數(shù)字化提供了廣泛的優(yōu)勢，它們包括通過創(chuàng)建數(shù)字雙胞胎減少停機時間的預(yù)測性維護、加強質(zhì)量控制、需求驅(qū)動的生產(chǎn)、庫存優(yōu)化、降低能源和材料成本以及改善安全和環(huán)境性能。

　　許多預(yù)測都試圖量化價值主張。咨詢公司麥肯錫表示，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟影響可能在1.2美元到3.7萬億美元之間。美國商務(wù)部最近對美國制造商和智能制造商的一項調(diào)查顯示，每年的成本降低了570億美元。

　　當(dāng)然，有一個問題，實際上有幾個。制造業(yè)的投資周期比較長，強大的流程和設(shè)備不會在一夜之間出現(xiàn)，至關(guān)重要的是，所需的技術(shù)，如人工智能，尚未完全開發(fā)。

　　人工智能（AI）作為催化劑

　　智能工廠利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、大數(shù)據(jù)和高級分析，以及信息技術(shù)（IT）和運營技術(shù)（OT）的融合。另外，相互通信的設(shè)備導(dǎo)致實時決策，從而優(yōu)化價值創(chuàng)造。

　　它既發(fā)生在工廠內(nèi)，也發(fā)生在整個價值鏈中，從原材料采購到訂單交付和客戶服務(wù)。

　　這種轉(zhuǎn)變的潛在催化劑是人工智能（AI）。目前人工智能的大部分興趣都與機器學(xué)習(xí)有關(guān)——這是一套將現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)和經(jīng)驗與統(tǒng)計分析相結(jié)合，以得出結(jié)論和預(yù)測結(jié)果的技術(shù)。

　　機器學(xué)習(xí)不是一個新的人工智能領(lǐng)域，但互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、大量數(shù)據(jù)的激增以及計算機處理能力的不斷提高，極大地提高了其預(yù)測能力的深度、廣度和準確性。

　　雖然人工智能明顯正在進步，但它也有其局限性。底層算法的設(shè)計很棘手，這可能會導(dǎo)致漏洞和意外偏差；訓(xùn)練步驟通常需要非常大量的數(shù)據(jù)和可能難以獲得的實際經(jīng)驗；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常需要很長時間來訓(xùn)練。當(dāng)啟用人工智能（AI）的決策出錯時，通常很難確定原因，這是安全關(guān)鍵系統(tǒng)中的一個主要問題。

　　為什么人工智能現(xiàn)在被應(yīng)用在工廠環(huán)境中？當(dāng)然，技術(shù)是一個驅(qū)動因素：大量數(shù)據(jù)的可用性、機器學(xué)習(xí)的發(fā)展、云計算（用于網(wǎng)絡(luò)范圍的監(jiān)控和優(yōu)化）和邊緣計算（為實時決策提供機器學(xué)習(xí)）的出現(xiàn)，以及信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)與運營技術(shù)（OT）系統(tǒng)的結(jié)合。

　　但目前的社會發(fā)展趨勢也很重要，包括全球供應(yīng)鏈日益復(fù)雜，以及在吸引熟練生產(chǎn)工人方面持續(xù)存在的挑戰(zhàn)。換句話說，智能工廠的出現(xiàn)是技術(shù)推動和市場拉動的結(jié)果。

　　如果所有的人工智能問題得到解決——并且最終將得到解決。但是，如果沒有最佳的信息治理，智能工廠仍然不會快速發(fā)展。

　　三個這樣的治理問題包括技術(shù)標準、網(wǎng)絡(luò)安全/隱私和頻譜分配。

　　技術(shù)標準

　　智能工廠依賴于信息流和系統(tǒng)響應(yīng)能力，如果沒有標準——基本上是與技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)范或要求，就無法實現(xiàn)。

　　制造過程中使用了數(shù)百甚至數(shù)千種標準，并且需要許多新標準來實現(xiàn)智能工廠。美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）2016年2月的一份報告指出，智能制造生態(tài)系統(tǒng)可以被視為由四個進步級別組成的金字塔：設(shè)備級、監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集（SCADA）級、制造運營管理（MOM）級和企業(yè)級。信息必須在每個級別內(nèi)部和之間流動，并且已經(jīng)開發(fā)或正在開發(fā)數(shù)十個標準以加速這種協(xié)作。

　　根據(jù)NIST的說法，“在制造金字塔內(nèi)，通信標準已經(jīng)建立，但系統(tǒng)之間的互操作性還有限制，這意味著制造商通常會被鎖定在單一的供應(yīng)商解決方案中。在整個商業(yè)周期中，存在幾個完善的標準，然而，信息能夠與生產(chǎn)系統(tǒng)互連的程度還是非常有限?！?/span>

