工业互联网机会有多大

大约全球经济的46%或全球产量中的32.3万亿美元会受益于工业互联网

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了评估工业互联网的机会有多大，首先需要评估全球工业体系的规模。这个体系究竟有多大？简单地说，非常大。然而，这里并没有一个简单的衡量标准。因此，建议采用三种不同的视角：经济增长，能源需求，以及机器、设备组、设施和系统网络等实物资产。这三项衡量标准虽然无法涵盖一切，但结合起来能够较好地评估工业互联网潜在的庞大规模和范围。

经济视角

传统上，全球工业的经济定义包括制造业、自然资源开采业、建筑业和公用事业部门。根据这些分类，目前全球经济规模为70多万亿美元，全球工业部门大约占30%，或者说20多万亿美元。其中，商品制造业大约占全球产出的17%，而包括资源开采和建筑业在内的其他行业大约占全球产出的13%。

发达经济体的工业部门大约占GDP产出的24%，而发展中国家的工业部门大约占GDP产出的37%。从整个工业部门的角度来说，制造业在发达国家和发展中国家所占的比例分别为15%和20%。因此，按照传统经济计量方式，工业活动大约占所有经济活动的1/3，但各国之间存在很大差异。

虽然全球经济的1/3极为庞大，但这不能涵盖工业互联网的全部潜力。工业互联网将包含比传统经济分类更广泛的部门。例如，它还涉及大量的交通运输部门，包括工业运输编队以及航空、铁路和海运等大型物流行业。

其他商业和政府服务部门也将受益匪浅。例如，在医疗领域，在海量的安全数据中找到关键的共性和模型将是一个涉及生死存亡的问题。在这里，工业互联网的重点从优化商品物流转变为优化信息流和人们的工作流程——在合适的时间为合适的人提供合适的信息。

当传统工业部门与交通运输业和医疗行业的部门结合起来时，大约全球经济的46%或全球产值中的32.3万亿美元会受益于工业互联网。随着全球经济和工业部门的增长，这一数字还会提高。到2025年，我们估计工业部门（广义）在全球经济中的份额将增加到约50%，或以名义货币计算占未来全球产值的82万亿美元。

工业互联网技术不会被立即应用于相当于上述全球经济50%的整个资产基础。引入这些技术需要投资，而投资的步伐取决于基础设施开发的速度。从这个意义上说，我们所描述的是一个上限。另一方面，这个上限局限于可以直接应用工业互联网的那些部门。但是，工业互联网的收益将不仅限于这些部门。例如，对医疗行业的积极影响将带来更好的医疗成就，这反过来可以减少其他经济部门因为病休而减少的工作日数量。类似地，交通运输和物流的改善将受益于所有依赖商品运输以及供应链的可靠性和效率的经济活动。

能源消费视角

更智能的技术和强大的网络相结合，所带来的其中一个关键收益是能够节约能源并降低成本。提供全球所需的产品和服务需要大量的能源，但能源系统的限制在不断加强。工业互联网的崛起是对资源限制和匮乏直接的反应。因此，评估工业互联网规模的另外一个视角是了解与全球工业部门相关的能源问题。如果在制造业和交通运输部门的基础上考虑能源的生产和储存，工业互联网将惠及全球能源消耗的一半以上。

能源部门在生产能源时涉及各种活动，包括：提取燃料（例如石油、天然气、煤炭、铀）或利用水力、风能和太阳能；把主要燃料精炼处理为最终产品（例如汽油、液化天然气）；把燃料转化为电力。

材料的方式消耗36%。这与上面经济视角中描述的制造部门大体上相当。

在工业部门，能耗最高的行业是钢铁与金属行业以及石油化工行业。这些高能耗行业总共消耗了约50%的工业能源。最近的研究表明，如果采用最好的技术，重工业的能耗可以降低15%-20%。通过流程集成、生命周期优化以及电机和旋转设备的更高效的利用和维护，持续和扩展的工业互联网部署有助于实现这个目标。

交通运输部门是另外一个能源消耗大户，占全球能源需求的27%——主要是石油制品。在交通运输部门，约一半（48%）的燃料被重型运输工具所消耗，包括货车、公共汽车、飞机、海洋船舶和铁路机车，约另外一半（52%）被轻型汽车所消耗。使用信息技术和网络设备及系统来优化交通运输是工业互联网所带来的最令人兴奋的机遇之一。假设大多数大型运输工具和一部分轻型汽车可以受益，或许工业互联网技术可以影响14%的全球交通运输业的燃料需求。

很明显，实现全球能源消耗的真正变革面临很多因素和挑战。每个系统和子系统都需要被轮流评估它们与更大型的能源网络的互动表现。过去20年，在流程管理和自动化方面的进步取得了较大成功。尽管能源系统中的某些部分正在被优化，人们仍在尝试新的努力。能源生产和转化中涉及的所有机器、设备组、设施和系统网络都存在可以通过工业互联网的增长而提高效率的空间。

实物资产视角：旋转设备

评估工业互联网扩展机会的第三个视角是工业系统各个领域的具体实物资产。工业系统包含大量的机器和关键系统。全球目前有数百万台机器，从简单的电动机到应用于医疗部门的极为先进的计算机断层扫描仪（ct扫描仪）。所有这些设备都与信息（温度、压力、振动以及其他关键指标）相关，对于了解设备本身的性能及其与其他机器和系统的关系很有价值。

一个特别的领域是关键的旋转机器。要想确切知道全球工业系统中存在多少机器和设备、设施和系统网络或许是不可能的，但通过观察某些特定领域感受工业系统的规模是可能的。

表1给出了主要行业中的主要旋转设备列表。在这个列表中，主要旋转设备的类型目前已有超过300万种。这些数字的获得是基于对这些机器和工厂中主要系统流程的基本审查。工业系统中的高度定制化让对比极为困难。然而，可以根据典型的成套旋转设备以及用于监控的主要设备进行综合评估，也就是评估工业系统中的旋转设备部分。所有这些资产都受温度、压力、振动和其他关键指标的制约，而这些指标已经或可以被监测、建模和远程操作以提供安全、提高生产力并节约运营成本。

