整體的工業物聯網布局標準化任務需要分階段實施，網路互聯互通和資料異構整合等基本技術問題需要解決，包括規範資源資料的標準化封裝，構建良好的應用創新生態環境。此外，還要構建工業物聯網的安全環境，預防控制安全問題。
智慧工廠需要解決的問題及技術實現
作為未來工業發展的必然趨勢，面對諸多技術挑戰，智慧工廠需要解決多個方面的問題。而我們通過分析這些需要解決的問題，可以梳理出通過哪些技術和產品進行技術實現。特別的，作為中國電子資訊科技開年第一大展，各位可以在參觀2019年慕尼黑上海電子展時，在各家廠商的展臺上尋找到助力實現智慧工廠的各種產品技術和系統解決方案。
智慧工廠首當其衝面臨要解決的問題就是智慧的感知控制，通過隨時隨地的進行工業資料的採集來獲取最關鍵的工業資料。在技術實現方面，通過各種感知控制技術可以解決實際問題，這就涉及到包括感測器、裝置識別、工業控制等多方面的技術。
在慕尼黑上海電子展上，BOSCH博世（展位號E4.4500），ams AG艾邁斯半導體（展位號E4.4524），TE Connectivity（展位號E6.6508），阿爾卑斯 ALPS（展位號E5.5600）和P+F倍加福（展位號：E1.1556），Banner邦納（展位號：E1.1560）都是工業感測器的領導廠商，藉助各種高精度高可靠性的感測器產品，可以實現精確的工業資料獲取。在工業控制系統和器件方面，ST意法半導體（展位號E4 .4108），Renesas瑞薩和Cypress賽普拉斯（E5.5100智慧工廠科技園）、ADI亞德諾半導體（E5.5100智慧工廠科技園）、Qualcomm高通（E5.5100智慧工廠科技園）和Broadcom博通（E5.5100智慧工廠科技園）都是工業控制器件的重要供應商。
第二個需要解決的問題是全面的互聯互通，如果將採集到的資料實時準確的傳遞出去，並保證訊號傳輸的安全可靠以及相容不同裝置是非常重要的技術挑戰。應對這個問題需要的技術包括工業乙太網，短距離無線通訊和低功耗的工業廣域網等技術和相關解決方案。
在慕尼黑上海電子展期間，您可以在Honeywell霍尼韋爾（展位號E4.4559），賽普拉斯（E5.5100智慧工廠科技園）以及TDK（展位號E5.5106）等廠商的展臺獲得最新最先進的互聯互通技術解決方案。
有了資料獲取和資料傳輸，智慧工廠的智慧化核心體現來自於對資料的深度應用。利用雲端計算、大資料等相關技術，對資料進行建模、分析和優化，實現對海量資料的充分挖掘和利用。這方面涉及的資料處理技術除了我們熟知的雲端計算等演算法和裝置服務之外，還包括資料清洗、資料分析、資料建模以及資料儲存等。
在慕尼黑上海電子展期間，賽普拉斯（E5.5100智慧工廠科技園）將展示擁有嵌入式計算能力的新一代儲存平臺，滿足智慧工廠對高可靠智慧技術和無故障儲存產品的日益增長的需求。該平臺擁有標準化的IP設計，可針對新的應用需求實現快速的重新配置。賽普拉斯的Semper NOR快閃記憶體產品系列即基於該平臺打造，它搭載了Arm Cortex-M0處理器，可在工業應用的極端工作溫度中提供可靠、持久的資料留存能力。
最後，智慧工廠面臨的最特別的挑戰將是服務模式的創新，融合資訊管理、智慧終端和平臺等技術，實現傳統工業的智慧化改造。這方面涉及到很多技術之外的服務模式創新，而其中最特別的一點是安全管理技術，特別是加密認證、防火牆和入侵檢測等技術環節，保障智慧工廠的全面安全性。通過連線網路，客戶可以從工廠內部和外部監控機械的執行狀態、交換資料、更改生產指令和重新編寫MCU儲存程式來更新裝置的設定。這就要求系統製造商需要提供一個更安全、更可靠、更友善人機介面且可重複程式設計的整合解決方案。
伴隨著第四次工業革命的浪潮，新一代資訊科技將給傳統制造業帶來深刻的影響。德國倡導的“工業4.0”到智慧製造以及最新的工業物聯網，製造業的轉型升級已經不可逆轉的大趨勢。勞動力成本上升、原材料價格上升逼使工廠必需採用更高效的自動化解決方案。另一方面，面對消費者的個性化需求在增長，工廠需要建立起快速響應多樣化需求的機制。智慧工廠的建立是個龐大的系統化工程，廣大的開發者將是參與這個龐大系統工程中某個部分開發的重要創造者。
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