據(jù)Forrest Research預(yù)測(cè)，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)將是互聯(lián)網(wǎng)的30倍。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為其中的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，重要地位顯而易見(jiàn)。IoT Analytics認(rèn)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的占比約為25%，Harbor Research和CISCO則估計(jì)為27%左右。

為順應(yīng)全球工業(yè)發(fā)展跨入4.0時(shí)代，始終致力于提供各種靈活強(qiáng)大、基于平臺(tái)的系統(tǒng)來(lái)幫助工程師和科學(xué)家提高效率、加速創(chuàng)新的NI(美國(guó)國(guó)家儀器，National Instruments，簡(jiǎn)稱(chēng)NI)，在前不久舉行的“2017第十三屆中國(guó)北京國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化展覽會(huì)”(AIAE)上大秀“全球領(lǐng)先的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)與控制平臺(tái)”，從以NI CompactRIO 、NI SOM(模塊系統(tǒng))為主打的嵌入式工業(yè)控制器，到以智能相機(jī)、圖像采集卡為核心的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品，再到以驅(qū)動(dòng)器與機(jī)電、驅(qū)動(dòng)接口模塊NI 951x為核心的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品，還有NI工業(yè)觸摸屏和顯示器，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大趨勢(shì)，NI為智能控制、分布式在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及設(shè)備故障診斷提供了靈活的平臺(tái)化解決方案，以解決全球面臨的重大工程挑戰(zhàn)。

圖1. NI參展AIAE，大秀“全球領(lǐng)先的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)與控制平臺(tái)”

從“鏈條最上游”的大數(shù)據(jù)出發(fā)，NI貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終

如果將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)類(lèi)比為產(chǎn)業(yè)鏈，那占據(jù)鏈條最上游的即是工業(yè)大數(shù)據(jù)。NI正是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從“產(chǎn)業(yè)鏈”最上游發(fā)力，以靈活兼容的軟件以及模塊化硬件形成平臺(tái)化方案貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終。據(jù)NI中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)工程師易曦露介紹，在整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中，NI在硬件層面為工程師提供穩(wěn)定、靈活的數(shù)據(jù)采集和控制平臺(tái)，在決策端提供基于云端的狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件——NI InsightCMTM 。

眾所周知，大數(shù)據(jù)貫穿整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過(guò)程，無(wú)論監(jiān)測(cè)、測(cè)試、控制，還是后期到云端、決策端的處理，這一切的基礎(chǔ)都是大數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)采集平臺(tái)正是NI最領(lǐng)先、最突出的產(chǎn)品之一。此外，將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過(guò)程切割到具體的產(chǎn)品端，整個(gè)過(guò)程就被細(xì)化為產(chǎn)品的完整生命周期，從前期的設(shè)計(jì)驗(yàn)證到后期的量產(chǎn)，NI的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集平臺(tái)都可以通過(guò)在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)性維護(hù)，保障資產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，幫助客戶(hù)提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。

圖2. 聚焦大數(shù)據(jù)，NI平臺(tái)化解決方案貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終

“NI致力于為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)架構(gòu)，我們既可以實(shí)現(xiàn)智能測(cè)試，還可以測(cè)試通訊協(xié)議，更可以完成工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備監(jiān)控，‘以不變應(yīng)萬(wàn)變’正是NI的精髓，而其中的‘不變’就是NI靈活的平臺(tái)化解決方案。”NI中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)經(jīng)理崔鵬概括道，“當(dāng)然，借力生態(tài)圈合作伙伴共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是NI平臺(tái)化理念的另一延展。”據(jù)悉，北京天澤智云作為NI在PHM(Prognostics and Health Management，故障預(yù)測(cè)與健康管理)領(lǐng)域的合作伙伴，通過(guò)基于NI平臺(tái)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，為客戶(hù)定制化開(kāi)發(fā)面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域端到端的解決方案，旨在通過(guò)工業(yè)智能算法引擎與賦能平臺(tái)及數(shù)據(jù)分析服務(wù)，幫助中國(guó)的工業(yè)客戶(hù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)健康管理與預(yù)測(cè)性維護(hù)。

NI平臺(tái)化解決方案“落地”效果凸顯，大廠案例話(huà)事

毋庸置疑，評(píng)價(jià)解決方案優(yōu)劣的關(guān)鍵在于考察它的“落地”效果。杜克能源的案例堪稱(chēng)NI解決方案在分布式在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及設(shè)備故障診斷領(lǐng)域落地效果的最佳詮釋。據(jù)崔鵬介紹，早在5年前，NI就與杜克能源合作，著手智慧電廠項(xiàng)目建設(shè)，聚焦在智能發(fā)電維護(hù)和預(yù)測(cè)性診斷方面為杜克能源提供了完整解決方案。

圖3. NI幫助杜克能源部署端到端的解決方案

作為美國(guó)最大的發(fā)電控股公司，杜克能源具備火電、風(fēng)電、核電等多樣化能源組合，同時(shí)，海外發(fā)電量遠(yuǎn)超美國(guó)本土。因此，如何在人力資源有限、知識(shí)傳承、設(shè)備老化、技術(shù)革新等難題的綜合背景下，實(shí)現(xiàn)更智能監(jiān)測(cè)和診斷的SmartGen項(xiàng)目，一直困擾著杜克能源?；贜I InsightCM™和NI CompactRIO，NI幫助杜克能源部署了端到端的解決方案架構(gòu)，從預(yù)測(cè)性維護(hù)和設(shè)備加強(qiáng)管理等維度入手，幫助其實(shí)現(xiàn)了60+個(gè)電廠的智能監(jiān)測(cè)。“NI在杜克能源SmartGen項(xiàng)目中歷經(jīng)5年時(shí)間，截至今年，我們已幫助杜克能源預(yù)測(cè)到的故障損失折合為成本是3,000萬(wàn)美元!而其在這個(gè)項(xiàng)目中投入的成本遠(yuǎn)小于這部分損失。這也從另一個(gè)層面體現(xiàn)了NI的價(jià)值——幫助客戶(hù)縮減成本，提高收益!”崔鵬再次強(qiáng)調(diào)道。