　　除了制定標準來填補這些空白之外，報告還指出了智能工廠面臨的另外兩個與標準相關(guān)的障礙：

　?。?span>1）缺乏對標準和標準采用情況的跟蹤；

　?。?span>2）標準之間的重疊和冗余。

　　為消除這些障礙，各個組織之間的協(xié)調(diào)與合作是必要的，其中一些正在進行中。

　　還正在制定標準以促進區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用。區(qū)塊鏈是一個數(shù)字分類賬，能夠以可驗證和安全的方式記錄交易。美國國土安全部（DHS）正在與工業(yè)界進行區(qū)塊鏈試點，以了解該技術(shù)是否可以阻止假冒產(chǎn)品和知識產(chǎn)權(quán)盜竊。將需要安全和定義的互操作性標準來促進該技術(shù)的應(yīng)用。

　　網(wǎng)絡(luò)安全/隱私

　　智能工廠需要在工廠內(nèi)部和整個價值鏈中的設(shè)備和設(shè)備之間進行互聯(lián)。這種連接增加了制造商遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊、間諜活動和數(shù)據(jù)盜竊的風(fēng)險。

　　這些不是假設(shè)性問題，例如，2014年，黑客通過網(wǎng)絡(luò)釣魚郵件獲得訪問權(quán)限后，破壞了一家德國鋼廠。英國最近的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，50%的制造商承認受到黑客攻擊，半數(shù)受攻擊的制造商因此蒙受損失。據(jù)美國國土安全部稱，制造商是針對關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)攻擊的首要目標。

　　鑒于智能工廠對傳統(tǒng)工廠提出的目標越來越大，安全問題變得越來越重要。安全目標包括維護生產(chǎn)（無停機或延遲）、防止導(dǎo)致財產(chǎn)或人身傷害/死亡的系統(tǒng)故障、防止間諜活動以及保護客戶和員工的隱私。

　　實現(xiàn)這些目標既不簡單也不容易。為了保護智能工廠，需要多種方法和系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的安全體系結(jié)構(gòu)、通過證明驗證軟件完整性（能夠檢測惡意軟件或非預(yù)期代碼的過程），以及安全的設(shè)備管理。

　　提供智能制造設(shè)備和服務(wù)的供應(yīng)商顯然參與了這些安全開發(fā)，政府也是如此。美國政府與工業(yè)界合作，為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)了基于風(fēng)險和自愿的網(wǎng)絡(luò)安全框架，廣泛適用于包括制造商在內(nèi)的一系列企業(yè)。NIST還發(fā)布了與智能工廠相關(guān)的智慧城市框架。

　　另一個日益嚴重的問題涉及個人信息的隱私。歐盟的一般數(shù)據(jù)保護條例（GDPR）是一個法律框架，為收集和使用個人信息制定了指導(dǎo)方針。這項新法律對智能工廠也有影響，例如，測量生產(chǎn)線產(chǎn)量的技術(shù)可能會收集個別工人的數(shù)據(jù)。制造商需要通過更新隱私聲明并確保這些聲明符合GDPR要求，同時確保他們對使用這些技術(shù)收集的個人信息是透明的。

　　最后，智能工廠將推動保險業(yè)的變革，保險業(yè)將面臨構(gòu)建解決方案來管理風(fēng)險變化的需求。

　　頻譜分配

　　實現(xiàn)智能工廠承諾所需的設(shè)備數(shù)量是信息治理的一個重要考慮因素。這些設(shè)備預(yù)計將通過無線通信進行操作。無線設(shè)備目前有數(shù)十億臺，由于物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT），這個數(shù)字預(yù)計將呈指數(shù)級增長。

　　所有這些對無線通信的需求都需要頻譜，這是一種稀缺的公共資源。為了讓智能工廠取得成功，政府必須分配足以滿足這種需求增長的頻譜。在美國，聯(lián)邦通信委員會（FCC）為消費者和商業(yè)用途分配頻譜。

　　去年，美國政府問責(zé)局（GAO）對此問題進行了調(diào)查。根據(jù)GAO的報告，美國聯(lián)邦通信委員會認為，當(dāng)前可用的頻譜足以滿足物聯(lián)網(wǎng)在不久將來的增長，除非使用大量頻譜的設(shè)備激增。GAO還指出，“隨著無線設(shè)備數(shù)量的增長，管理干擾變得越來越具有挑戰(zhàn)性，特別是在不需要無線許可的頻段中?！?span>GAO建議FCC開始跟蹤物聯(lián)網(wǎng)的增長，以確保有足夠的頻譜可用。

　　如果需要額外的頻譜來支持智能工廠，那么它是許可頻譜？未許可頻譜還是共享頻譜？FCC將決定如何在每種類型之間以及在哪個頻帶內(nèi)分配可用頻譜。

　　這些政府決策將影響美國智能工廠的頻譜供應(yīng)和質(zhì)量。其他國家也在努力解決如何為工業(yè)用途分配頻譜的問題。GAO的報告指出，每個國家都在采取不同方法，至少有一個國家，韓國，將頻譜專用于工業(yè)用途。

　　如果制造商能夠清除障礙，并且政府能夠制定標準，那么回報將是巨大的。