这种覆盖整个企业价值链，可助力企业实现更
佳业务控制的联结应如何实现？本白皮书就此
进行了分析，并收集了相关专家关于工业物联
网部署的一些观点

施耐德电气 2
工业物联网：智能制造企业的演进
简述
工业物联网（IIoT）往往会被描述成一场以意义深远的方式改变行业面貌的革命。实际上，工
业物联网起源于十五年前富有远见的自动化设备生产商开发的技术与功能。由于全球范围内物
联网标准的创建与成熟需要时间，工业物联网的潜能可能需要另一个十五年才能得以充分发
挥。在此期间，工业领域将历经翻天覆地的变化。好的消息是，借助新兴的工业物联网技术，
终端用户和机器制造商可以最大限度地利用现有在技术与人员方面的投资。在部署工业物联网
解决方案的时候，采取“升级再利用” 的策略比 “淘汰换新”能够实现更好的业务控制。此外，这
种谨慎的方式将使智能制造企业的演进更加高效、安全与可持续

工业物联网的出现给负责工业企业运营的利益相关者带来了希望也有困惑。早期对于工业物联
网的热议往往聚焦于技术升级对于现有自动化平台的冲击

当然，涉及范围极广的大量应用确实是阻碍人们了解工业物联网潜力的挑战之一。例如，智能
企业控制方面，我们会看到既能实现大规模定制又可以最小批量生产的自主型机器与设备。在
资产性能方面，随着智能传感器的成本下降与数量增加，大量的数据采集和分析有助于企业提
高业绩并增加设备的正常运行时间。新一代“增强型”工人将能够充分利用包括移动终端和增强
现实在内的尖端技术。随着获取跨部门信息变得更加容易，他们的工作被简化，生产系统却能
够创造出更大的利润

这些变化中有一部分会在中短期内变成现实，另外一些则是随着新的国际工业物联网标准的创
建，以及最终用户和OEM厂商不断为其旧系统添加功能而逐步实现

定义
在全球范围内，人们对于工业物联网的认知是一致的，即智能联接的资产（物）应作为更大型
系统或构成智能制造企业的众多系统中的一部分来运行。这些“物”的智能化功能各不相同，覆
盖了从基础的传感器与执行机构，到控制、优化乃至全面自动化运营的各个层面

智能制造企业由拥有更高级别智能核心的智慧机器、智慧工厂与智慧运营组成。这些被连接的
系统依托于开放、标准的互联网技术以及可以确保设备与信息被安全访问的云技术。这使用户
能够利用新的高级分析工具对“大数据”进行处理，并通过移动技术加以利用，以创造更大的商
业价值。由此，这会使企业提升效率与盈利，加强网络安全与技术创新，获得更好的安全管理
与绩效管理，并减少二氧化碳排放

智能制造
企业
尽管工业物联网的长期影响还难以预测，但以下三种操作场景将是智能制造崭露头角的领域：
泛企业的紧密集成。这将促使制造业变得更加灵活高效，从而提升盈利能力。智能企
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工业物联网：智能制造企业的演进
业控制被视作一个中长期趋势，但其实施十分复杂，需要创建全新的标准以支持信息
技术（IT）与运营技术（OT）系统的融合

析可显著提高资产性能。这些工具支持从现场轻松收集数据，并实时将其转变为可操
作信息。这将进一步改进业务决策和前瞻性决策流程

生产效率。由于老一代工人（婴儿潮时期出生的人，1946-1964）大量退休，操作核心
业务的熟练工人出现较大缺口，而年轻一代的接班人员更习惯于以指尖触控的方式获
得各种信息。在工业物联网时代，这些信息将通过他们熟悉的方式实时提供。也因
此，相比以机器为中心，未来的工厂将会更多的以人为中心

这三个领域紧密相关，但也有各自的不同。例如，部署这些操作环境的时间，以及它们所适用
的自动化细分市场类型也不尽相同

在以上提到的三个领域之外，这里还有其他两个领域——协作机器人和3D打印——与我们讨论
的工业物联网相关。因为这二者是特定技术，并不适用于所有制造企业，所以并未在本白皮书
中详述

智能企业控制
新一代工业物联网能够为用户带来的最具潜力的收益之一就是打破企业内部系统间的壁垒（信
息孤岛）。这些技术有助于生产系统和企业资源计划（ERP）系统、产品生命周期管理
（PLM）系统、供应链管理和客户关系管理（CRM）系统更紧密的融合（参见图1）。当前，
这些系统的管理在某种程度上均彼此独立，无法显示企业的整体运营情况。我们相信，这种整
体运营的方式能够为企业带来高达26.1%的效率提升

