分析：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機會有多大

分析：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機會有多大

經(jīng)濟視角傳統(tǒng)上，全球工業(yè)的經(jīng)濟定義包括制造業(yè)、自然資源開采業(yè)、建筑業(yè)和公用事業(yè)部門。根據(jù)這些分類，目前全球經(jīng)濟規(guī)模為70多萬億美元，全球工業(yè)部門大約占30%，或者說20多萬億美元。其中，商品制造業(yè)大約占全球產(chǎn)出的17%，而包括資源開采和建筑業(yè)在內(nèi)的其他行業(yè)大約占全球產(chǎn)出的13%。發(fā)達經(jīng)濟體的工業(yè)部門大約占GDP產(chǎn)出的24%，而發(fā)展中國家的工業(yè)部門大約占GDP產(chǎn)出的37%。從整個工業(yè)部門的角度來說，制造業(yè)在發(fā)達國家和發(fā)展中國家所占的比例分別為15%和20%。因此，按照傳統(tǒng)經(jīng)濟計量方式，工業(yè)活動大約占所有經(jīng)濟活動的1/3，但各國之間存在很大差異。雖然全球經(jīng)濟的1/3極為龐大，但這不能涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部潛力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將包含比傳統(tǒng)經(jīng)濟分類更廣泛的部門。例如，它還涉及大量的交通運輸部門，包括工業(yè)運輸編隊以及航空、鐵路和海運等大型物流行業(yè)。其他商業(yè)和政府服務部門也將受益匪淺。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，在海量的安全數(shù)據(jù)中找到關(guān)鍵的共性和模型將是一個涉及生死存亡的問題。在這里，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重點從優(yōu)化商品物流轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化信息流和人們的工作流程——在合適的時間為合適的人提供合適的信息。當傳統(tǒng)工業(yè)部門與交通運輸業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的部門結(jié)合起來時，大約全球經(jīng)濟的46%或全球產(chǎn)值中的32.3萬億美元會受益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。隨著全球經(jīng)濟和工業(yè)部門的增長，這一數(shù)字還會提高。到2025年，我們估計工業(yè)部門(廣義)在全球經(jīng)濟中的份額將增加到約50%，或以名義貨幣計算占未來全球產(chǎn)值的82萬億美元。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不會被立即應用于相當于上述全球經(jīng)濟50%的整個資產(chǎn)基礎(chǔ)。引入這些技術(shù)需要投資，而投資的步伐取決于基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的速度。從這個意義上說，我們所描述的是一個上限。另一方面，這個上限局限于可以直接應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的那些部門。但是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的收益將不僅限于這些部門。例如，對醫(yī)療行業(yè)的積極影響將帶來更好的醫(yī)療成就，這反過來可以減少其他經(jīng)濟部門因為病休而減少的工作日數(shù)量。類似地，交通運輸和物流的改善將受益于所有依賴商品運輸以及供應鏈的可靠性和效率的經(jīng)濟活動。能源消費視角更智能的技術(shù)和強大的網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，所帶來的其中一個關(guān)鍵收益是能夠節(jié)約能源并降低成本。提供全球所需的產(chǎn)品和服務需要大量的能源，但能源系統(tǒng)的限制在不斷加強。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的崛起是對資源限制和匱乏直接的反應。因此，評估工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的另外一個視角是了解與全球工業(yè)部門相關(guān)的能源問題。如果在制造業(yè)和交通運輸部門的基礎(chǔ)上考慮能源的生產(chǎn)和儲存，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將惠及全球能源消耗的一半以上。能源部門在生產(chǎn)能源時涉及各種活動，包括：提取燃料(例如石油、天然氣、煤炭、鈾)或利用水力、風能和太陽能；把主要燃料精煉處理為最終產(chǎn)品(例如汽油、液化天然氣)；把燃料轉(zhuǎn)化為電力。2011年，全球生產(chǎn)了超過130億t(噸)能源(為了比較而轉(zhuǎn)化為石油當量，BTOE為10億t石油當量)。美國目前擁有大約2.4億輛轎車和輕型汽車，所有這些車輛消耗不到0.5BTOE的能源。在全球13BTOE的主要能源產(chǎn)出中，4.9BTOE以大約40%的效率轉(zhuǎn)化為電力，剩余的8.1BTOE被精煉、處理以去除雜質(zhì)、清潔(例如煤)或轉(zhuǎn)化以供能源消費者使用。