1.商用喷气式飞机。商用喷气式飞机具有安装大量旋转设备和仪器仪表的潜力。根据喷气式飞机信息服务的数据，全球大约有21500架商用喷气式飞机和43000个喷气发动机。商用喷气式飞机通常采用双喷气发动机的动力配置。这些飞机每天大约起飞3次，每年总计起飞2300万次。每个喷气发动机包含很多可动部件，但是，其中有主要的三种旋转设备：涡轮风扇、压缩机和涡轮机。每个部件均需要单独装备仪器仪表和被监测。目前，商用飞机中大约有总计129000个主要的旋转设备运行。除了商用喷气式飞机，安装仪器仪表的机会还存在于军用和非商用及通用航空飞机上，它们超过商用喷气式飞机的10倍。重要的是，在喷气式飞机上安装仪器仪表的机会很多，而且每天都在增加。GE航空估计，为了满足航空旅行的需求，未来15年，全球需要增加32000个发动机。这意味着全球商用发动机中的旋转机器将增加100000个。

2.联合循环发电厂。工业互联网在全球发电厂中也有很大的发展机会。

目前，全球有62500个发电厂在运营，装机容量为30MW（兆瓦）或更高。发电厂的全球总装机容量约为5200GW（吉瓦）。只考虑其中的一小部分——联合循环发电厂（仅占全球发电厂的2.5%，或者说1768座发电厂）中大量的旋转设备，这些发电厂的全球总装机容量是564GW。

联合循环燃气涡轮机组串联使用燃气涡轮机和蒸汽涡轮机，把相同的热源——天然气——转化为机械能，然后转化为电能。一个联合循环燃气涡轮机发电厂通常使用多套燃气涡轮机—蒸汽涡轮机组合。目前最常见的联合循环配置是2×1，就是2个燃气涡轮机和1个蒸汽涡轮机。在这个例子中，有6个主要的旋转设备：2个燃气涡轮机、2个燃气涡轮发电机、1个蒸汽涡轮机和1个蒸汽涡轮发电机。除大型关键系统之外，我们估计发电厂中还存在从水泵到空气压缩机的另外99个旋转设备。总之，一个2×1联合循环发电厂中有105个旋转设备是可以测量的。

考虑全球联合循环发电厂的影响。如果所有1768个发电厂中的每个组件都安装仪器仪表，这意味着大约有10600个主要系统部件和175000个小型旋转零件可以测量。未来15年，全球工业系统预计将增加2000个联合循环发电厂，装机容量达到638GW。这将意味着新增12000个大型旋转设备和至少200000个小型旋转设备。如果把其他类型的发电厂考虑在内，工业互联网技术范围进一步扩展的事实是非常明显的。

3.机车。机车在全球范围内运输大量的原材料和商品。目前全球110万km（公里）铁路系统的货物运输超过9.6万亿t·km。在这个系统内，目前全球大约有120000条铁路使用柴电动力发动机。一台柴电动力机车中大约有18个主要旋转设备，可以分为六大系统：牵引电动机、散热器风扇、压缩机、交流发电机、发动机和涡轮机。如果铁路运输工具的每个组件都安装仪器仪表，这意味着有超过220万个旋转设备可以安装仪器仪表。保守地预测，未来15年将增加约33000辆柴电动力机车——这意味着到2025年，仅仅是柴电动力机车就将部署396000个传感器进行监测。

4.炼油厂。炼油厂和化工厂多年来一直是高级监测和控制的对象。采用过时技术的老旧工厂被迫与一流的新工厂进行竞争。与此同时，石油行业的盛衰周期和严格的环保要求迫使它们不断进行流程的改进和调整。活塞式和离心式压缩机等旋转机器以及数以百计的泵都是包括炼油厂在内的能源加工厂的关键组件。目前，运营商正在对这些设备进行监测和建模，主要是为了预防性维护和安全以及整个工厂的优化。对这些工厂进行管理以提高效率、安全性和生产力的地方，正是如今工业互联网可以一展身手的领域。

先感受一下规模：全球有655个炼油厂，每天处理8800万桶原油——大约相当于全球每天的石油消耗量。每个现代化炼油厂的各个关键炼油环节大约拥有45个大型旋转式系统，包括原油和真空蒸馏、炼焦、氢化裂解和异构化。有些炼油厂规模较小，有些则更为复杂。这是因为，由于其加工的原油以及目标客户不同，全球每个炼油厂都有针对性地进行了定制。大多数炼油厂的主要设备组包括离心式电荷泵、干湿压缩机、动力涡轮机和冷风机。如果只考虑主要系统，一个炼油厂内大约有30000个大型旋转装置。除此之外，数以百计的泵和较小的设备也是系统监测的目标。未来15年，全球预计需要新增100个炼油厂，并扩建现有炼油厂，以满足新兴市场不断增长的需求。这意味着仅是炼油厂就有超过4500个大型旋转系统需要进行流程管理和自动化。

这些例子只是数百万个可以监测、建模以及远程控制和自动化的机器和关键系统的一小部分。更强大的全球网络的兴起将提高更高效地部署资产的能力，提高服务能力和安全性，以及优化资源流。实现技术集成的收益需要采用新设备，以及改造和翻新旧设备。这将为流程优化、提高总体要素生产力和降低成本创造新的可能性。这些系统预计将改变各个行业的竞争平衡，因而迫使很多企业为了生存而快速采用这些系统。

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