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。

數字化提供了廣泛的優(yōu)勢，它們包括通過(guò)創(chuàng )建數字雙胞胎減少停機時(shí)間的預測性維護、加強質(zhì)量控制、需求驅動(dòng)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。

許多預測都試圖量化價(jià)值主張。咨詢(xún)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(wàn)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查顯示，每年的成本降低了570億美元。

當然，有一個(gè)問(wèn)題，實(shí)際上有幾個(gè)。制造業(yè)的投資周期比較長(cháng)，強大的流程和設備不會(huì )在一夜之間出現，至關(guān)重要的是，所需的技術(shù)，如人工智能，尚未完全開(kāi)發(fā)。

人工智能（AI）作為催化劑

智能工廠(chǎng)利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、大數據和高級分析，以及信息技術(shù)（IT）和運營(yíng)技術(shù)（OT）的融合。另外，相互通信的設備導致實(shí)時(shí)決策，從而優(yōu)化價(jià)值創(chuàng )造。

它既發(fā)生在工廠(chǎng)內，也發(fā)生在整個(gè)價(jià)值鏈中，從原材料采購到訂單交付和客戶(hù)服務(wù)。

這種轉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)習有關(guān)——這是一套將現實(shí)世界數據和經(jīng)驗與統計分析相結合，以得出結論和預測結果的技術(shù)。

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

雖然人工智能明顯正在進(jìn)步，但它也有其局限性。底層算法的設計很棘手，這可能會(huì )導致漏洞和意外偏差；訓練步驟通常需要非常大量的數據和可能難以獲得的實(shí)際經(jīng)驗；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )通常需要很長(cháng)時(shí)間來(lái)訓練。當啟用人工智能（AI）的決策出錯時(shí)，通常很難確定原因，這是安全關(guān)鍵系統中的一個(gè)主要問(wèn)題。

為什么人工智能現在被應用在工廠(chǎng)環(huán)境中？當然，技術(shù)是一個(gè)驅動(dòng)因素：大量數據的可用性、機器學(xué)習的發(fā)展、云計算（用于網(wǎng)絡(luò )范圍的監控和優(yōu)化）和邊緣計算（為實(shí)時(shí)決策提供機器學(xué)習）的出現 ，以及信息技術(shù)（IT）系統與運營(yíng)技術(shù)（OT）系統的結合。

但目前的社會(huì )發(fā)展趨勢也很重要，包括全球供應鏈日益復雜，以及在吸引熟練生產(chǎn)工人方面持續存在的挑戰。換句話(huà)說(shuō)，智能工廠(chǎng)的出現是技術(shù)推動(dòng)和市場(chǎng)拉動(dòng)的結果。

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

三個(gè)這樣的治理問(wèn)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(chǎng)依賴(lài)于信息流和系統響應能力，如果沒(méi)有標準——基本上是與技術(shù)系統相關(guān)的規范或要求，就無(wú)法實(shí)現。

制造過(guò)程中使用了數百甚至數千種標準，并且需要許多新標準來(lái)實(shí)現智能工廠(chǎng)。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)系統可以被視為由四個(gè)進(jìn)步級別組成的金字塔：設備級、監督控制和數據采集（SCADA）級、制造運營(yíng)管理（MOM）級和企業(yè)級。信息必須在每個(gè)級別內部和之間流動(dòng)，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)或正在開(kāi)發(fā)數十個(gè)標準以加速這種協(xié)作。

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

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

（1）缺乏對標準和標準采用情況的跟蹤；

（2）標準之間的重疊和冗余。

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

還正在制定標準以促進(jìn)區塊鏈技術(shù)的應用。區塊鏈是一個(gè)數字分類(lèi)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(jìn)行區塊鏈試點(diǎn)，以了解該技術(shù)是否可以阻止假冒產(chǎn)品和知識產(chǎn)權盜竊。將需要安全和定義的互操作性標準來(lái)促進(jìn)該技術(shù)的應用。

網(wǎng)絡(luò )安全/隱私

智能工廠(chǎng)需要在工廠(chǎng)內部和整個(gè)價(jià)值鏈中的設備和設備之間進(jìn)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(dòng)和數據盜竊的風(fēng)險。

這些不是假設性問(wèn)題，例如，2014年，黑客通過(guò)網(wǎng)絡(luò )釣魚(yú)郵件獲得訪(fǎng)問(wèn)權限后，破壞了一家德國鋼廠(chǎng)。英國最近的一項調查發(fā)現，50%的制造商承認受到黑客攻擊，半數受攻擊的制造商因此蒙受損失。據美國國土安全部稱(chēng)，制造商是針對關(guān)鍵基礎設施網(wǎng)絡(luò )攻擊的首要目標。

鑒于智能工廠(chǎng)對傳統工廠(chǎng)提出的目標越來(lái)越大，安全問(wèn)題變得越來(lái)越重要。安全目標包括維護生產(chǎn)（無(wú)停機或延遲）、防止導致財產(chǎn)或人身傷害/死亡的系統故障、防止間諜活動(dòng)以及保護客戶(hù)和員工的隱私。

實(shí)現這些目標既不簡(jiǎn)單也不容易。為了保護智能工廠(chǎng)，需要多種方法和系統，包括網(wǎng)絡(luò )物理系統的安全體系結構、通過(guò)證明驗證軟件完整性（能夠檢測惡意軟件或非預期代碼的過(guò)程），以及安全的設備管理。

提供智能制造設備和服務(wù)的供應商顯然參與了這些安全開(kāi)發(fā)，政府也是如此。美國政府與工業(yè)界合作，為關(guān)鍵基礎設施開(kāi)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的一系列企業(yè)。NIST還發(fā)布了與智能工廠(chǎng)相關(guān)的智慧城市框架。

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

最后，智能工廠(chǎng)將推動(dòng)保險業(yè)的變革，保險業(yè)將面臨構建解決方案來(lái)管理風(fēng)險變化的需求。

頻譜分配

實(shí)現智能工廠(chǎng)承諾所需的設備數量是信息治理的一個(gè)重要考慮因素。這些設備預計將通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行操作。無(wú)線(xiàn)設備目前有數十億臺，由于物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT），這個(gè)數字預計將呈指數級增長(cháng)。

所有這些對無(wú)線(xiàn)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(chǎng)取得成功，政府必須分配足以滿(mǎn)足這種需求增長(cháng)的頻譜。在美國，聯(lián)邦通信委員會(huì )（FCC）為消費者和商業(yè)用途分配頻譜。

去年，美國政府問(wèn)責局（GAO）對此問(wèn)題進(jìn)行了調查。根據GAO的報告，美國聯(lián)邦通信委員會(huì )認為，當前可用的頻譜足以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)在不久將來(lái)的增長(cháng)，除非使用大量頻譜的設備激增。GAO還指出，“隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)設備數量的增長(cháng)，管理干擾變得越來(lái)越具有挑戰性，特別是在不需要無(wú)線(xiàn)許可的頻段中?！盙AO建議FCC開(kāi)始跟蹤物聯(lián)網(wǎng)的增長(cháng)，以確保有足夠的頻譜可用。

如果需要額外的頻譜來(lái)支持智能工廠(chǎng)，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(lèi)型之間以及在哪個(gè)頻帶內分配可用頻譜。

這些政府決策將影響美國智能工廠(chǎng)的頻譜供應和質(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(wèn)題。GAO的報告指出，每個(gè)國家都在采取不同方法，至少有一個(gè)國家，韓國，將頻譜專(zhuān)用于工業(yè)用途。