
物联网的概念很大,有传感技术,也有识别技术,传感主要靠介质传递信息,射频识别主要是RFID。目前将云计算也列为物联网技术。
在中国制造2025及工业40信息物理融合系统CPS的支持下,离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。
最近几年,欧美国家最早针对流程工业提出了"智能工厂"的概念。流程工业智能工厂由商业智能、运营智能、 *** 作智能三个层次组成,由于自身的自动化水平较高,因此实施智能工厂相对比较容易。与流程工业相比,离散制造业首先在底层制造环节由于生产工艺的复杂性,如车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊对生产设备的智能化要求很高,投资很大。特别是装备制造业、家电、 汽车 、机械、模具、航空航天、消费电子等产品大都要求产品智能化,设计智能。
因此,在中国制造2025及工业40信息物理融合系统CPS的支持下,离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,做到纵向、横向和端到端的集成,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,从而建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。
生产设备网络化,实现车间"物联网"
工业物联网的提出给"中国制造2025"、工业40提供了一个新的突破口。物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。传统的工业生产采用M2M(Machineto Machine)的通信模式,实现了设备与设备间的通信,而物联网通过Things to Things的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。
在离散制造企业车间,数控车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊、加工中心等是主要的生产资源。在生产过程中,将所有的设备及工位统一联网管理,使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯,设备与工位人员紧密关联。
如:数控编程人员可以在自己的计算机上进行编程,将加工程序上传至DNC服务器,设备 *** 作人员可以在生产现场通过设备控制器下载所需要的程序,待加工任务完成后,再通过DNC网络将数控程序回传至服务器中,由程序管理员或工艺人员进行比较或归档,整个生产过程实现网络化、追溯化管理。
生产数据可视化,利用大数据分析进行生产决策
"中国制造2025"提出以后,信息化与工业化快速融合,信息技术渗透到了离散制造企业产业链的各个环节,条形码、二维码、RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技术在离散制造企业中得到广泛应用,尤其是互联网、移动互联网、物联网等新一代信息技术在工业领域的应用,离散制造企业也进入了互联网工业的新的发展阶段,所拥有的数据也日益丰富。离散制造企业生产线处于高速运转,由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据,对数据的实时性要求也更高。
在生产现场,每隔几秒就收集一次数据,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备开机率、主轴运转率、主轴负载率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、零部件合格率、质量百分比等。首先,在生产工艺改进方面,在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,了解每个环节是如何执行的。
一旦有某个流程偏离了标准工艺,就会产生一个报警信号,能更快速地发现错误或者瓶颈所在,也就能更容易解决问题。利用大数据技术,还可以对产品的生产过程建立虚拟模型,仿真并优化生产流程,当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时,这种透明度将有助于制造企业改进其生产流程。再如,在能耗分析方面,在设备生产过程中利用传感器集中监控所有的生产流程,能够发现能耗的异常或峰值情形,由此便可在生产过程中优化能源的消耗,对所有流程进行分析将会大大降低能耗。
生产文档无纸化,实现高效、绿色制造
构建绿色制造体系,建设绿色工厂,实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化是中国制造2025实现"制造大国"走向"制造强国"的重要战略之一。目前,在离散制造企业中产生繁多的纸质文件,如工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件、数控程序等等,这些纸质文件大多分散管理,不便于快速查找、集中共享和实时追踪,而且易产生大量的纸张浪费、丢失等。
生产文档进行无纸化管理后,工作人员在生产现场即可快速查询、浏览、下载所需要的生产信息,生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存,大幅降低基于纸质文档的人工传递及流转,从而杜绝了文件、数据丢失,进一步提高了生产准备效率和生产作业效率,实现绿色、无纸化生产。
生产过程透明化,智能工厂的"神经"系统
