物聯網與其在機械制造業(yè)的應用

物聯網技術與其在制造業(yè)上的應用,“十五年周期定律”,IBM前CEO郭士納：計算模式每隔15年發(fā)生一次變革1965年大型機的商業(yè)應用1980年個人計算機的普及1995年互聯網革命2010年？,IBM前CEO郭士納預測：計算模式每隔15年發(fā)生一次變革；2010年以物聯網為標志；,歐盟網絡企業(yè)和RFID司物聯網總監(jiān)Peter.Friess預測：2015年到2020年間顯現對經濟發(fā)展刺激作用；,易觀國際分析：物聯網最主要的推動力只有兩個：政府與電信運營商；未來物聯網產業(yè)的最關鍵環(huán)節(jié)是應用層面的行業(yè)用戶；,美國權威咨詢機構forrester預測到2020年：(物物互聯業(yè)務：人與人通信業(yè)務)比將達到30:1；物聯網將擁有30萬億元通信大市場；,物聯網概念的提出,物聯網概念最早出現于比爾蓋茨1995年未來之路一書，該書提出了“物-物”相聯的物聯網雛形，只是當時受限于無線網絡、硬件及傳感設備的發(fā)展，并未引起世人的重視。,1998年，美國麻省理工學院（MIT）創(chuàng)造性地提出了當時被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯網”的構想。,衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求,公文包會提醒主人忘帶了什么東西,司機出現操作失誤時汽車會自動報警,1999年，美國Auto-ID首先提出物聯網（TheInternetofthings）的概念，主要建立在物品編碼、射頻識別（RadioFrequencyIDentification，RFID）技術和互聯網的基礎上。和通訊，實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。這時對物聯網的定義很簡單：把所有物品通過射頻識別（RFID）等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別管理。,物聯網概念的提出,2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）發(fā)布了ITU互聯網報告2005：物聯網，正式提出了“物聯網”的概念。報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。,物聯網概念的提出,2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年，美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點。,物聯網概念的提出,2009年8月7日溫家寶總理在無錫微納傳感網工程技術研發(fā)中心視察并發(fā)表講話，“在傳感網發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”，提出了“感知中國”的理念，這標志著政府對物聯網產業(yè)的關心與支持力度已提升到國家的戰(zhàn)略層面。2010年初，我國正式成立了傳感（物聯）網技術產業(yè)聯盟，2010年3月2日，上海物聯網中心正式揭牌。,物聯網概念的提出,物聯網的定義,物理網是通過各種信息傳感設備及系統(tǒng)（傳感網、射頻識別系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)，按約定的通信協議，將物與物、人與人、人與物連接起來，通過各種接入網、互聯網進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網絡。,這個定義的核心是，物聯網的主要特征是每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制。,物聯網的定義,物聯網所解決的傳統(tǒng)意義上的互聯網沒有考慮的問題是：對于任何物品的連接問題。物聯網可以在任何時間、環(huán)境，任何物品、人、企業(yè)、商業(yè)，采用任何通信方式（包括匯聚、連接、收集、計算等），以滿足所提供的任何服務的要求。,對物聯網技術層面的認識,從技術層面上看，物聯網是指物體通過智能感知裝置，經過傳輸網絡，到達指定數據處理中心，實現人與人、物與物、人與物之間信息交互與處理的智能化網絡。傳感網和物聯網是對同一概念的不同表述，其實質沒有什么區(qū)別，兩者都是以智能傳感器，RFID等客觀世界標識和感知技術，借助于無線通信技術、互聯網、移動通信網等實現人與物理世界的信息交互。,對物聯網應用層面的認識,縱觀信息網絡發(fā)展應用過程，可以認為物聯網是網絡的應用延伸，物聯網不是網絡而是應用和業(yè)務。它是信息網絡上的一種增值應用，主要是在提升數據傳送效率、改善民生、提高生產率、降低企業(yè)管理成本等方面發(fā)揮重要作用。應用是技術進步的源動力，只有具有廣闊的應用前景，技術才能得以發(fā)展。作為消費者，物聯網到底給我們帶來了什么？諸如：自動化，降低成本和效率，提升企業(yè)的綜合競爭能力；信息的實時性，借助通信網絡，及時獲得遠端的信息；有利于安全生產，及時發(fā)現和消除安全隱患，便于實現安全監(jiān)管；等等。