十年来，物联网 （IoT） 在全球范围内蓬勃发展。物联网的主要焦点是消费者领域，然而，还有其他领域需要基于连接事物的应用。物联网在制造业中的延伸被称为工业物联网，通常也称为IIoT/工业4.0。IIoT通过安全网络连接机器和工业设备，并实现整个工业设施的自动化。IIoT是M2M通信，大数据分析，SCADA和类似其他行业设备的组合。
到77年，设备和技术的工业物联网（IIoT）市场预计将从3亿美元增长到110亿美元，在预测期内的复合年增长率为6.2025%。
要了解工业物联网如何使制造业受益，让我们检查一些关键点：
专用5G网络的重要性
对5G的需求正在迅速增长，Wi-Fi网络逐渐受到覆盖范围，容量，可靠性和时间问题的困扰。由于Wi-Fi网络使用未经许可的频谱，因此公共领域的用户会产生漏洞影响。专用5G网络使用专用频谱，提供eMBB，mMTC和URLLC功能的技术弥合了上述缺点。
尽管最新的 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 通过提供增强的带宽、更少的延迟、高速和安全性，比其前代产品有了重大改进，但 5G 技术在超低延迟、对大量设备的精确寻址能力、隐私和户外性能方面无与伦比。电信，OEM和Semicon的积极投资导致专用5G网络的快速发展，最终简化了部署并降低了成本。
资产管理：-想象一下，一家工厂正在制造某种资产，操作员需要定期验证资产已达到的阶段，根据资产时序更改电机的控制，并通过查看进入和退出点来控制生产。在这种情况下，如果我们能够减少人为干预并智能地跟踪资产，那将非常有帮助。借助IIoT的智能工厂可以使用智能传感器跟踪不同的工厂资产位置，监控供需要求，并相应地管理工作流程，记录和生产。
预测分析：-制造商可以对正在进行的制造状态进行分析，估计实现里程碑所需的时间表，机器的维护要求。预测分析工具可帮助工程师确定问题的根本原因并制定缓解计划，从而提前警告故障。随着我们在这个生态系统中的发展，生产线将拥有更多的数据，这些数据可以提供更多的可见性来处理复杂的场景，从而形成更强大的系统。
高效和富有成效的流程：-工业中的机械设备需要定期维修和维护。如果设备意外损坏，则可能会影响计划生产的减少，浪费时间和资源。物联网辅助生产可以通过在设备导致损坏之前对其进行维修来避免生产停机.最终，在增强分析、减少停机时间和基于正在监控的机器的决策的帮助下，生产线将提高生产率，从而加快制造速度。
安全操作：-该行业的机器可能很危险，如果不定期维修，可能会变成危险。采用工业物联网（IIoT）自动化单元可以确保员工和机器的安全。此外，该行业可以将机器人技术与机器相结合，以限制工人在地面以下或在某些特殊腔室中工作。
如今，许多制造公司已经开始投入时间和金钱来开发智能IT驱动的制造解决方案。工业 4.0 的采用使工业用户能够利用其优势，例如资产管理、预测分析、高效和生产流程以及运营安全。然而，通过利用这些优势，IIoT为制造商和企业带来了自己的一系列挑战。
制造商和原始设备制造商采用IIoT的挑战
互操作性：- 制造业沉迷于航空航天、汽车和石油厂等各个领域。不同部门涉及的制造工艺各不相同。工业部门既没有标准也没有工业智能传感器。例如，在生态系统内不同供应商的机器之间传输数据将与其他生态系统不同。像Zigbee，Thread这样的标准，在物联网中，提升了物联网系统与其他设备互操作以共享信息。然而，工业4.0没有类似的标准。原始设备制造商和中小企业需要改变/数字化他们的流程，以确保业务部门基于一些现有流程的互操作性。
安全：- 如果没有互连系统，确保智能技术是无效的。但是，将工业级机器与网络连接会带来风险。它可能导致易受攻击的攻击，并可能导致制造过程故障，员工和机器的安全可能受到威胁。对于任何工业 4.0 OEM 来说，都必须拥有最强大、最安全的环境，以保护工作站免受网络威胁。
行业创客的专业知识不足（缺乏知识）：- 由于IIoT刚刚起步，技术创新所需的行业技能，具有不同机械形状和尺寸的单元的协调，来自各种来源的数据集成以及实现众多制造系统的供应商是市场的困难之一。除此之外，由于缺乏知识和巨大的投资需求，小规模公司将发现难以开始使用工业4.0技术。
缺乏成熟的技术：- 智能制造单元需要有一种机制或传感器来智能地检测和协作从一台机器到另一台机器的数据。这需要工业级传感器和智能机器。目前，面临的挑战是，市场上没有太多可用于该行业的智能传感器/机器。此外，开发工业级传感器需要对生态系统进行培训和模拟，这是一项艰巨的任务，但对工业家来说却是一个重要方面。
基于上述与IIoT相关的好处和挑战，让我们了解一些支持它的重要用例。
使用工业物联网网关：- 与PLC，DCS和其他传感器接口的工业网关，用于通过OPC UA或其他一些行业标准进行数据收集。它将支持云，这有助于将真实事物与数字世界联系起来。基于云的网关将支持对生产数据的分析，从而推动核心业务逻辑。
一些主要功能：
通过可靠的高速以太网、Wi-Fi 或 LTE 连接实现云连接（适用于非常偏远的地区）
支持标准工业协议（Modbus，OPC Unified Architecture - OPC UA，MTConnect等）
与 PLC 和 SCADA 集成
时间敏感型网络 （TSN）
将重要数据发送到云端进行大数据分析和预测性维护
智能制造解决方案的使用：- 智能制造解决方案将有助于分阶段管理制造单位，并为资产提供故障报告。该解决方案还将支持工业电机控制和速度诊断。为了远程跟踪和控制制造，该解决方案将提供一个云接口。
一些主要功能：
控制电机的运行和速度
温度和压力测量和分析
在达到温度和压力阈值时采取适当措施
使用雨量RFID和位置绘图进行制造阶段跟踪
库存管理并在必要时订购更多库存/组件
通过可靠的高速以太网、WiFi 或 LTE 连接（适用于偏远地区）和制造统计数据实现云连接
审核编辑：郭婷