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中国靠5G能成功实现工业互联网吗?

摘要: 工业物联网技术始于美国,兴于德国,成于5G。2011年,德国率先提出了工业物联网的概念;2013年,德国正式确立了依靠CPS系统来打造“工业物联网”目标,并将这个方案称为“工业4.0”。CPS全称Cyber-Physical Systems ...

工业物联网技术始于美国,兴于德国,成于5G。

2011年,德国率先提出了工业物联网的概念;2013年,德国正式确立了依靠CPS系统来打造“工业物联网”目标,并将这个方案称为“工业4.0”。

CPS全称Cyber-Physical Systems,中文翻译为“信息物理系统”,是发源于3G时期的一个全球物联网技术解决方案。按照技术规划,包括CPS物联网芯片和CPS对芯片数据的操作终端。

CPS技术诞生后,2005年美国国会在一份研究报告上着重介绍了CPS方案;2006年2月,《美国竞争力计划》将CPS列为了重要的研究项目;2007年7月,美国总统科学技术顾问委员会,又再次把CPS列为了影响未来十大关键技术的第一名。

于是,这个诞生在3G网络时期的物联网技术,在2013年随着4G网络普及,终于被德国这个有钱的主子看上。并由此掀起了一阵“覆盖全球的工业物联网运动,并称其为工业4.0”。

从2013年过去6年后,全球媒体已经少有提及的“工业4.0”究竟进展如何?

在2019年,随着5G技术与NB-IoT物联网方案的成熟,4G时代的“工业物联网”解决方案,在今天又能给5G时代的中国“工业物联网”带来哪些启示?

如果实现“工业物联网”,对我们普通人来说,生活还将产生哪些变化?

德国的工业4.0

2013年是中国通信发展史上的一个特殊年份,那时中国刚刚开始建设4G网络,年底时也不过16个城市拥有4G网络。而在中国大搞4G网络基础建设的同时,德国却在4G网络的建设开始,就早早的提出了以CPS系统建设4G工业物联网的构想。

当时的欧洲虽然刚刚经历2008年金融危机后不久,欧盟成员国也已经开始有债务危机显现。但德国却罕见的在2012年创造了近20年最低失业率,经济方面可谓一片大好。

于是,这个欧盟的经济引擎,为了持续保持自身的工业竞争力,便在欧洲大陆“自顾自”的搞起了一场“4G网络时代的工业物联网”行动,代号“工业4.0”。

工业4.0也被世界各国称为第四次工业革命,根据维基百科资料显示:

最初的蒸汽动力被视为第一次工业革命;后来的电力和大规模生产装配技术是第二次工业革命的标志;工业3.0则让机器人和计算机走入了工厂;而工业4.0则把所有东西组合成一个自我学习,自我纠正的系统。

所以,在德国工业4.0的规划路线中,升级为“工业4.0”后的工厂,可以通过CPS系统组成一个智慧工厂联盟。

按照德国在工业4.0里的规划,所有的工厂设备数据都在CPS系统上进行汇聚,所以CPS系统除了可以预测每台机器需要维护的工作时长,也能通过给机器设备安排合适的工作任务,来保证CPS体系下各大工厂产出产品的最优质量和速度。

在德国“工业4.0”的规划中,CPS工业物联网方案,除了资源配置优化和数据监控等功能外,其最终的愿景是取代大部分工人的人力工作,实现工厂的“机器自治”。

5G前的试验场,CPS的失利

承载了如此宏大的技术愿景,并能让德国举国梭哈的CPS技术自然不是“等闲之辈”。

在2013年,除了2005年到2007年美国各大机构的吹捧,CPS技术在实际应用中也能找到些许落地的影子,比如波音、空客、奥迪和奔驰等超现代化工厂中,都有内嵌式的阉割版CPS系统。

之所以被称为阉割版,是因为这些工厂的CPS应用都是与机械设备关联在一起的小型硬件系统,这种硬件系统往往只处理这台机器的运作数据。而德国所要押注的CPS,则是无数机器互通互联所搭成的一个“工业物联网”。

和嵌入式CPS系统不同的是,“工业物联网”版的CPS除了知道所有工厂的机器情况外,还能自动分析和调配工厂机器的工作内容,使得整个系统内的机器实现运作效率上的最大化,所以其复杂程度是原有嵌入式CPS系统的数千倍不止。

基于CPS系统的复杂性,CPS的实践案例只存在于麻省理工学院的一个分布式机器人花园中,并无大规模的工业性落地应用。

但有钱任性的德国,为了在5G到来前,先于世界其他国家获得工业物联网的红利,德国机械协会和制造商协会(VDMA)还为CPS系统的构建设立了“工业4.0平台”。

而后不久,德国电气电子及信息技术协会发布了德国首个工业4.0标准化路线图,让整个围绕CPS的“工业物联网”建设看上去颇为正式。

但敢为人先的冒进,终归还是败在了时代技术的革新上。

2015年,英特尔、高通、德州仪器和华为等IC领域的一线公司,在物联网领域推出了可以接入5G网络的NB-IoT物联网技术。2016年,随着支持NB-IoT物联网技术的企业增多,世界基本已经抛弃了只在学术期刊上谈论的CPS物联网方案。

至此,与CPS系统有关的CPS物联网芯片,随着IC巨头的转身瞬间成了技术探索上的孤立之物。

而杀死CPS技术的,除了在成本优势碾压CPS芯片的NB-IoT物联网方案外,也和意识到未来5G时代云计算重要性的亚马逊、IBM、微软和谷歌等一线巨头有关。

早期的云计算功能简单,只能与CPS形成互补。但随着云计算的技术进步以及与NB-IoT物联网方案的融合,云计算开始逐步替代了CPS系统在未来规划中的数据分析能力。

其中,2014年,8位机械自动化的技术研究专家,通过著作《Industrial Cloud-Based Cyber-Physical Systems》一书,预言了“基于云的物理联网方案”会为未来物联网操作系统的事实。

在这本书出版后,诸多工业云取代CPS工业物联网方案的文章开始大量涌现,2015年,一位学者更是通过系统推演,从技术角度判定了CPS系统的死亡。

所以即便德国再不聪明,也能后知后觉的感知到:“CPS的工业物联网和物联网方案,已经被世界遗弃”。

此时,德国自己坚持做下去的结果,无外乎两个,一是自己费了九牛二虎之力做了个5G时代的古董型工业物联网方案;二是做到一半时因巨额成本半途而废,上百亿美元买个“闭门造车”的教训。

2017年,思科曾公布了一份针对德国工厂的调查,其调查结果显示:有76%的德国工厂认为“工业4.0计划”已经失败,因为他们从未参与“工业4.0”的任何组织。

2018年7月,Gartner发布的2018年工业物联网报告中,诸如运输,制造,公用事业和自然资源等领域的企业,几乎没有没有任何公司参与“工业4.0”的标准。

所以,曾经那场裹挟着“大数据、智慧工业和第四次工业革命”的龙卷风,也便随着时间的流逝,而被人们渐渐遗忘。

直到,最近两年5G标准初步确立,人们这才想起,原来在3G和4G时代,还有着一个名为CPS的工业物联网技术解决方案。


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2019-5-24 10:00
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