,物聯網的EPC體系結構,隨著全球經濟一體化和網絡化進程的加快，為滿足對單個物品的標識和高效識別，美國麻省理工學院的自動識別實驗室（Auto-ID）在美國統(tǒng)一代碼協會的支持下，提出要在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線通信技術，構造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)，同時提出了電子產品代碼（ElectronicProductCode，EPC的概念），即每個對象都將賦予一個唯一的EPC，并由采用射頻識別技術的信息系統(tǒng)管理，彼此聯系，數據傳輸和數據儲存由EPC網絡處理。EPCGlobal對于物聯網的描述是：一個物聯網主要由EP編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網絡三部分組成。,物聯網的EPC體系結構EPC編碼體系,物聯網實現的是全球物品的信息實時共享。顯然要做的是實現全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產出來的任何一件物品，都要給它打上電子標簽。在這種電子標簽攜帶有一個電子產品代碼，并且全球唯一。電子標簽代表了該物品的基本識別信息，例如，表示“A公司于B時間在C地點生產的D類產品第E件”。目前歐美支持的EPC編碼和日本支持的UID編碼是兩種常見的兩種電子編碼體系。,物聯網的EPC體系結構射頻識別系統(tǒng),射頻識別系統(tǒng)包括EPC標簽和讀寫器。EPC標簽是編號的載體，當EPC標簽貼在物品上或內嵌在物品中時，該物品與EPC標簽中的產品電子代碼就建立了一對一的映射關系。EPC標簽從本質上來說是一個電子標簽，通過RFID讀寫器可以對EPC標簽內存信息進行讀取。這個內存信息通常就是產品代碼。產品代碼經讀寫器報送給物聯網中間件，經處理后存儲在分布式數據庫中。用戶查詢物品信息時只要在網絡瀏覽器的地址欄中，輸入物品的名稱，生產商等數據，就可以實時獲悉物品在供應鏈中的狀況。,物聯網的應用領域,智能樓宇遠程診斷,面向智能工廠的生產過程監(jiān)控環(huán)境監(jiān)測協同供應鏈管理智能電網,現代物流過程監(jiān)控與跟蹤定位畜牧養(yǎng)殖和電子監(jiān)管,.,智能家居云數據中心,.,智能家居用戶終端系統(tǒng)配置,.,智能家居物聯網云數據中心運營架構示意圖,物聯網與制造業(yè),經銷,物聯網,數據中心（后臺）,分支,經銷,客戶,供應商,制造,運送,呼叫中心,Web銷售商,金融,預測,理想的靈活系統(tǒng),現實性,傳感技術MEMS技術：制造裝備技術能力的提升,制造裝備,制造系統(tǒng),企業(yè)管理,RFID+工業(yè)WSN+工業(yè)應用軟件：設備的互聯互通、制造過程的狀態(tài)檢測、物流的實時監(jiān)控等，對制造環(huán)境的感知能力得到極大的提升，生產效率、產品質量取得突破性的應用。,智能裝備,感知制造系統(tǒng),實時企業(yè)管理,物聯網是企業(yè)的神經系統(tǒng),移動設備,RDC,RFID/條碼讀寫器,倉庫,Caller,Caller,打印機,港口,物流,復雜事件探測任務提交,云計算平臺,復雜模式庫,事件存儲庫,規(guī)則數據庫,物聯網,EPC信息服務器,對象命名服務器,PML服務器,數據中心,面向制造業(yè)供應鏈的物聯網信息服務平臺,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應用示例,在工業(yè)企業(yè)部門，為了提高產品的整體質量，及時、準確地獲取生產數據，并對數據進行及時分析處理，減少生產浪費，縮短生產周期，常需要組建企業(yè)內部的生產過程控制管理系統(tǒng)。作為企業(yè)內物聯網應用系統(tǒng)設計示例，下圖示意了一個基于RFID技術的工業(yè)企業(yè)內部生產監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成。這個物聯網系統(tǒng)主要包含有GM二維碼（電子標簽）、RFID讀寫器，中間件系統(tǒng)和互聯網幾個組成部分。,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應用示例,1.利用二維條碼與RFID讀寫器感知節(jié)點數據,工業(yè)生產現場主要由生產設備、工作人員、生產材料、產品等構成。上圖中，二維條碼貼于每件產品上，所使用的RFID讀寫器可為手持式或固定式，以方便地應用于生產過程。中間件系統(tǒng)含有EPC數據，后端應用數據庫軟件系統(tǒng)還包含ERP系統(tǒng)等。這些都與互聯網相聯，可及時有效地跟蹤、查詢、修改或增減數據。當在某個企業(yè)生產的產品被貼上存儲有EPC標識的RFID標簽后，在該產品的整個生命周期，該EPC代碼將成為它的唯一標識，以此EPC編碼為索引就能實時地在RFID系統(tǒng)網絡中查詢和更新產品的數據信息。,2.車間內各個流通環(huán)節(jié)對產品進行定位和定時追蹤,在車間的每一道工序都設有一個RFID讀寫器，并配備相應的中間件系統(tǒng)，聯入互聯網。這樣，在半成品的裝配、加工、轉運以及成品裝配和再加工、轉運和包裝過程中，當產品流轉到某個生產環(huán)節(jié)的RFID讀寫器時，RFID讀寫器在有效的讀取范圍內會檢測到GM二維碼的存在。,對于某一個局部環(huán)節(jié)而言，其具體工作流程為：RFID讀寫器從含有一個EPC標簽上讀取產品電子代碼，并將讀取的電子產品代碼傳送到中間件系統(tǒng)進行處理;中間件系統(tǒng)以該EPC數據為數據源，在本地服務器獲取包含該產品信息的EPC信息服務器的網絡地址，同時觸發(fā)后端應用系統(tǒng)，以做更深層次的處理或計算；由本地EPC信息服務器對本次的閱讀器的記錄進行讀取并修改相應的數據，將EPC數據經過中間件系統(tǒng)能夠處理后傳送到互聯網,2.車間內各個