大中华区工业物联网市场现状、应用场景以及发展趋势

物联网资本论 发表于 2018-07-17 17:53:57 收藏 已收藏
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大中华区工业物联网市场现状、应用场景以及发展趋势

物联网资本论 发表于 2018-07-17 17:53:57

近日,GSMA发布了《大中华区工业物联网》(The Industrial IoT in Greater China) 研究报告,重点介绍该地区工业物联网市场现状、主要应用场景以及未来的发展趋势。通过对中国电信、中国移动、中国联通、台湾移动、亚太电信集团、远传电信等移动运营商的采访,分析了5G、大数据、人工智能(AI)和移动物联网(IoT)等技术如何与工业系统相结合,持续推动在该地区的产业转型和升级。

GSMA智库 (GSMA Intelligence) 估计,到2025年全球的工业物联网 (IIoT)连接数将达到138亿,其中大中华地区的连接数约为41亿,约占全球市场的三分之一。

“移动与信息技术的快速发展将从根本上改变我们的生活和工作方式,万物互联使我们的城市更加智能,生活更轻松,更高效,”GSMA首席技术官Alex Sinclair评论道。“中国在IIoT上投入巨资,通过利用先进的信息技术,简化制造流程,以提高生产力和生产效率。在政府的积极支持下,中国将成为该领域的全球领导者。“

工业物联网将人工智能、云计算和大数据分析相结合,通过大量可实时监控复杂物理机械效能的连接传感器,对采集的数据进行分析,用于优化生产并进行主动预防性维护,从而提高效率,并产生可用于研发新流程的新洞察。所采集的数据还能够应用于生产制造以外的其它相关领域的分析,例如减少能源消耗和网络资源投入等。另外,中国目前在人工智能领域发展迅猛,利用机器学习,算法优化,人工智能将有助于高效准确的管理复杂的工业设施和流程再造。

中国政府支持IIoT发展

中国政府是该国采用工业物联网的主要推动力。 2015年5月,政府出台“中国制造2025”战略,强调优先发展能够促进制造业创新的行业,包括物联网、智能家电和高端消费电子产品。据新华社《经济参考报》报道,按照该项计划,这些行业将获得超过 100 亿元人民币(折合 15 亿美元)的国家拨款。该战略提出的目标是在未来的 10 年内中国将从“制造大国”转型为“制造强国”。

也是在2015年,政府还公布了“互联网+行动计划”,将互联网与传统产业相结合,创造了经济增长的新引擎,将移动互联网,云计算,大数据和物联网与现代制造业结合在一起。

政府也在为中小型企业 (SME) 寻求更快、更经济实惠的互联网连接,希望通过鼓励中小型企业将其业务系统上载到云平台来激发大众创业、万众创新。公共机构也正在试图加强网络安全,例如国家计算机网络应急技术协调中心的报告中强调了与物联网设备和网络化工业系统相关的安全风险 。 

总体而言,在快速发展的人工智能 (AI) 领域,全球领先也是中国决策者的发展重点。2017 年夏天,中国国务院发布了一份政策蓝图,提倡中国到 2030 年成为“世界主要人工智能创新中心”,据预测,届时中国人工智能产业将价值 1500 亿美元 。 

GSMA协会会长葛瑞德表示,作为全球最大的经济体之一,中国不仅希望在解决方案层面成为世界引领者,同时还希望通过规模化提高经济效益。作为全球众多物联网传感器和设备的生产商、供应商和使用者,中国目前正处于产业转型的初期阶段。智能生产、协同制造和云制造平台将实现整个价值链的互连和协作。定位追踪使得供应商和制造商能够在整个制造周期中监控关键物料位置,做到防患于未然。此外,中国在人工智能技术领域也进展迅速,通过机器学习,帮助工厂和企业管理复杂的流程并推动创新。

