分析：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)有多大

分析：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)有多大

經(jīng)濟(jì)視角傳統(tǒng)上，全球工業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(jì)規(guī)模為70多萬(wàn)億美元，全球工業(yè)部門大約占30%，或者說(shuō)20多萬(wàn)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(dá)經(jīng)濟(jì)體的工業(yè)部門大約占GDP產(chǎn)出的24%，而發(fā)展中國(guó)家的工業(yè)部門大約占GDP產(chǎn)出的37%。從整個(gè)工業(yè)部門的角度來(lái)說(shuō)，制造業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家所占的比例分別為15%和20%。因此，按照傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)計(jì)量方式，工業(yè)活動(dòng)大約占所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的1/3，但各國(guó)之間存在很大差異。雖然全球經(jīng)濟(jì)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(jì)分類更廣泛的部門。例如，它還涉及大量的交通運(yùn)輸部門，包括工業(yè)運(yùn)輸編隊(duì)以及航空、鐵路和海運(yùn)等大型物流行業(yè)。其他商業(yè)和政府服務(wù)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(gè)涉及生死存亡的問(wèn)題。在這里，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)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(shí)間為合適的人提供合適的信息。當(dāng)傳統(tǒng)工業(yè)部門與交通運(yùn)輸業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的部門結(jié)合起來(lái)時(shí)，大約全球經(jīng)濟(jì)的46%或全球產(chǎn)值中的32.3萬(wàn)億美元會(huì)受益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)部門的增長(zhǎng)，這一數(shù)字還會(huì)提高。到2025年，我們估計(jì)工業(yè)部門(廣義)在全球經(jīng)濟(jì)中的份額將增加到約50%，或以名義貨幣計(jì)算占未來(lái)全球產(chǎn)值的82萬(wàn)億美元。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不會(huì)被立即應(yīng)用于相當(dāng)于上述全球經(jīng)濟(jì)50%的整個(gè)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(gè)意義上說(shuō)，我們所描述的是一個(gè)上限。另一方面，這個(gè)上限局限于可以直接應(yīng)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(duì)醫(yī)療行業(yè)的積極影響將帶來(lái)更好的醫(yī)療成就，這反過(guò)來(lái)可以減少其他經(jīng)濟(jì)部門因?yàn)椴⌒荻鴾p少的工作日數(shù)量。類似地，交通運(yùn)輸和物流的改善將受益于所有依賴商品運(yùn)輸以及供應(yīng)鏈的可靠性和效率的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。能源消費(fèi)視角更智能的技術(shù)和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，所帶來(lái)的其中一個(gè)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(wù)需要大量的能源，但能源系統(tǒng)的限制在不斷加強(qiáng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的崛起是對(duì)資源限制和匱乏直接的反應(yīng)。因此，評(píng)估工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的另外一個(gè)視角是了解與全球工業(yè)部門相關(guān)的能源問(wèn)題。如果在制造業(yè)和交通運(yùn)輸部門的基礎(chǔ)上考慮能源的生產(chǎn)和儲(chǔ)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(shí)涉及各種活動(dòng)，包括：提取燃料(例如石油、天然氣、煤炭、鈾)或利用水力、風(fēng)能和太陽(yáng)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(guò)130億t(噸)能源(為了比較而轉(zhuǎn)化為石油當(dāng)量，BTOE為10億t石油當(dāng)量)。美國(guó)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(fèi)者使用。重要的是應(yīng)認(rèn)識(shí)到能源生產(chǎn)的成本很高。為了保持和擴(kuò)大能源供應(yīng)，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(wàn)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(lái)了大量機(jī)會(huì)。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(xué)原材料的方式消耗36%。這與上面經(jīng)濟(jì)視角中描述的制造部門大體上相當(dāng)。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(guò)流程集成、生命周期優(yōu)化以及電機(jī)和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的更高效的利用和維護(hù)，持續(xù)和擴(kuò)展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署有助于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。交通運(yùn)輸部門是另外一個(gè)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(yùn)輸部門，約一半(48%)的燃料被重型運(yùn)輸工具所消耗，包括貨車、公共汽車、飛機(jī)、海洋船舶和鐵路機(jī)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(lái)優(yōu)化交通運(yùn)輸是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所帶來(lái)的最令人興奮的機(jī)遇之一。假設(shè)大多數(shù)大型運(yùn)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(yùn)輸業(yè)的燃料需求。很明顯，實(shí)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(gè)系統(tǒng)和子系統(tǒng)都需要被輪流評(píng)估它們與更大型的能源網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)表現(xiàn)。過(guò)去20年，在流程管理和自動(dòng)化方面的進(jìn)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(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)都存在可以通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的增長(zhǎng)而提高效率的空間。實(shí)物資產(chǎn)視角：旋轉(zhuǎn)設(shè)備評(píng)估工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展機(jī)會(huì)的第三個(gè)視角是工業(yè)系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域的具體實(shí)物資產(chǎn)。工業(yè)系統(tǒng)包含大量的機(jī)器和關(guān)鍵系統(tǒng)。全球目前有數(shù)百萬(wàn)臺(tái)機(jī)器，從簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)到應(yīng)用于醫(yī)療部門的極為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(dòng)以及其他關(guān)鍵指標(biāo))相關(guān)，對(duì)于了解設(shè)備本身的性能及其與其他機(jī)器和系統(tǒng)的關(guān)系很有價(jià)值。