工业物联网发展到什么程度了？NI在自动化展上给出答案

据Forrest Research预测，到2020年，全球物联网的业务将是互联网的30倍。而工业物联网作为其中的关键应用领域，重要地位显而易见。IoT Analytics认为工业物联网在物联网应用的占比约为25%，Harbor Research和CISCO则估计为27%左右。

为顺应全球工业发展跨入4.0时代，始终致力于提供各种灵活强大、基于平台的系统来帮助工程师和科学家提高效率、加速创新的NI(美国国家仪器，National Instruments，简称NI)，在前不久举行的“2017第十三届中国北京国际工业自动化展览会”(AIAE)上大秀“全球领先的工业物联网监测与控制平台”，从以NI CompactRIO 、NI SOM(模块系统)为主打的嵌入式工业控制器，到以智能相机、图像采集卡为核心的机器视觉产品，再到以驱动器与机电、驱动接口模块NI 951x为核心的运动控制产品，还有NI工业触摸屏和显示器，基于工业物联网大趋势，NI为智能控制、分布式在线状态监测及设备故障诊断提供了灵活的平台化解决方案，以解决全球面临的重大工程挑战。

图1. NI参展AIAE，大秀“全球领先的工业物联网监测与控制平台”

从“链条最上游”的大数据出发，NI贯穿工业物联网始终

如果将工业物联网类比为产业链，那占据链条最上游的即是工业大数据。NI正是以大数据为基础，从“产业链”最上游发力，以灵活兼容的软件以及模块化硬件形成平台化方案贯穿工业物联网始终。据NI中国技术市场工程师易曦露介绍，在整个工业物联网过程中，NI在硬件层面为工程师提供稳定、灵活的数据采集和控制平台，在决策端提供基于云端的状态监测软件——NI InsightCMTM 。

众所周知，大数据贯穿整个工业物联网过程，无论监测、测试、控制，还是后期到云端、决策端的处理，这一切的基础都是大数据，而数据采集平台正是NI最领先、最突出的产品之一。此外，将工业物联网过程切割到具体的产品端，整个过程就被细化为产品的完整生命周期，从前期的设计验证到后期的量产，NI的自动化测试平台、数据采集平台都可以通过在线实时监测，进行故障预测性维护，保障资产稳定运行，帮助客户提高生产效率，缩短生产周期。

图2. 聚焦大数据，NI平台化解决方案贯穿工业物联网始终

“NI致力于为工业物联网提供基础架构，我们既可以实现智能测试，还可以测试通讯协议，更可以完成工业领域的设备监控，‘以不变应万变’正是NI的精髓，而其中的‘不变’就是NI灵活的平台化解决方案。”NI中国物联网市场经理崔鹏概括道，“当然，借力生态圈合作伙伴共同推进产业发展也是NI平台化理念的另一延展。”据悉，北京天泽智云作为NI在PHM(Prognostics and Health Management，故障预测与健康管理)领域的合作伙伴，通过基于NI平台化系统设计方案，为客户定制化开发面向工业物联网领域端到端的解决方案，旨在通过工业智能算法引擎与赋能平台及数据分析服务，帮助中国的工业客户实现工业设备的实时健康管理与预测性维护。

NI平台化解决方案“落地”效果凸显，大厂案例话事

毋庸置疑，评价解决方案优劣的关键在于考察它的“落地”效果。杜克能源的案例堪称NI解决方案在分布式在线状态监测及设备故障诊断领域落地效果的最佳诠释。据崔鹏介绍，早在5年前，NI就与杜克能源合作，着手智慧电厂项目建设，聚焦在智能发电维护和预测性诊断方面为杜克能源提供了完整解决方案。

图3. NI帮助杜克能源部署端到端的解决方案

作为美国最大的发电控股公司，杜克能源具备火电、风电、核电等多样化能源组合，同时，海外发电量远超美国本土。因此，如何在人力资源有限、知识传承、设备老化、技术革新等难题的综合背景下，实现更智能监测和诊断的SmartGen项目，一直困扰着杜克能源。基于NI InsightCM™和NI CompactRIO，NI帮助杜克能源部署了端到端的解决方案架构，从预测性维护和设备加强管理等维度入手，帮助其实现了60+个电厂的智能监测。“NI在杜克能源SmartGen项目中历经5年时间，截至今年，我们已帮助杜克能源预测到的故障损失折合为成本是3,000万美元!而其在这个项目中投入的成本远小于这部分损失。这也从另一个层面体现了NI的价值——帮助客户缩减成本，提高收益!”崔鹏再次强调道。