图1
整体性企业控制可
打破企业内部系统
间的壁垒，同时有
利于改善业务控
制

控制
传感器/执行机构
工业物联网
下一代系统
与传统对接
“升级再利用”
方法
产品生命周期管理
供应链管理
客户关系管理
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工业物联网：智能制造企业的演进
_________________________________
1 麦肯锡公司（McKinsey & Company）工业4.0 - 如何看待制造领域数字化
智能制造企业并不意味着用全新的系统替代现有的自动化系统。相反，它意味着当前的自动化
系统与企业、生命周期和价值链系统的连接。这令整个制造企业得到优化，并且能够显著加强
业务控制

更紧密的融合不仅会让企业变得更为高效，同时更高的灵活性和更快地应对市场环境变动的能
力可以带来更高的盈利能力。控制的概念将从物理参数的实时控制扩展至整体业务的适时控
制，包括物理和非物理参数。可见的收益包括增强抵御网络威胁的能力、更具创新力以及更好
的安全、性能与环境影响管理能力

“整体企业控制将通
过‘升级和再利用’方
法而非‘淘汰换新’策
略实现。”
智能企业控制的范例包括：大规模定制和最小批量生产；缩小产品召回可能；在制造过程的早
期发现缺陷产品，并修改产品设计以消除根源问题；基于天气预报修改生产计划；基于原材料
现价调整生产计划/配方

资产性能
类似能效管理和预测性维护的资产性能管理应用在工业领域不属于新概念，但却因执行成本较
高而未能广泛应用。物理连接（传感器布线成本）和逻辑连接（与现有系统整合）的成本居高
不下。目前，无线IP连接和基于云的架构可以克服这些成本障碍。此外，新一代简单、小型
化，且低成本的传感器正在不断涌现；因此，新一代工业物联网系统也将为资产性能领域带来
更多的创新解决方案（参见图2）

图2
新绩效管理有效利
用大数据和分析及
经济实惠的无线技
术并逐步普及,将全
面提升资产效能

以基于状态的监控/预测性维护为例。目前，一方面对无需维护的设备进行维护导致浪费大量
资金，另一方面被忽视的设备随后出现故障并导致意外生产宕机也导致高昂成本。尽管如今市
面上有基于状态监控的解决方案，但成本问题却限制了它们的普及。新一代工业物联网系统则
“云技术支持非关键性任务的应用程序”
ERP
生产运营管理
关键性任务的实
时直接连接
控制
离散/混合/连续
传感器/执行机构
（LPWAN）
工业物联网 – 下一代系统
绩效管理
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工业物联网：智能制造企业的演进
致力于大幅降低此类解决方案的执行成本

增强型操作者
移动人机界面 (HMI) 技术的使用，比如智能手机、平板电脑和可穿戴技术，与基于IP的数据与
信息（分析和增强现实）访问将转变操作者的工作方式。便携式无线终端将扩展其功能和技
术，例如动态二维码将改善操作体验，并助力“增强型”操作者提高生产效率（参见图3）

图3
增强型操作者的生产
效率提高，因为他们
可在合适的时间获得
适当的信息

当前，操作者只能获得来自自动化系统的信息。将来，增强型操作者将能够从所有必要的企业
系统获取信息，他们管理的范围将不仅包括过程性能/能效，还包括过程盈利性

普及阻碍
因素
在制造业中广泛普及新一代工业物联网系统之前，需克服多个阻碍因素。其中包括工业物联网
相关的行业标准的创建、网络安全保护和适应新技能组合的劳动力

标准化
标准是使得智能互联产品、机器和资产能够以透明方式相互作用的必要条件。这不只是包括简
单的通信协议，而且包含有助于智能设备发现彼此并实现互操作的标准语义和机制的创建。该
领域中已经存在一些标准（例如PackML)，但它们未涵盖制造业的所有方面，因此并不完善

工业4.0和工业互联网联盟（IIC）计划目前正在解决这一标准化问题

“经认证的工业安全
标准的普及对于工
业物联网的改进至
关重要。”
网络安全
工业物联网的落地加速了对于工业控制系统网络安全的需求。工业物联网的复杂性意味着网络
安全必须贯彻于组成自动化系统的组件中

经认证的工业安全标准的普及对于工业物联网的推进必不可少，因为它不仅能够确保独立资产
安全，而且还能确保更大型系统及由多个系统组成的系统的安全。这些认证所起到的作用类似
于安全认证领域的认证。符合认证意味着系统的所有元件都将成为重要的安全组成因素。这些
元件由经过安全认证的团队以可靠的方式进行整合，并作为安全系统由接受过安全培训的操作
生产运营管理
控制
离散/混合/连续
传感器/执行机构
产品生命周期管理
供应链管理
客户管理管理
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