工业互联网物联网及其应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/1/23,#,智 能 制 造 新 模 式 及 其 应 用,工业互联网物联网及其应用,报 告 主 题 的 任 务,工业互联网物联网及其应用,物联网定义、特征、系统及其开展概况，基于物联网的传感检测技术与系统及其在智能制造中的应用，工业互联网开展状况及关键问题、工业互联网主要应用场景和案例。,0,前 言,当今时代，全球新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，信息通信技术以前所未有的速度转化为现实生产力，深刻改变着全球经济格局、利益格局、平安格局。物联网作为信息通信技术的典型代表，在全球范围内呈现加速开展的态势。不同行业和不同类型的物联网应用的普及和逐渐成熟推动物联网的开展进入万物互联的新时代，可穿戴设备、智能家电、自动驾驶汽车、智能机器人等，数以百亿计的新设备将接入网络，预计到2021年全球联网设备数量将到达260亿个。数据来源：Gartner,主题,物,联网概述,物联网在智能制造中应用,工业互联网内涵及开展,总结,工业互联网应用场景及案例,Overview of Internet of,things,Application of,IoT,in,intelligent manufacturing,C,onnotation,and development of industrial,Internet,Scenarios,and,case of industrial Internet,S,ummary,一、物 联 网 概 述,The Internet of Things,一、物 联 网 概 述,物联网概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识别RFID技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。,ITU Internet reports,2005,：通过,二维码识读设备、,RFID,装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按,约定的协议，把任何物品与互联网相连接,，进行信息交换和通信，以实现,智能化,识别、定位、跟踪、监控和管理的一种,网络,。,一、物 联 网 概 述,European: IoT strategic research roadmap2021：物联网是未来网络的整合局部，它是以标准、互通的通信协议为根底，具有自我配置能力的全球性动态网络设施，在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能接口无缝链接，实现信息共享。,物联网白皮书2021：物联网是通信网络、互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术和智能装置对物理世界进行感知识别、智能监控，通过网络传输互联，进行数据计算、处理、知识挖掘和分析决策，实现物与物、人与物、人与人信息交互和无缝链接，到达对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。,一、物 联 网 概 述,狭义上,的物联网是指物品到物品连接的网络，实现物品的智能化识别和,管理。,广义上的物联网那么是信息空间与物理空间的融合，将一切事物数字化、网络化，在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互，并通过新的效劳模式使各种信息技术融入社会行为，是信息化在人类社会综合应用到达的更高境界。,一、物 联 网 概 述,物,联网,网络参考架构,物联网网络架构图片来源：工信院，2021,一、物 联 网 概 述,感知层是物联网全面感知的根底,物联网感知层,RFID,标签和读写器,M2M,终端和传感器,传感器,网络和网关,感知层实现方式,摄像头,和监控,GPS,/,北斗定位,授时,智能,家居网关,感知层作用,感知层突破方向,标识物体,采集,和捕获信息,更敏感和更全面的感知能力,解决低功耗的问题,解决小型化和低本钱问题,RFID,读写,智能,家居,网关,M2M,终端,传感器网络,摄像头,GPS/,北斗,传感器,网关,无线,&,有线,一、物 联 网 概 