不同于状态监测，空客公司使用NI模块系统(SOM)开发用于未来工厂的智能工具则更多体现了NI解决方案在工业物联网中智能控制领域的落地情况。对于空客公司来说，飞机的制造和组装涉及数万个步骤，必须由操作人员逐一完成，只要整个过程中出现任何错误，就须花费数十万美元的修理费用!因此可允许犯错的空间非常小，解决这项挑战，就需要在工具和生产车间系统中添加智能功能，从而便于管理和检查操作人员所完成的任务。借助NI模块系统(SOM)，空客公司能够采用NI系统设计方法快速开发这些智能工具的原型，从而简化生产过程、提高生产效率。空中客车公司的Sébastien Boria坦言：“我们评估过多个模块系统(SOM)和嵌入式单板电脑(SBC)，最后发现没有一项产品的软件集成性能比得上NI。 由于NI 系统设计方法能够提高生产力，尤其是NI Linux Real-Time和LabVIEW FPGA模块，我们估计使用NI SOM的开发时间大约是其它替代方案的十分之一。”空客的案例也再次凸显了NI另一维度的价值——帮助客户缩减time to market的时间。

全球经验转型中国风，前沿技术TSN同助阵

随着中国物联网生态环境日趋成熟，物联网在工业领域的应用需求也逐渐升温。据预测，到2020年，中国工业物联网规模在整体物联网产业中的占比将达到25%，规模将突破4,500亿元。关注中国市场，NI一直努力将全球经验中国化。然而不同于国外市场，中国本土有关工业物联网的前期实践更多源自高校或科研院所。基于NI CompactRIO，NI帮助铁科院搭建的牵电接口装置监测系统具有高速的数据采集处理能力，同时保证了监控系统的实时性以及对于触发事件实时判断，可谓是状态监测领域全球经验转型中国风的经典案例。

而随着中国本土工业物联网意识形态的成熟，对于前沿技术的应用几乎已和国外同步。例如，TSN(Time-Sensitive Networking，时间敏感网络)标准以带宽高、安全性更高、互操作性等特性著称，同时重点考虑了快速系统响应和闭环控制应用所需的低延迟通信。因此，业界也公认TSN标准的制定将加速工业物联网平台的构建。中国科学院近代物理研究所正是采用了支持TSN标准的NI CompactRIO 硬件平台，结合NI LabVIEW 图形化编程环境设计了一个4通道同步采集、单次剖面1ms数据处理的重离子加速器HIRFL束流剖面探测器数据获取系统。据中国科学院近代物理研究所介绍，重离子加速器HIRFL是中国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置，主要技术指标达到国际先进水平。

基于统一的标准来支持所有设备和机器实现互联互通，这也是NI为什么会推动TSN标准进行快速落地的原因。“去年，NI只有CompactRIO支持TSN标准，在今年刚刚结束的NI WEEK上，NI又最新发布了两款支持TSN标准的多槽以太网机箱——cDAQ-9185和cDAQ-9189，通过对时间敏感网络(TSN)和工业CompactDAQ硬件的投入，让NI在分布式测量领域更进一步。” 易曦露分享道。

大道至简，唯“最合适”不破

对于NI平台化解决方案在工业物联网领域的优势，崔鹏如是总结：“在原型化的探索阶段，NI的解决方案以灵活快速著称，而对于有特定需求的客户，NI又能通过自身或携手合作伙伴提供方便二次开发、满足客户自定义需求的平台化方案，因此，在不同领域、不同阶段，NI都能提供最合适的方案切入。”基于全球工业物联网的快速进程，客户需求更多聚焦在定制化和灵活性，这也推动平台化的NI解决方案在兼具复杂性及智能化的系统中得到更广阔的应用。