物聯(lián)網(wǎng)與其在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其在制造業(yè)上的應(yīng)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(jī)的商業(yè)應(yīng)用1980年個人計算機(jī)的普及1995年互聯(lián)網(wǎng)革命2010年？,IBM前CEO郭士納預(yù)測：計算模式每隔15年發(fā)生一次變革；2010年以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志；,歐盟網(wǎng)絡(luò)企業(yè)和RFID司物聯(lián)網(wǎng)總監(jiān)Peter.Friess預(yù)測：2015年到2020年間顯現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展刺激作用；,易觀國際分析：物聯(lián)網(wǎng)最主要的推動力只有兩個：政府與電信運(yùn)營商；未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)是應(yīng)用層面的行業(yè)用戶；,美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)forrester預(yù)測到2020年：(物物互聯(lián)業(yè)務(wù)：人與人通信業(yè)務(wù))比將達(dá)到30:1；物聯(lián)網(wǎng)將擁有30萬億元通信大市場；,物聯(lián)網(wǎng)概念的提出,物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年未來之路一書，該書提出了“物-物”相聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)雛形，只是當(dāng)時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。,1998年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。,衣服會“告訴”洗衣機(jī)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(jī)出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警,1999年，美國Auto-ID首先提出物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）的概念，主要建立在物品編碼、射頻識別（RadioFrequencyIDentification，RFID）技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。這時對物聯(lián)網(wǎng)的定義很簡單：把所有物品通過射頻識別（RFID）等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別管理。,物聯(lián)網(wǎng)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(lián)盟（ITU）發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”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(wǎng)主動進(jìn)行交換。射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。,物聯(lián)網(wǎng)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(lǐng)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(chǔ)設(shè)施。當(dāng)年，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。,物聯(lián)網(wǎng)概念的提出,2009年8月7日溫家寶總理在無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心視察并發(fā)表講話，“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”，提出了“感知中國”的理念，這標(biāo)志著政府對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)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(lián)）網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，2010年3月2日，上海物聯(lián)網(wǎng)中心正式揭牌。,物聯(lián)網(wǎng)概念的提出,物聯(lián)網(wǎng)的定義,物理網(wǎng)是通過各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)（傳感網(wǎng)、射頻識別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)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(xié)議，將物與物、人與人、人與物連接起來，通過各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。,這個定義的核心是，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的定義,物聯(lián)網(wǎng)所解決的傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)沒有考慮的問題是：對于任何物品的連接問題。物聯(lián)網(wǎng)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(wù)的要求。,對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層面的認(rèn)識,從技術(shù)層面上看，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過智能感知裝置，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)指定數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間信息交互與處理的智能化網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是對同一概念的不同表述，其實(shí)質(zhì)沒有什么區(qū)別，兩者都是以智能傳感器，RFID等客觀世界標(biāo)識和感知技術(shù)，借助于無線通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)人與物理世界的信息交互。,對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面的認(rèn)識,縱觀信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用過程，可以認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用延伸，物聯(lián)網(wǎng)不是網(wǎng)絡(luò)而是應(yīng)用和業(yè)務(wù)。它是信息網(wǎng)絡(luò)上的一種增值應(yīng)用，主要是在提升數(shù)據(jù)傳送效率、改善民生、提高生產(chǎn)率、降低企業(yè)管理成本等方面發(fā)揮重要作用。應(yīng)用是技術(shù)進(jìn)步的源動力，只有具有廣闊的應(yīng)用前景，技術(shù)才能得以發(fā)展。作為消費(fèi)者，物聯(lián)網(wǎng)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(shí)時性，借助通信網(wǎng)絡(luò)，及時獲得遠(yuǎn)端的信息；有利于安全生產(chǎn)，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，便于實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)管；等等。,物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu),隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的加快，為滿足對單個物品的標(biāo)識和高效識別，美國麻省理工學(xué)院的自動識別實(shí)驗室（Auto-ID）在美國統(tǒng)一代碼協(xié)會的支持下，提出要在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線通信技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)，同時提出了電子產(chǎn)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(shù)的信息系統(tǒng)管理，彼此聯(lián)系，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)儲存由EPC網(wǎng)絡(luò)處理。