中国经营者的角色

中国的移动运营商在这一发展过程中将起到中流砥柱的作用,为全国的企业和商业客户提供安全、可靠且智能的连接。中国的运营商不仅是IIoT发展不可或缺的组成部分,同时也是城市,政府和相关组织最佳的战略合作伙伴。

GSMA的物联网计划希望与所有运营商以及生态系统中的其他供应商密切合作,致力于推进安全物联网解决方案和应用,包括LTE-M等低功率广域(LPWA)网络和NB-IoT,这有助于在全国范围内引入创新的新服务。 

LTE-M和NB-IoT将在5G网络的发展中发挥关键作用,特别是“大规模物联网”,这将使智能城市,工业自动化和涉及大量连接设备的其他应用成为可能。

商业应用占据物联网市场的半壁江山

GSMA智库最新的报告指出全球物联网市场(包括:连接、应用、平台与服务),到2025年预测价值将达到1.1万亿美元。来自不同背景的企业,包括移动运营商、IT公司、设备制造商和系统集成商,都希望在这个市场中分一杯羹。商业应用占据了整个物联网市场的半壁江山。根据Gartner 公司的研究,截至2020年,全球互联网总支出将突破3万亿美元,其中跨行业商业应用支出占5700 亿美元,垂直行业应用占 9100 亿美元。这表明自 2016 年起,这两部分的年均复合增长率将分别达到30% 和 8%。

大中华区是物联网技术的一个巨大市场,同时也是元器件等产品的主要供应商。中国作为世界工厂,是各种商品的主要制造商,其中包括世界上大部分的电子产品。事实上,大中华区制造了大部分的传感器、芯片及物联网的其他构成组件。安盛保险表示,截至2020 年,全球将需要 2000 亿物联网连接组件和设备 。

与此同时,中国也涌现出众多新兴企业,例如由百度前任首席 AI 科学家吴恩达创办的landing.ai、 K2Data和RootCloud,这些企业都可能会在工业互联网的发展中发挥重要作用。作为中国物联网行业代表城市无锡,每年都会举办奖金高达一千万人民币(折合150 万美元)的物联网创新大赛,以众包的形式推动创新。

许多在大中华区研发的物联网组件和服务都部署在了本地。事实上,中国的制造业是采用物联网解决方案的主要客户。工业物联网能够帮助中国数百万的工厂和生产车间显著提高效率、降低成本并更好地管理其基础设施。

研究公司 IDC 预测,中国各种形式物联网工具包的市场总收入将会从 2017 年的 1930 亿美元上升至2020 年的3610亿美元。其中,根据中国工业和信息化部的数据,中国工业物联网市场收入的年增长率约为 25%,并且将在 2018 年达到近 3000 亿元人民币(折合 470 亿美元)。(见图表)

未来 15 年,物联网促进中国 GDP 增长 5000 亿至 1.8 万亿美元

中国拥有多种工业物联网潜在应用,包括智能生产流程、大规模定制、云制造平台、协同制造和协同创新平台、B2B行业电子商务和智能产品开发工具。例如,工业企业可以构建云平台,从而在企业内部和整个工业价值链中更好地实现互联互通。 

安永咨询公司总结了工业物联网可以为制造业带来的五大优势 :

减少校正周期时间

能够提前预测故障

通过大数据分析完善设计

通过与被动维修截然相反的主动监控和预防,节省资金

减少会对品牌声誉造成严重损害的缺陷产品和召回

这些优势同样也适用于供应链管理。将工厂与供应商连接后,供应链中的所有相关方都可以跟踪各方之间的互动、物料流动和制造周期。此外,工业物联网还远程库存监控,并且可以访问进入供应链的零件和产品的报告。由于实时数据可以协助指出潜在问题,做到防患于未然,因此公司可以采取纠正措施确保获得所需供给,同时,公司可以降低库存甚至资本压力。 