"中国制造2025"明确提出推进制造过程智能化,通过建设智能工厂,促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制,进而实现整个过程的智能管控。在机械、 汽车 、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造行业,企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间,侧重从单台设备自动化和产品智能化入手,基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为推进生产设备(生产线)智能化,通过引进各类符合生产所需的智能装备,建立基于制造执行系统MES的车间级智能生产单元,提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。
离散制造企业生产现场,MES系统在实现生产过程的自动化、智能化、数字化等方面发挥着巨大作用。首先,MES系统借助信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理,减少企业内部无附加值活动,有效地指导工厂生产运作过程,提高企业及时交货能力。其次,MES在企业和供应链间以双向交互的形式提供生产活动的基础信息,使计划、生产、资源三者密切配合,从而确保决策者和各级管理者可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,做出准确的判断并制定快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用,进而最大限度地发挥生产效率。
生产现场无人化,真正做到"无人"工厂
"中国制造2025"推动了工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能。在离散制造企业生产现场,数控加工中心、智能机器人和三坐标测量仪及其他所有柔性化制造单元进行自动化排产调度,工件、物料、刀具进行自动化装卸调度,可以达到无人值守的全自动化生产模式(Lights Out MFG)。在不间断单元自动化生产的情况下,管理生产任务优先和暂缓,远程查看管理单元内的生产状态情况,如果生产中遇到问题,一旦解决,立即恢复自动化生产,整个生产过程无需人工参与,真正实现"无人"智能生产。
实现从制造业大国向制造业强国的"升级","中国制造2025"成为最有力的战略驱动。盖勒普是"中国制造2025"的先行 探索 者和实践者。深度结合当前离散制造业的实际现状,基于全球25年领先技术和中国15年的本地化经验,盖勒普提出了离散制造业智能工厂的五个方向,旨在借助全球先进智能工厂整体解决方案(MES-SFC)这一生产力引擎,打破组织边界,将企业整个生产现场都纳入到管理网络中,正深刻地改变着制造模式、流程乃至整个制造业的结构,这一具有未来竞争力的创新成果将有力推动整个制造业的转型升级,也让离散制造企业得到了独一无二的新技术体验,并为行业树立成功典范。
物联网应用创新了社会治理模式,促进了各领域的绿色低碳发展和社会资源的共建共享。但同时,我国物联网发展仍存在核心技术受制于人、网络安全问题延伸、物联网管理制度不健全等问题,尚需继续在打造自主可控的物联网产业生态圈、加强物联网安全监管等方面下功夫。“十三五”国家信息化规划提出了数字中国建设目标,大力发展物联网是推进数字中国建设的关键。物联网发展加速了万物互联时代的到来,深刻地影响着整个经济社会的变革创新。物联网发展意义重大物联网应用创新了治理模式。物联网的广泛应用正在改变传统社会管理模式,在线监测、实时感知、远程监控成为了管理新亮点,极大地创新了社会治理模式。无论是安全生产、社会治安防控,还是危险源监控和应急救灾等领域,物联网应用实现了在线实时管理,极大地提高了突发事件预判和应急处置能力。物联网应用促进了绿色低碳。物联网应用促进了各领域用料、用能、用水的精细化,减少了资源浪费,提高了资源利用率,降低了污染物排放。工业物联网技术的广泛应用,让工厂生产线具备了自我感知能力,根据材料配方需要,实时、精准地用料、用水和用能,提高生产资料的利用率,降低废水、废气等污染物排放。能源物联网的发展促进了物联网技术在能源生产、传输、存储和利用各环节的应用,实现用能的实时感知、精准调度、故障判断、预测性维护。物联网应用促进了开放合作。物联网应用不仅加强了人与人之间连接,更加强了人与物、物与物直接的连接,打通了人与物、物与物之间信息流通渠道,促进了物与物之间的协作。工业物联网应用将不同流水线、不同车间、不同工厂内的机器连接在一起,组成了一个标准化通信的开放网络,强化了机器之间信息流动,促进了机器之间、流水线之间、车间之间、工厂之间的协同协作。物联网应用促进了共建共享。由于物联网的软硬件接口、传输协议等标准化,促成了物联网网络互联和信息互动,使得各类开放式的物联网公共服务平台得到了快速发展。视频监控物联网公共服务平台促进了公安、交通、金融、环保、国土等部门视频监控网络的共建共享,统一了视频探头,统一了视频监控网络,统一了数据存储中心,不仅减少了各部门重复投资建设,而且大大提高了网络利用率和覆盖率。我国物联网发展的短板物联网产业关键核心技术受制于人。射频识别、传感芯片、 *** 作系统、组网协议等物联网关键技术受制于人,核心基础理论和关键技术攻关研究不深入,产学研脱节,技术和产品滞后国外发展步伐,存在代沟。由于缺乏自主可控的通用性物联网 *** 作系统,国内物联网产业生态难以协同配套,严重制约着物联网应用平台化和生态化的发展。传统网络安全问题正在向物联网领域各处延伸。