述,网络层是物联网无处不在的前提,物联网网络层,接,入网：无线,/,光纤各种类型的接入,形式,核心,网：统一,IP,协议上的大带宽的可靠,网络,业务,支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑,网络层主要层次,网络层作用,网络层突破方向,连接感知层和应用层,随时随地的连接实现,当前最成熟的局部,扩展,规模，以实现无处,不在,业务,可扩展的管理运营,能力,简化,结构，上下层面融合,IP,统一协议有效降低实现成本,规模扩展带来,IPv6,的发展动力,ONU,接入网络,无线接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMax,有线接入：光纤PON和铜线xDSL,聚集承载：IP化传输网络PTN/CE,核心网络,&,业务网关,统一,IP,协议的高效率的核心网络,/,设备,/,接口,针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制,边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发,CPE,业务平台,鉴权平台,计费平台,经营分析平台,业务支撑平台,提供终端和业务的通道和联动控制逻辑,实现不同终端和业务统一管理、部署和扩展,针对客户提供用户自定义业务环境和接口,一、物 联 网 概 述,应用层是物联网智能处理,的,核心,物联网应用层,智能家居,智能交通,智能,城管,应用层主要应用方向,应用层作用,应用层突破方向,信息技术,与行业专业技术,结合,实现,广泛智能化应用的解决方案集合,信息技术与行业的深度融合,信息的社会化共享和平安保障,基于云计算的应用整体架构,智能电力,智能医疗,智能通信效劳,云计算是应用大规模部署关键,云计算资源,云计算业务,计算能力,存储能力,SaaS,PaaS,IaaS,云计算的意义,适应业务量增长不确定性的弹性架构体系,适应海量数据计算和存储的低本钱曲线的架构,适应开放式的应用提供和部署环境,IT架构和商业模式转变的关键,物联网应用发展六热点大领域,智能家居,智能电力,智能交通,智能医疗,智能城管,智能通信效劳,六大热点涵盖了主要应用集和投资方向,一、物 联 网 概 述,物,联网系统技术体系,物联网技术体系图片来源：工信院，2021,标准化,！,1,、,感知关键技术,2,、,网络通信关键技术,3,、,应用关键技术,4,、,共性技术,5,、,支撑技术,一、物 联 网 概 述,物联网开展的演进路线,信息会聚,协同感知,泛在聚合,主要特征 泛在的感知效劳将海量信息进行聚合，产生出新的有应用价值的信息，即物联网广泛应用于各个领域，实现任何人、任何物体、任何时间、任何地点的互联互通，引发新的应用和效劳模式。,关键技术 信息聚合理论、模糊控制技术、泛在异构网络、人工智能、仿生传感器、纳米材料、生物芯片等。,主要特征 将分布于多区域的、利用多种感知技术手段所采集信息进行会聚，通过通信网络将感知信息会聚到业务应用系统，集中进行信息的处理与共享，并提供信息应用效劳。,关键技术 传感器设计与实现、短距离无线传输技术、低功耗技术、电磁兼容技术等，以实现相关信息采集、会聚设备的小型化、低功耗、低本钱、国产化和绿色环保。,主要特征 以事件、任务和目标为驱动进行感知、网络和应用各个层面的协同工作，系统具备分布式、跨层次、自学习的协同处理能力，提供智能、精确的多元化信息效劳。,关键技术 任务驱动的大规模自治组网技术、上下文感知技术、移动通信网络与无线传感器网络无缝融合技术、海量信息处理技术等。,一、物 联 网 概 述,物联网是信息社会开展的必然趋势,2021 我国将物联网写入政府工作报告,2021 欧盟发布?物联网战略研究路线图?,2005,国际电信联盟,ITU,互联网报告,2005,：物联网,，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临,1999,MIT,首次,提出,Internet of,things,概念,一、物 联 网 概 述,2008,2009,IBM公布了“智慧地球Smart Planet战略，并得到美国政府的大力扶持,奥巴马签署生效的?经济复苏和再投资法案?，提出通过能源、科技、医疗等多方面鼓励物联网技术的开展,2005,美国国防部将“智能尘埃Smart Dust工程正式列为重点发工程,2021,美国政府先后发布了先进制造伙伴方案、创新伙伴方案，将CPS列为扶持重点,2021,“美国制造业复兴方案，提出制造业复兴战略，数字制造、大数据等先进制造技术以及下一代宽带网络将成为美国制造业复兴的重点,美国逐步将物联网的开展和重塑美国制造优势方案结合以期重新占领制造业制高点！