德勤在2016年针对中国制造商进行的调查中指出,89%的受访者认同,工业物联网对于未来五年的成功至关重要。虽然有72%的受访者已通过各种形式启动了工业物联网应用,但只有46%的商业受访者建立了明确的工业物联网战略和计划。

经过最初使用工业物联网来提高效率的阶段之后,中国制造商现在开始将注意力转向收入增长和风险管理的潜力方面。在德勤调查的 156 家公司中,约有 116 家公司(74%) 在寻求通过工业物联网应用来提高其供应链的效率并降低成本。约有 110 家公司(70%) 表示计划使用预测性维护等技术来提高运营效率并减少停机时间,而另一些公司则希望提高业务敏捷性和法律合规性。 

当然,通过机器之间的互连实时传输信息和大数据分析结论,不仅让制造业获益良多,而且还可以帮助中国许多重要经济部门提高效率和生产力,包括能源、电力和电信部门。埃森哲咨询公司的调查数据显示,在未来 15 年内,物联网可促进中国 GDP 累积增长 5000 亿至 1.8 万亿美元,具体取决于投资水平 。在这一数据中,制造业的产值可能会增加1960亿至 7360 亿美元,而资源行业的产值可能会增加 480 亿至 1890 亿美元。

工业物联网在中国三大主要经济领域的商用

移动物联网如今正在全球范围内蓬勃发展。迄今为止,29 家移动运营商已推出了 53个使用窄带物联网 (NB-IoT) 或 LTE-M 技术的移动物联网网络,这两种技术都是3GPP 标准。移动物联网技术在大中华地区的许多城市都已经得到广泛部署。

GSMA报告还概述了工业物联网在中国三个主要经济领域的应用:公共设施/能源、物流和智能城市。 

1、公关设施/能源

中国已经处于全球推动部署智能电网的前沿,智能电网可以获得有关能源和水利基础设施利用率的最新信息,以提高效率并减少浪费。通过连接的电表和水表收集的信息可以帮助消费者和企业减少使用,同时使公共事业能够更好地平衡供需,并识别泄漏和故障。

根据麦肯锡咨询公司的数据,在 2013 年,中国成为全球最大的智能电网投资市场,据称大约有 3.1 亿家庭正在使用智能电表,到 2015 年普及率将超过 80%。据 Navigant 的研究报告显示,2017 年第三季度中国占全球安装量接近 70%。

与早期技术相比,移动物联网连接提供了一种更便宜、更简单的方式连接公用电表/水表/气表。通过延长智能电表的电池寿命,移动物联网连接可以使公用设施显著地减少维护:将服务周期从 2-3 年延长至 10-15 年将显著地提高公用事业的投资回报率。由于公共电表/水表/气表倾向于传递相对较小的数据有效载荷(最大字节数 100),因此低带宽、节能的网络技术特别适用于这类应用。 

利用移动物联网技术,运营商可以使用现有的蜂窝基础设施连接电表/水表/气表,此外还利用了高性价比的标准化设备硬件。这些技术被设计成能够支持双向通信,为数字表具启用时间同步和固件更新。 

案例研究:

中国移动的窄带物联网(NB-IoT)智能电表解决方案 

中国移动开发了窄带物联网智能电表解决方案,并与国家电网电力研究院合作在鹰潭、无锡、珠海、成都、重庆和北京部署了 200 个智能电表。其现有的解决方案使用 2G 或 4G 网络,收集电表中的实时电压、电流、功率消耗和其他信息。通过大数据分析,他们可以监控每台设备的实际电力消耗,从而能够在特定地区提供有效的供电策略。

此外,窄带物联网的引入能够增强网络覆盖范围,连接更多的智能电表。由于不再需要手动抄表,因此安装和操作也更加简单,从而降低维护成本。实时数据也可供城市和公用事业公司使用,以便更快地分析数据。使用窄带物联网增强网络覆盖,意味着网络适用于连接难以覆盖其安装位置的电表,如建筑物或电表柜内,其他网络可能无法实现对这类位置的网络覆盖。它们还拥有极佳的安全性,因为在授权频谱中进行操作。