EPCGlobal對于物聯(lián)網(wǎng)的描述是：一個物聯(lián)網(wǎng)主要由EP編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)三部分組成。,物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)EPC編碼體系,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的是全球物品的信息實(shí)時共享。顯然要做的是實(shí)現(xiàn)全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產(chǎn)出來的任何一件物品，都要給它打上電子標(biāo)簽。在這種電子標(biāo)簽攜帶有一個電子產(chǎn)品代碼，并且全球唯一。電子標(biāo)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(diǎn)生產(chǎn)的D類產(chǎn)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(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)射頻識別系統(tǒng),射頻識別系統(tǒng)包括EPC標(biāo)簽和讀寫器。EPC標(biāo)簽是編號的載體，當(dāng)EPC標(biāo)簽貼在物品上或內(nèi)嵌在物品中時，該物品與EPC標(biāo)簽中的產(chǎn)品電子代碼就建立了一對一的映射關(guān)系。EPC標(biāo)簽從本質(zhì)上來說是一個電子標(biāo)簽，通過RFID讀寫器可以對EPC標(biāo)簽內(nèi)存信息進(jìn)行讀取。這個內(nèi)存信息通常就是產(chǎn)品代碼。產(chǎn)品代碼經(jīng)讀寫器報送給物聯(lián)網(wǎng)中間件，經(jīng)處理后存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中。用戶查詢物品信息時只要在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的地址欄中，輸入物品的名稱，生產(chǎn)商等數(shù)據(jù)，就可以實(shí)時獲悉物品在供應(yīng)鏈中的狀況。,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域,智能樓宇遠(yuǎn)程診斷,面向智能工廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控環(huán)境監(jiān)測協(xié)同供應(yīng)鏈管理智能電網(wǎng),現(xiàn)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(shù)據(jù)中心,.,智能家居用戶終端系統(tǒng)配置,.,智能家居物聯(lián)網(wǎng)云數(shù)據(jù)中心運(yùn)營架構(gòu)示意圖,物聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè),經(jīng)銷,物聯(lián)網(wǎng),數(shù)據(jù)中心（后臺）,分支,經(jīng)銷,客戶,供應(yīng)商,制造,運(yùn)送,呼叫中心,Web銷售商,金融,預(yù)測,理想的靈活系統(tǒng),現(xiàn)實(shí)性,傳感技術(shù)MEMS技術(shù)：制造裝備技術(shù)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(yīng)用軟件：設(shè)備的互聯(lián)互通、制造過程的狀態(tài)檢測、物流的實(shí)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(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量取得突破性的應(yīng)用。,智能裝備,感知制造系統(tǒng),實(shí)時企業(yè)管理,物聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng),移動設(shè)備,RDC,RFID/條碼讀寫器,倉庫,Caller,Caller,打印機(jī),港口,物流,復(fù)雜事件探測任務(wù)提交,云計算平臺,復(fù)雜模式庫,事件存儲庫,規(guī)則數(shù)據(jù)庫,物聯(lián)網(wǎng),EPC信息服務(wù)器,對象命名服務(wù)器,PML服務(wù)器,數(shù)據(jù)中心,面向制造業(yè)供應(yīng)鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應(yīng)用示例,在工業(yè)企業(yè)部門，為了提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量，及時、準(zhǔn)確地獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時分析處理，減少生產(chǎn)浪費(fèi)，縮短生產(chǎn)周期，常需要組建企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)過程控制管理系統(tǒng)。作為企業(yè)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計示例，下圖示意了一個基于RFID技術(shù)的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成。這個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包含有GM二維碼（電子標(biāo)簽）、RFID讀寫器，中間件系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)幾個組成部分。,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應(yīng)用示例,1.利用二維條碼與RFID讀寫器感知節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場主要由生產(chǎn)設(shè)備、工作人員、生產(chǎn)材料、產(chǎn)品等構(gòu)成。上圖中，二維條碼貼于每件產(chǎn)品上，所使用的RFID讀寫器可為手持式或固定式，以方便地應(yīng)用于生產(chǎn)過程。中間件系統(tǒng)含有EPC數(shù)據(jù)，后端應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)還包含ERP系統(tǒng)等。這些都與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，可及時有效地跟蹤、查詢、修改或增減數(shù)據(jù)。當(dāng)在某個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品被貼上存儲有EPC標(biāo)識的RFID標(biāo)簽后，在該產(chǎn)品的整個生命周期，該EPC代碼將成為它的唯一標(biāo)識，以此EPC編碼為索引就能實(shí)時地在RFID系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中查詢和更新產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息。,2.車間內(nèi)各個流通環(huán)節(jié)對產(chǎn)品進(jìn)行定位和定時追蹤,在車間的每一道工序都設(shè)有一個RFID讀寫器，并配備相應(yīng)的中間件系統(tǒng)，聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)。這樣，在半成品的裝配、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)以及成品裝配和再加工、轉(zhuǎn)運(yùn)和包裝過程中，當(dāng)產(chǎn)品流轉(zhuǎn)到某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的RFID讀寫器時，RFID讀寫器在有效的讀取范圍內(nèi)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(biāo)簽上讀取產(chǎn)品電子代碼，并將讀取的電子產(chǎn)品代碼傳送到中間件系統(tǒng)進(jìn)行處理;中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，在本地服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址，同時觸發(fā)后端應(yīng)用系統(tǒng)，以做更深層次的處理或計算；由本地EPC信息服務(wù)器對本次的閱讀器的記錄進(jìn)行讀取并修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將EPC數(shù)據(jù)經(jīng)過中間件系統(tǒng)能夠處理后傳送到互聯(lián)網(wǎng),2.車間內(nèi)各個