,一、物 联 网 概 述,2007,2009,2005,2021,2021,欧盟委员会公布了I2021-Initiative，注重ICT的创新和研发投入及其对国民经济开展的影响,启动了欧盟第七框架方案FP7，重点推进ICT技术开展，并设立了IoT-A、IoT6等一系列工程对物联网相关领域进行探索研究,欧盟发布了世界第一个物联网开展战略?欧盟物联网行动方案?,以及?物联网战略研究路线图?,欧盟委员会推出?数字议程?Digital Agenda五年行动方案，并作为?欧盟2021战略?七项核心举措之一,欧盟通过了“地平线2021科研方案，物联网的研发重点集中在传感器、架构、标识、语义互操作等方面,欧盟建立了相对完善的物联网政策体系，积极推动物联网技术研发！,一、物 联 网 概 述,2010,2011,?国务院关于加快培育和开展战略新兴产业的决定?，将物联网提升到国家战略高度,工业和信息化部制定了?物联网“十二五开展规划?，到2021年我国要初步形成创新驱动、应用牵引、协同开展、平安可控的物联网开展格局,2006,国务院发布?国家中长期科学和技术开展规划纲要2006-2021年?，将无线传感器网络列为我国科技开展的“重大专项和“前沿领域,2021,国务院发布?关于推进物联网有序健康开展的指导意见?，同时成立物联网开展专家咨询委员会,2021,与欧盟共同签订?中欧物联网架构共同申明?以及?中欧物联网标识白皮书?,二、,物 联 网 在 智 能 制 造 中 应 用,工艺参数,物料流程,模具识别,动态排程,质量记录,工时记录,应用需求：,工序转换,、,工时统计,刀具,/,磨具,/,夹具管理,产品状态质量在线监测,设备状态监测与节能,应用,1,制造,过程监控与管理,预期效果：生产周期缩短45%，减少导致生产误操作80，减低运营本钱13 25。,二、,物 联 网 在 智 能 制 造 中 应 用,应用,2,智能,物流,预期效果：减少盗窃损失40%50%；提高送货速度10%；货车车辆自动调度，节省人力本钱约52%，减少车辆拥堵18%。,应用需求：,提高物流流通效率， 降低,库存,特殊贮藏要求的货品在线监测与防伪,物流货品及时,跟踪,仓库清点,产品配送,车辆调度,车辆跟踪,物流监控,物流结算,三,、工 业 互 联 网 内 涵 及 发 展,“物联网和“互联网到底有什么区别？,“物联网是在“互联网的根底上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种概念。互联网着重信息的互联互通和共享，解决的是人与人的信息沟通问题；物联网那么是通过人与人、人与物、物与物的相联，解决的是信息化的智能管理和决策控制问题。,“物联网和“工业互(物)联网是什么关系？,（,“人控 自控”）,工业互(物)联网是物联网在工业领域中应用，但是又不仅仅等同于“工业+互联网如此简单。,首先工业控制系统为工业互(物)联网的互联互通奠定根底，其次工业软件系统为工业物联网的应用开发提供支撑，另外恶劣工业环境为工业物联网的网络技术带来挑战，因此工业物联网将会具有更加丰富的内涵。,三,、工 业 互 联 网 内 涵 及 发 展,工业互联网的定义：通过工业资源的网络互连、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，到达资源的高效利用，从而构建效劳驱动型的新工业生态体系。,来源：工业物联网白皮书，中国电子技术标准化研究院，2021,工业互联网的本质：以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为根底，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。,工业互联网,的定位,：是,支撑智能制造的一套使能技术,体系,。,工业互联网典型特征：智能感知(根底)、泛在连通(前提) 、数字建模(方法) 、实时分析(手段) 、精准控制(目的)和迭代优化(效果) 。,工业互联网的理论难题：包括智能化问题、数字化问题、可靠性问题、可控性问题以及平安性问题。 来源：工业互联网概念和模型分析，沈苏彬，2021,工业物联网相较于传统工业自动化有四个特点：数据收集范围整个生命周期、互联互输、智能处理、自组织与自维护。