重要的是應認識到能源生產(chǎn)的成本很高。為了保持和擴大能源供應，煤炭、天然氣、石油和電力等全球能源行業(yè)平均每年的新資本支出約為1.9萬億美元(大約占全球GDP的3%)。龐大的數(shù)量和成本為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)部署帶來了大量機會。在能源平衡的消耗方面，全球主要能源被轉(zhuǎn)化為9.5BTOE的能源產(chǎn)品，包括1.9BTOE的電力和7.1BTOE的其他燃料。工業(yè)終端用戶以電力、柴油、煉焦煤、天然氣和化學原材料的方式消耗36%。這與上面經(jīng)濟視角中描述的制造部門大體上相當。在工業(yè)部門，能耗最高的行業(yè)是鋼鐵與金屬行業(yè)以及石油化工行業(yè)。這些高能耗行業(yè)總共消耗了約50%的工業(yè)能源。最近的研究表明，如果采用最好的技術(shù)，重工業(yè)的能耗可以降低15%-20%。通過流程集成、生命周期優(yōu)化以及電機和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的更高效的利用和維護，持續(xù)和擴展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署有助于實現(xiàn)這個目標。交通運輸部門是另外一個能源消耗大戶，占全球能源需求的27%——主要是石油制品。在交通運輸部門，約一半(48%)的燃料被重型運輸工具所消耗，包括貨車、公共汽車、飛機、海洋船舶和鐵路機車，約另外一半(52%)被輕型汽車所消耗。使用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及系統(tǒng)來優(yōu)化交通運輸是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所帶來的最令人興奮的機遇之一。假設(shè)大多數(shù)大型運輸工具和一部分輕型汽車可以受益，或許工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以影響14%的全球交通運輸業(yè)的燃料需求。很明顯，實現(xiàn)全球能源消耗的真正變革面臨很多因素和挑戰(zhàn)。每個系統(tǒng)和子系統(tǒng)都需要被輪流評估它們與更大型的能源網(wǎng)絡(luò)的互動表現(xiàn)。過去20年，在流程管理和自動化方面的進步取得了較大成功。盡管能源系統(tǒng)中的某些部分正在被優(yōu)化，人們?nèi)栽趪L試新的努力。能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化中涉及的所有機器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)都存在可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的增長而提高效率的空間。實物資產(chǎn)視角：旋轉(zhuǎn)設(shè)備評估工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擴展機會的第三個視角是工業(yè)系統(tǒng)各個領(lǐng)域的具體實物資產(chǎn)。工業(yè)系統(tǒng)包含大量的機器和關(guān)鍵系統(tǒng)。全球目前有數(shù)百萬臺機器，從簡單的電動機到應用于醫(yī)療部門的極為先進的計算機斷層掃描儀(ct掃描儀)。所有這些設(shè)備都與信息(溫度、壓力、振動以及其他關(guān)鍵指標)相關(guān)，對于了解設(shè)備本身的性能及其與其他機器和系統(tǒng)的關(guān)系很有價值。一個特別的領(lǐng)域是關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)機器。要想確切知道全球工業(yè)系統(tǒng)中存在多少機器和設(shè)備、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或許是不可能的，但通過觀察某些特定領(lǐng)域感受工業(yè)系統(tǒng)的規(guī)模是可能的。表1給出了主要行業(yè)中的主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備列表。在這個列表中，主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備的類型目前已有超過300萬種。這些數(shù)字的獲得是基于對這些機器和工廠中主要系統(tǒng)流程的基本審查。工業(yè)系統(tǒng)中的高度定制化讓對比極為困難。然而，可以根據(jù)典型的成套旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及用于監(jiān)控的主要設(shè)備進行綜合評估，也就是評估工業(yè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備部分。所有這些資產(chǎn)都受溫度、壓力、振動和其他關(guān)鍵指標的制約，而這些指標已經(jīng)或可以被監(jiān)測、建模和遠程操作以提供安全、提高生產(chǎn)力并節(jié)約運營成本。1.商用噴氣式飛機。商用噴氣式飛機具有安裝大量旋轉(zhuǎn)設(shè)備和儀器儀表的潛力。根據(jù)噴氣式飛機信息服務的數(shù)據(jù)，全球大約有21500架商用噴氣式飛機和43000個噴氣發(fā)動機。商用噴氣式飛機通常采用雙噴氣發(fā)動機的動力配置。