中国移动能够从窄带物联网提供的扩大覆盖范围中获益,这种范围的扩大对于确保安装在不同位置(如室内、室外、地下室)的电表能够成功连接网络至关重要。它还能够提供高质量的服务,对于重要的国家基础设施(如智能电表和电网)的运营至关重要,能够通过更广泛的网络覆盖连接更多难以覆盖其安装位置的电表,简化了设备管理以及到云管理平台的集成。

2、物流

在线支付越来越受中国消费者的欢迎,作为国内领先的在线零售巨头,阿里巴巴旗下的淘宝和京东等电商平台为获取更多的客户展开竞争。但是中国庞大的物流业需要削减成本。据中国商务部统计, 2015 年,中国在物流行业花费了 11.1 万亿元(1.7 万亿美元),占全国 GDP(国民生产总值)的 14.9%。在美国,物流成本占 GDP 的 6.5%,而在日本和德国,物流成本占 GDP 的 3.5%。中国物流业一直面临建设仓库的土地价格、管理和劳动力成本不断上涨。 

分销商正在使用无线技术使物流变得更加自动化,减少运输货物的成本。例如,阿里巴巴已在广东省惠阳建造大规模的 3000 平方米仓库,完全通过 IoT(物联网)和机器人阵列进行操作。阿里巴巴集团的物流子公司“菜鸟”为中国 1000 多个地区提供当日送达或次日送达服务。

2017 年,华为、中国移动和 DHL 供应链启动了一项联合项目,旨在共同开发一个物联网系统,用于汽车制造厂的物流升级。三家公司正在利用窄带物联网来提高位于广西壮族自治区柳州的一个生产基地的效率。 

3、智慧城市

根据咨询公司德勤的数据显示,中国有大约有 500 个智慧城市试点项目,比世界上任何一个国家都多。其中最先进的项目之一是在拥有 900 多万人口的杭州市开展的。

在杭州,当地政府与阿里巴巴和富士康合作建立了“城市大脑”项目。这座城市的交通运转某种程度上由人工智能系统控制,该系统利用通过各种应用获取到的行为数据做出实时决策,并为更顺畅的通勤和更安全的交通出行制定最佳的未来场景。因此,交通堵塞、交通事故和犯罪率下降了。除了向政府通报信息外,城市大脑还可以向市民的手机传输数据,实时通知他们即将发生的道路交通情况或恶劣的天气状况。 

移动运营商在大中华区大力参与智慧城市解决方案的开发。例如,中国移动香港 (CMHK) 与房地产开发商信和集团签署了一项谅解备忘录,以在后者的住宅和商用地产中使用 CMHK 的窄带物联网技术支持智能家居、智能购物中心和智能物业管理应用。 

在江苏省,中国移动和南京路灯管理处联合部署了“智能路灯”,这些路灯使用窄带物联网收集过往交通流量和行人数量,并在周围无人时自动调暗。它们还可以监测雾霾等天气状况。 

案例研究

中国移动推出智能停车场解决方案能停车场解决方案 

中国移动在云南省和贵州省东南部启动了两个使用窄带物联网连接的智能停车场试点。智能停车场旨在让驾驶员可以轻松找到空闲停车位,通过限制车位闲置时间和司机寻找可用车位的需要来最大限度地减少拥堵和污染。窄带物联网十分适合智能停车场,因为它支持较长时间的电池寿命,并能够提供改进的覆盖范围,从而使传感器可以放置在任何位置。同时,窄带物联网还可以使用许可频谱来确保高质量的服务。

中国移动智能停车解决方案由多个智能停车模块组成,例如停车位检测、车牌识别、移动支付、司机停车指导以及城市智能停车管理系统。停车系统可以利用安装在每个停车位的传感器,这些传感器能够检测车位的占用情况,并通过窄带物联网网络发送相应状态。窄带物联网具有许多优势,如覆盖范围的改善、实时通信和低功耗。 