,三,、工 业 互 联 网 内 涵 及 发 展,工业互联网平台参考架构,来源：工业互联网平台白皮书，工业互联网产业联盟，2021,三,、工 业 互 联 网 内 涵 及 发 展,2021年11月，美国通用电气公司发布了?工业互联网：打破智慧与机器的边界?白皮书。,2021年4月，德国政府在汉诺威工业博览会上正式推出提出“工业4.0战略，其研究核心为信息物理系统CPS。,2021年5月，国务院印发了?中国制造2025?，指出工业互联网、“互联网+工业与智能制造等开展热点密切的关联，明确指出加强工业互联网根底设施建设规划与布局。,2021年8月、2021年9月，工业互联网产业联盟AII、中国电子技术标准化研究院逐步发布了?工业互联网体系架构版本1.0?、?工业互联网平台白皮书?、?工业物联网白皮书?。,2021年11月27日，国务院发布了关于深化“互联网+先进制造业开展工业互联网的指导意见。主要任务：夯实网络根底、打造平台体系、加强产业支撑、促进融合应用、善生态体系、强化平安保障、推动开放合作。,四、工 业 互 联 网 应 用 场 景 及 案 例,应用案例：海尔工厂依托,COSMOPlat,平台实现生产流程优化,1、根本情况及问题：,在传统生产模式下，海尔一个成品在生产过程中需要经过OMS订单管理系统、OES原装配件供给商管理、APS高级生产方案排程、ERP、MES、WMS仓库管理系统、LES物流执行系统等多套系统。,由于系统间信息互联互通不充分，导致如下问题：生产过程中对资源制约因素无法量化或可视化；从订单排程到生产制造中间有多个环节需要人工沟通，造成时间上的浪费和信息的不对称；生产过程中的异常，上层系统无法做出实时响应，导致异常停线时间超预期；物料信息不匹配，无法支持智能拉料；上游供货信息与生产信息不对称，间接导致提前备料，增加库存本钱等。,平台： :/ cosmoplat /#/dashboard,案例来源：工业互联网产业联盟，工业互联网平台白皮书，2021.,四、工 业 互 联 网 应 用 场 景 及 案 例,应用案例：海尔工厂依托,COSMOPlat,平台实现生产流程优化,2、工程方案：,1、工厂数据互通互联。 为了实现各系统间数据的互联互通，加强生产过程中的信息共享能力，提高生产效率，降低库存本钱，海尔集团启动了COSMO-IM工程，打造适应大规模定制生产模式的MES系统，通过COSMO-IM平台整合生产相关系统，如PLM、ERP、SCADA(数据采集与监视控制系统)等。基于业务系统整合与集成，完成了制造端统一的业务处理，统一的数据流转。,平台： :/ cosmoplat /#/dashboard,2、物料智能管理。 COSMO-IM集成SRM(供给商关系管理)、WMS、HMQM来料质检、GVS收货等系统，通过对业务数据打通以及业务流程整合，由以前的外部物流集中入厂，改变为当前基于生产方案安排外部物流有序进厂。,四、工 业 互 联 网 应 用 场 景 及 案 例,应用案例：海尔工厂依托,COSMOPlat,平台实现生产流程优化,2、工程方案：,3、生产数据可视化。一方面对各互联工厂的生产执行情况实时掌握，实现全面的可视化，到达对内可以满足集团、工厂及各职能部门管理需求，对外可以满足用户个性化定制的订单全过程追踪；另一方面通过设备报警和预警显示，并对报警的问题闭环处理，实现快速排故及设备预测性检修。,平台： :/ cosmoplat /#/dashboard,4、生产质量追溯。通过对质量影响因素识别与关联分析，以及对集团级质量控制和过程的追溯，对质量状况、质量问题进行实时监控和分析，使订单合格率在原有根底上进一步提高。,四、工 业 互 联 网 应 用 场 景 及 案 例,应用案例：海尔工厂依托,COSMOPlat,平台实现生产流程优化,3,、,应用效益：,业务数据系统与制造执行系统之间的数据自动流转率到达100%，IT系统与OT操作技术系统间100%互联互通，制造端库存备货从T+1天降为T+2小时，设备整体利用率提高35%，交付周期缩短50%，新工厂的原材仓库占地面积下降60%，设备停机时间降低20%，订单合格率提高2%。,平台： :/ cosmoplat /#/dashboard,五,、总 结,麦肯锡2021年7月发布的最新报告那么指出，全球物联网有望渗透的下游，应用市场规模将在2025年以前成长到达万亿美元。,如果说过去,20,年互联网从无到有，那么未来,30,年，互联网将从有到无，这个无是无处不在的无，没有人能够离开网络而存在。,物联网，充满机遇与挑战！,数据来源：2021 麦肯锡全球物联网市场预测报告,马云，互联网大会致辞，,谢谢大家，欢送大家指正,