万物互联让传统网络安全问题借助物联网延伸到基础设施、产业发展、民生服务、居民生活等各个物联网领域,随着物联网大规模应用,物联网安全问题像火灾隐患一样普遍,将延伸到物理世界的各个角落。特别是交通、水利、能源、电力、通信等行业物联网应用安全日益严峻,突发的物联网安全问题有可能影响整个经济社会稳定。传统安全防护技术难以跟上物联网技术和产品发展步伐。目前市场上做互联网安全的厂商很多,从应用安全、主机安全、存储安全到网络安全,公司数量众多,但做物联网安全的公司却不多。由于和传统互联网环境下的安全保障措施有很大差别,大部分物联网公司都只擅长做物联网应用,但对物联网网络安全几乎都涉及不深。缺乏体系化的物联网安全管理制度、规范和机构。在互联网安全方面,管理机构、法律法规和规章制度都已经很明确。但在物联网领域,关于物联网安全管理制度方面,除了工信部门出台了关于加强工业控制系统管理相关规定之外,其他重要领域的物联网数据采集、接入、组网等领域安全管理和规章制度还存在不少空白。缺乏物联网接入产品安全评测、风险评估和等级认证等制度。物联网产品被广泛应用到了通信、电力、能源、交通、水利、国防、医疗等各个重要领域,这些领域的物联网安全事关国家安全,但这些领域的物联网应用产品并没有实行安全测评等相关技术风险评估制度,产品有可能存在安全问题或被黑客远程控制和利用,安全隐患和风险极大。大数据技术应用于物联网治理深度不够。目前,各类物联网产品应用采集了大量数据,由于受限于挖掘技术和商业模式,采集数据的商业价值和社会价值并没有被充分挖掘出来。另外,从物联网本身的角度来看,物联网自身采集的数据对整个物联网治理具有重大的意义,应用大数据技术,可以精准地感知整个物联网网络安全态势。推进物联网建设的着力点打造自主可控的物联网产业生态圈。整合产业优势资源,加强产学研联合攻关,打造涵盖物联芯片、 *** 作系统、网络协议、应用程序等在内的全链条自主可控的物联网产业链。重点加快物联网感知芯片核心技术的研发和攻关,加强数模转换技术研究,提高芯片采集精准度和应用稳定性,研发能够满足市场实际应用需求的高性价比物联网感知芯片。加快研发具有自主知识产权的通用、节电、微型物联网 *** 作系统,丰富 *** 作系统网络和应用接口,提高 *** 作系统稳定性。加快研发具有自主知识产权的物联网组网和通信传输协议,加强协议安全保障,提高物联网组网的稳定性和通信传输效率。创新基于通用 *** 作系统的物联网应用发展模式,拓展物联网应用场景,整合物联网应用开发者,构建物联网产业生态圈。加强物联网安全监管。完善物联网安全监管制度,建立起贯穿物联网产品研发、接入组网、数据采集传输、平台运营等全链条的安全管理制度,确保各环节安全风险可控。建立重点领域物联网接入产品的安全评测和等级认证制度,重点加强能源、电力、水利、轨道、石化、冶金等重要工业控制系统以及国防、金融、电信、安防、医疗健康领域物联网应用 *** 作系统、组网协议、应用软件的安全性测试和评估,确保连接、组网、配置、设备选择与升级、数据和应急管理等方面的安全可控。顺应物联网安全发展态势,建立物联网安全态势在线监测应急管理平台,推进物联网治理的网络化、平台化和智能化。加强物联网应用领域大数据开发和应用。加强物联网在产业研发设计、生产制造、物流运输、售后服务等各领域深度应用,促进数据采集和挖掘,推动产业组织和运行模式创新,培育新型信息服务业态。加强物联网在政府社会管理、公共服务、市场监管、宏观调控等领域的深度应用,推进实时感知和在线监测,推动数据决策,提高政府社会治理的预判和研判能力,促进国家治理能力和治理体系现代化。加强物联网在民生服务领域的深度应用,加强民生数据采集,优化配置民生服务资源,提升民生保障便民、利民和惠民水平。加强大数据技术在物联网网络安全态势感知中的应用,提高对物联网网络安全态势感知能力,确保物联网安全可管可控。
物联网基础技术:
1、互联网技术,物联网是互联网的延伸和扩展,因此互联网技术是物联网发展的核心技术。
2、信息采集技术,物联网的发展需要信息采集、信息传递和信息处理这三个方面的完全融合,而信息采集是物联网发展的关键基础,物联网要获得发展,必须突破信息采集技术的瓶颈。
3、网络通信技术,剥去物联网的神秘外衣,其实物联网实质上就是在诸多行业和领域已有应用的无线传感网,无线传感网通过节点中内置的不同传感器检出被测环境中的温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分,移动物体的速度和方向等信息,并通过内置的数据处理及通信单元完成相关处理与通信任务。
4、物品编码技术,物品编码是物联网的基石,是物联网信息交换内容的核心和关键字,是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。
5、数据库技术,在物联网时代,作为代表物品的标签数量是万亿数量级。如此大量的数据需要通过数据库管理。数据存储在当地数据库中,标签阅读器与当地数据库相连接。
扩展资料
物联网的基本特征从通信对象和过程来看,物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
整体感知即可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。可靠传输是通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享。
智能处理即使用各种智能技术,对感知和传送到的数据、信息进行分析处理,实现监测与控制的智能化。根据物联网的以上特征,结合信息科学的观点,围绕信息的流动过程,可以归纳出物联网处理信息的功能:
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表(0条)