這些飛機每天大約起飛3次，每年總計起飛2300萬次。每個噴氣發(fā)動機包含很多可動部件，但是，其中有主要的三種旋轉(zhuǎn)設(shè)備：渦輪風扇、壓縮機和渦輪機。每個部件均需要單獨裝備儀器儀表和被監(jiān)測。目前，商用飛機中大約有總計129000個主要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行。除了商用噴氣式飛機，安裝儀器儀表的機會還存在于軍用和非商用及通用航空飛機上，它們超過商用噴氣式飛機的10倍。重要的是，在噴氣式飛機上安裝儀器儀表的機會很多，而且每天都在增加。GE航空估計，為了滿足航空旅行的需求，未來15年，全球需要增加32000個發(fā)動機。這意味著全球商用發(fā)動機中的旋轉(zhuǎn)機器將增加100000個。2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在全球發(fā)電廠中也有很大的發(fā)展機會。目前，全球有62500個發(fā)電廠在運營，裝機容量為30MW(兆瓦)或更高。發(fā)電廠的全球總裝機容量約為5200GW(吉瓦)。只考慮其中的一小部分——聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(僅占全球發(fā)電廠的2.5%，或者說1768座發(fā)電廠)中大量的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，這些發(fā)電廠的全球總裝機容量是564GW。聯(lián)合循環(huán)燃氣渦輪機組串聯(lián)使用燃氣渦輪機和蒸汽渦輪機，把相同的熱源——天然氣——轉(zhuǎn)化為機械能，然后轉(zhuǎn)化為電能。一個聯(lián)合循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電廠通常使用多套燃氣渦輪機—蒸汽渦輪機組合。目前最常見的聯(lián)合循環(huán)配置是2×1，就是2個燃氣渦輪機和1個蒸汽渦輪機。在這個例子中，有6個主要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備：2個燃氣渦輪機、2個燃氣渦輪發(fā)電機、1個蒸汽渦輪機和1個蒸汽渦輪發(fā)電機。除大型關(guān)鍵系統(tǒng)之外，我們估計發(fā)電廠中還存在從水泵到空氣壓縮機的另外99個旋轉(zhuǎn)設(shè)備?？傊?，一個2×1聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中有105個旋轉(zhuǎn)設(shè)備是可以測量的?？紤]全球聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的影響。如果所有1768個發(fā)電廠中的每個組件都安裝儀器儀表，這意味著大約有10600個主要系統(tǒng)部件和175000個小型旋轉(zhuǎn)零件可以測量。未來15年，全球工業(yè)系統(tǒng)預計將增加2000個聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，裝機容量達到638GW。這將意味著新增12000個大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備和至少200000個小型旋轉(zhuǎn)設(shè)備。如果把其他類型的發(fā)電廠考慮在內(nèi)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)范圍進一步擴展的事實是非常明顯的。3.機車。機車在全球范圍內(nèi)運輸大量的原材料和商品。目前全球110萬km(公里)鐵路系統(tǒng)的貨物運輸超過9.6萬億t?km。在這個系統(tǒng)內(nèi)，目前全球大約有120000條鐵路使用柴電動力發(fā)動機。一臺柴電動力機車中大約有18個主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備，可以分為六大系統(tǒng)：牽引電動機、散熱器風扇、壓縮機、交流發(fā)電機、發(fā)動機和渦輪機。如果鐵路運輸工具的每個組件都安裝儀器儀表，這意味著有超過220萬個旋轉(zhuǎn)設(shè)備可以安裝儀器儀表。保守地預測，未來15年將增加約33000輛柴電動力機車——這意味著到2025年，僅僅是柴電動力機車就將部署396000個傳感器進行監(jiān)測。4.煉油廠。煉油廠和化工廠多年來一直是高級監(jiān)測和控制的對象。采用過時技術(shù)的老舊工廠被迫與一流的新工廠進行競爭。與此同時，石油行業(yè)的盛衰周期和嚴格的環(huán)保要求迫使它們不斷進行流程的改進和調(diào)整?；钊胶碗x心式壓縮機等旋轉(zhuǎn)機器以及數(shù)以百計的泵都是包括煉油廠在內(nèi)的能源加工廠的關(guān)鍵組件。目前，運營商正在對這些設(shè)備進行監(jiān)測和建模，主要是為了預防性維護和安全以及整個工廠的優(yōu)化。對這些工廠進行管理以提高效率、安全性和生產(chǎn)力的地方，正是如今工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以一展身手的領(lǐng)域。先感受一下規(guī)模：全球有655個煉油廠，每天處理8800萬桶原油——大約相當于全球每天的石油消耗量。每個現(xiàn)代化煉油廠的各個關(guān)鍵煉油環(huán)節(jié)大約擁有45個大型旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)，包括原油和真空蒸餾、煉焦、氫化裂解和異構(gòu)化。有些煉油廠規(guī)模較小，有些則更為復雜