窄带物联网的模块设计还可以提供多年的电池寿命,这意味着传感器可以安装在几乎任何位置而且基本不需要维护。此外,通过将移动支付与系统进行集成,司机进入和离开停车场所花费的时间大大减少,无需排队等待支付。这样可缩短周转时间,从而提高停车位的利用率。中国移动计划未来在中国的各个城市推出这项服务。

IIoT面临安全和隐私、缺乏互操作性标准、技能短缺等挑战

尽管工业物联网正在快速发展,但仍然面临着许多挑战。该报告指出,德勤 在 2016 年对中国制造商进行的一项调查中发现,工业物联网面临以下挑战: 

• 缺乏互操作性标准:52%的受访公司表示,缺乏互操作性标准是应用工业物联网技术的主要挑战之一。 

• 数据的所有权和安全性:46%的受访公司认为数据的所有权和安全性是应用工业物联网应用的主要挑战。市场尚未就数据的所有者、制造商或收集数据的设备的用户达成一致。 

• 缺少相关技术人员:对于42%的受访公司而言,缺乏合格的技术人员是另一个主要挑战。鉴于工业物联网应用和环境的多样性、新的数据源、系统架构数据的变化以及多结构化数据,当今的制造公司缺乏足够的分析能力。 

此外,保持高级别的安全性是工业物联网面临的另一个重大挑战:连接数量的增加扩大了黑客的攻击范围。 GSMA 物联网安全指南和评估细则针对此问题进行了深入讨论,并建议了预防措施。

最后一个挑战是碎片化。弗雷斯特研究公司表示,市场上物联网平台的数量和种类繁多,在增加选择的同时也造成了混乱。电信运营商(如中国移动、中国联通和中国电信)、信息和通信技术公司(如阿里巴巴和华为)、软件公司(如 SAP 和 PTC)以及制造企业(如富士康和海尔)已经共同推出了几十个平台。

据弗雷斯特称,尽管这些公司表示他们的平台可以覆盖物联网协议栈的多个层次,但许多公司仍然难以区分其功能并促成更广泛的生态系统协作,而大型制造公司也认为构建和推广物联网平台具有挑战性。 

结语:

大中华区将引领全球工业物联网

除了受益于庞大的经济规模,大中华区的物联网 (IoT) 发展得到了国家和地方政府的大力支持。中国的移动运营商也正在构建广泛的解决方案和服务,以满足其向当地数百万工厂和生产车间提供工业物联网和数据流的快速增长需求。

通过采用大量的连接传感器,工业物联网有望改变该地区各个行业及城市服务的效率和有效性,推动第四次工业革命的进程,在此过程中,数据分析和人工智能将发挥核心作用。大中华区的移动运营商正在为实现这一变革提供所需的连接和其他功能。尤为重要的是,移动物联网技术的应用正在加速工业物联网的开发和部署进程。 

然而,开发速度将部分取决于生态系统协同工作的程度,以及在供应链中的不同系统和不同公司之间的互操作性。另一个关键挑战是确保工业物联网的安全,这可能需要用到专为物联网或网络安全组件设计的新安全技术。

尽管在大中华区布局工业物联网的工作仍处于初期阶段,但该领域的发展速度快于消费者物联网应用的发展速度,智慧城市和公共事业已成为最早采用工业物联网的领域。目前,工业物联网的最大赢家是元器件制造商和系统集成商。但随着行业的发展,对服务的需求将不断增加,网络运营商和服务平台提供商的收入也将随之增加。通过显著提升效率并开放新的收入来源,工业物联网可以为企业和社会创造更多价值。大中华区也必将成为世界上领先的地区之一。 

以下为GSMA对大中华区多家移动运营商发展工业物联网的采访摘要

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