不同于狀態(tài)監(jiān)測(cè)，空客公司使用NI模塊系統(tǒng)(SOM)開(kāi)發(fā)用于未來(lái)工廠的智能工具則更多體現(xiàn)了NI解決方案在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中智能控制領(lǐng)域的落地情況。對(duì)于空客公司來(lái)說(shuō)，飛機(jī)的制造和組裝涉及數(shù)萬(wàn)個(gè)步驟，必須由操作人員逐一完成，只要整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，就須花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)美元的修理費(fèi)用!因此可允許犯錯(cuò)的空間非常小，解決這項(xiàng)挑戰(zhàn)，就需要在工具和生產(chǎn)車(chē)間系統(tǒng)中添加智能功能，從而便于管理和檢查操作人員所完成的任務(wù)。借助NI模塊系統(tǒng)(SOM)，空客公司能夠采用NI系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法快速開(kāi)發(fā)這些智能工具的原型，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程、提高生產(chǎn)效率。空中客車(chē)公司的Sébastien Boria坦言：“我們?cè)u(píng)估過(guò)多個(gè)模塊系統(tǒng)(SOM)和嵌入式單板電腦(SBC)，最后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有一項(xiàng)產(chǎn)品的軟件集成性能比得上NI。 由于NI 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法能夠提高生產(chǎn)力，尤其是NI Linux Real-Time和LabVIEW FPGA模塊，我們估計(jì)使用NI SOM的開(kāi)發(fā)時(shí)間大約是其它替代方案的十分之一。”空客的案例也再次凸顯了NI另一維度的價(jià)值——幫助客戶(hù)縮減time to market的時(shí)間。

全球經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)型中國(guó)風(fēng)，前沿技術(shù)TSN同助陣

隨著中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境日趨成熟，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求也逐漸升溫。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，中國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的占比將達(dá)到25%，規(guī)模將突破4,500億元。關(guān)注中國(guó)市場(chǎng)，NI一直努力將全球經(jīng)驗(yàn)中國(guó)化。然而不同于國(guó)外市場(chǎng)，中國(guó)本土有關(guān)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的前期實(shí)踐更多源自高?；蚩蒲性核?。基于NI CompactRIO，NI幫助鐵科院搭建的牽電接口裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有高速的數(shù)據(jù)采集處理能力，同時(shí)保證了監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及對(duì)于觸發(fā)事件實(shí)時(shí)判斷，可謂是狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域全球經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)型中國(guó)風(fēng)的經(jīng)典案例。

而隨著中國(guó)本土工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)意識(shí)形態(tài)的成熟，對(duì)于前沿技術(shù)的應(yīng)用幾乎已和國(guó)外同步。例如，TSN(Time-Sensitive Networking，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))標(biāo)準(zhǔn)以帶寬高、安全性更高、互操作性等特性著稱(chēng)，同時(shí)重點(diǎn)考慮了快速系統(tǒng)響應(yīng)和閉環(huán)控制應(yīng)用所需的低延遲通信。因此，業(yè)界也公認(rèn)TSN標(biāo)準(zhǔn)的制定將加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建。中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所正是采用了支持TSN標(biāo)準(zhǔn)的NI CompactRIO 硬件平臺(tái)，結(jié)合NI LabVIEW 圖形化編程環(huán)境設(shè)計(jì)了一個(gè)4通道同步采集、單次剖面1ms數(shù)據(jù)處理的重離子加速器HIRFL束流剖面探測(cè)器數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。據(jù)中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所介紹，重離子加速器HIRFL是中國(guó)規(guī)模最大、加速離子種類(lèi)最多、能量最高的重離子研究裝置，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)支持所有設(shè)備和機(jī)器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這也是NI為什么會(huì)推動(dòng)TSN標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速落地的原因。“去年，NI只有CompactRIO支持TSN標(biāo)準(zhǔn)，在今年剛剛結(jié)束的NI WEEK上，NI又最新發(fā)布了兩款支持TSN標(biāo)準(zhǔn)的多槽以太網(wǎng)機(jī)箱——cDAQ-9185和cDAQ-9189，通過(guò)對(duì)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)和工業(yè)CompactDAQ硬件的投入，讓NI在分布式測(cè)量領(lǐng)域更進(jìn)一步。” 易曦露分享道。

大道至簡(jiǎn)，唯“最合適”不破

對(duì)于NI平臺(tái)化解決方案在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，崔鵬如是總結(jié)：“在原型化的探索階段，NI的解決方案以靈活快速著稱(chēng)，而對(duì)于有特定需求的客戶(hù)，NI又能通過(guò)自身或攜手合作伙伴提供方便二次開(kāi)發(fā)、滿(mǎn)足客戶(hù)自定義需求的平臺(tái)化方案，因此，在不同領(lǐng)域、不同階段，NI都能提供最合適的方案切入。”基于全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速進(jìn)程，客戶(hù)需求更多聚焦在定制化和靈活性，這也推動(dòng)平臺(tái)化的NI解決方案在兼具復(fù)雜性及智能化的系統(tǒng)中得到更廣闊的應(yīng)用。