一個(gè)特別的領(lǐng)域是關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。要想確切知道全球工業(yè)系統(tǒng)中存在多少機(jī)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(guò)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(gè)列表中，主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備的類型目前已有超過(guò)300萬(wàn)種。這些數(shù)字的獲得是基于對(duì)這些機(jī)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(duì)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(jìn)行綜合評(píng)估，也就是評(píng)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(dòng)和其他關(guān)鍵指標(biāo)的制約，而這些指標(biāo)已經(jīng)或可以被監(jiān)測(cè)、建模和遠(yuǎn)程操作以提供安全、提高生產(chǎn)力并節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。1.商用噴氣式飛機(jī)。商用噴氣式飛機(jī)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(jī)信息服務(wù)的數(shù)據(jù)，全球大約有21500架商用噴氣式飛機(jī)和43000個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。商用噴氣式飛機(jī)通常采用雙噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力配置。這些飛機(jī)每天大約起飛3次，每年總計(jì)起飛2300萬(wàn)次。每個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包含很多可動(dòng)部件，但是，其中有主要的三種旋轉(zhuǎn)設(shè)備：渦輪風(fēng)扇、壓縮機(jī)和渦輪機(jī)。每個(gè)部件均需要單獨(dú)裝備儀器儀表和被監(jiān)測(cè)。目前，商用飛機(jī)中大約有總計(jì)129000個(gè)主要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行。除了商用噴氣式飛機(jī)，安裝儀器儀表的機(jī)會(huì)還存在于軍用和非商用及通用航空飛機(jī)上，它們超過(guò)商用噴氣式飛機(jī)的10倍。重要的是，在噴氣式飛機(jī)上安裝儀器儀表的機(jī)會(huì)很多，而且每天都在增加。GE航空估計(jì)，為了滿足航空旅行的需求，未來(lái)15年，全球需要增加32000個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。這意味著全球商用發(fā)動(dòng)機(jī)中的旋轉(zhuǎn)機(jī)器將增加100000個(gè)。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(jī)會(huì)。目前，全球有62500個(gè)發(fā)電廠在運(yùn)營(yíng)，裝機(jī)容量為30MW(兆瓦)或更高。發(fā)電廠的全球總裝機(jī)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(shuō)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(jī)容量是564GW。聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)組串聯(lián)使用燃?xì)鉁u輪機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)，把相同的熱源——天然氣——轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后轉(zhuǎn)化為電能。一個(gè)聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電廠通常使用多套燃?xì)鉁u輪機(jī)—蒸汽渦輪機(jī)組合。目前最常見的聯(lián)合循環(huán)配置是2×1，就是2個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)和1個(gè)蒸汽渦輪機(jī)。在這個(gè)例子中，有6個(gè)主要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備：2個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)、2個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)、1個(gè)蒸汽渦輪機(jī)和1個(gè)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。除大型關(guān)鍵系統(tǒng)之外，我們估計(jì)發(fā)電廠中還存在從水泵到空氣壓縮機(jī)的另外99個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備?？傊粋€(gè)2×1聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中有105個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備是可以測(cè)量的?？紤]全球聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的影響。如果所有1768個(gè)發(fā)電廠中的每個(gè)組件都安裝儀器儀表，這意味著大約有10600個(gè)主要系統(tǒng)部件和175000個(gè)小型旋轉(zhuǎn)零件可以測(cè)量。未來(lái)15年，全球工業(yè)系統(tǒng)預(yù)計(jì)將增加2000個(gè)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，裝機(jī)容量達(dá)到638GW。這將意味著新增12000個(gè)大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備和至少200000個(gè)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(jìn)一步擴(kuò)展的事實(shí)是非常明顯的。3.機(jī)車。機(jī)車在全球范圍內(nèi)運(yùn)輸大量的原材料和商品。目前全球110萬(wàn)km(公里)鐵路系統(tǒng)的貨物運(yùn)輸超過(guò)9.6萬(wàn)億t?km。在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，目前全球大約有120000條鐵路使用柴電動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。一臺(tái)柴電動(dòng)力機(jī)車中大約有18個(gè)主要旋轉(zhuǎn)設(shè)備，可以分為六大系統(tǒng)：牽引電動(dòng)機(jī)、散熱器風(fēng)扇、壓縮機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪機(jī)。如果鐵路運(yùn)輸工具的每個(gè)組件都安裝儀器儀表，這意味著有超過(guò)220萬(wàn)個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備可以安裝儀器儀表。保守地預(yù)測(cè)，未來(lái)15年將增加約33000輛柴電動(dòng)力機(jī)車——這意味著到2025年，僅僅是柴電動(dòng)力機(jī)車就將部署396000個(gè)傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。4.煉油廠。煉油廠和化工廠多年來(lái)一直是高級(jí)監(jiān)測(cè)和控制的對(duì)象。采用過(guò)時(shí)技術(shù)的老舊工廠被迫與一流的新工廠進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。與此同時(shí)，石油行業(yè)的盛衰周期和嚴(yán)格的環(huán)保要求迫使它們不斷進(jìn)行流程的改進(jìn)和調(diào)整。活塞式和離心式壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)器以及數(shù)以百計(jì)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(yùn)營(yíng)商正在對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和建模，主要是為了預(yù)防性維護(hù)和安全以及整個(gè)工廠的優(yōu)化。對(duì)這些工廠進(jìn)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(gè)煉油廠，每天處理8800萬(wàn)桶原油——大約相當(dāng)于全球每天的石油消耗量。每個(gè)現(xiàn)代化煉油廠的各個(gè)關(guān)鍵煉油環(huán)節(jié)大約擁有45個(gè)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(fù)雜