物联网是如何应用到工业领域的?

物联网是如何应用到工业领域的?,第1张

目前,物联网技术在产品信息化、生产制造环节、经营管理环节、节能减排、安全生产等领域得到应用。

1、物联网技术在产品信息化领域的应用

产品信息化是指将信息技术被物化在产品中,以提高产品中的信息技术含量的过程。推进产品信息化的目的是增强产品的性能和功能,提高产品的附加值,促进产品升级换代。目前,汽车、家电、工程机械、船舶等行业通过应用物联网技术,提高了产品的智能化水平。

在汽车行业,物联网汽车、车联网、智慧汽车等逐渐兴起,为汽车工业发展注入新动力。2010年6月,针对物联网在汽车行业的应用,国际标准化组织提出了全网车(The
Fully Networked
Car,FNC)的概念,其目标是使汽车驾驶更安全、更舒适、更人性化。通用汽车推出了电动联网概念车EN-V,通过整合GPS导航技术、Car-2-Car通信技术、无线通信及远程感应技术,实现了自动驾驶。车主可以通过物联网对汽车进行远程控制。例如在夏季,车主可以在进入停车场前通过手机启动汽车空调。在车辆停放后,车载监控设备可以实时记录车辆周边的情况,如发现偷窃行为,系统会自动通过短信或拨打手机向车主报警。汽车芯片感应防盗系统可以正确识别车主,在车主接近或远离车辆时自动打开或关闭车锁。售后服务商可以监测车辆运行状况,对故障进行远程诊断。Car-2-Car通信技术可以使车辆之间保持一定的安全距离,避免对撞或追尾事故。

在家电行业,物联网家电的概念已经出现,物联网技术的发展将促进智能家电的发展。美的集团在上海世博会上展示了物联网家电解决方案。海尔集团推出了物联网冰箱和物联网洗衣机,小天鹅物联网滚筒洗衣机已进入美国市场。小天鹅物联网滚筒洗衣机专门针对美国新一代智能电网进行设计,能识别智能电网运行状态及分时电价等信息,自动调整洗衣机的运行状态以节约能耗。

在工程机械行业,徐工集团、三一重工等都已在工程机械产品中应用物联网技术。通过工程机械运行参数实时监控及智能分析平台,客服中心可以通过电话、短信等纠正客户的不规范 *** 作,提醒进行必要的养护,预防故障的发生。客服中心工程师可以通过安装在工程机械上的智能终端传回油温、转速、油压、起重臂幅、伸缩控制阀状态、油缸伸缩状态、回转泵状态等信息,对客户设备进行远程诊断,远程指导客户如何排除故障。

2、物联网技术在生产制造领域的应用

物联网技术应用于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等,可以大幅度提高生产智能化水平。在钢铁行业,利用物联网技术,企业可以在生产过程中实时监控加工产品的宽度、厚度、温度等参数,提高产品质量,优化生产流程。在家电行业,海尔集团在数字化生产线中应用了RFID技术,提高了生产效率,每年可节省1200万元。

3、物联网技术在经营管理领域的应用

在企业管理方面,物联网技术主要应用于供应链管理、生产管理等领域。

(1)在供应链管理领域的应用

在供应链管理方面,物联网技术主要应用于运输、仓储等物流管理领域。将物联网技术应用于车辆监控、立体仓库等,可以显著提高工业物流效率,降低库存成本。海尔集团通过采用RFID提高了库存管理水平和货物周转效率,减少了配送不准确或不及时的情况,每年减少经济损失达900万元。鹤山雅图仕印刷有限公司的RFID应用项目实施3年来,成品处理效率提高了50%,差错率减少了5%,人力资源成本减少了2700万元。

(2)在生产管理领域的应用

在纺织、食品饮料、化工等流程型行业,物联网技术已在生产车间、生产设备管理领域得到应用。例如,无锡一棉开发建立了网络在线监控系统,可对产量、质量、机械状态等9类168个参数进行监测,并通过与企业ERP系统对接,实现了管控一体化和质量溯源,提升了生产管理水平和产品质量档次。此外,还可以及时、准确地发现某台(某眼、某锭)的异常情况,引导维修人员有的放矢地工作。

山东泓坤纺织有限公司车间温湿度监控物联网应用系统由前端设备、控制设备和管理后台组成。前端设备主要是各类温湿度传感器,负责实时采集车间环境数据并上传到控制设备;控制设备负责将各传感器数据通过GPRS网络上传到管理后台,并通过LED显示屏实时显示温湿度数据。如果环境数据超过既定的阀值,管理后台将通过短信等方式提醒相关工作人员,以便及时采取必要措施。该系统的应用使布机的作业效率从原先的70%左右提高到目前的90%。

4、物联网技术在节能减排领域的应用

物联网技术已在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等“高能耗、高污染”行业得到应用,有效地促进了这些行业的节能减排。智能电网的发展将促进电力行业的节能。江西电网公司对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置,对运行状态进行实时监测,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损12亿千瓦时。

利用物联网技术建立污染源自动监控系统,可以对工业生产过程中排放的污染物COD等关键指标进行实时监控,为优化工艺流程提供依据。

5、物联网技术在安全生产领域的应用

物联网已成为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产的重要技术手段。通过建立基于物联网技术的矿山井下人、机、环监控及调度指挥综合信息系统,可以对采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产设备进行状态监测和故障诊断,可以监测温度、湿度、瓦斯浓度等。一旦传感器监测到瓦斯浓度超标,就会自动拉响警报,提醒相关人员尽快采取有效措施,减少瓦斯爆炸和透水事故的发生。通过井下人员定位系统,可以对井下作业人员进行定位和跟踪,并识别他们的身份,以便在矿难发生时得到及时营救。

二、工业领域物联网技术推广策略

物联网技术在工业领域具有广泛的应用前景,是建设“智慧企业”,发展“智慧工业”的关键技术。笔者认为,可以从以下几个方面推进物联网技术在工业领域的应用:

一是推进物联网技术在产品信息化中的应用。鼓励企业将物联网技术嵌入到工业产品中,提高产品网络化、智能化程度。重点在汽车、船舶、机械装备、家电等行业推广物联网技术,推动智慧汽车、智能家电、车联网、船联网等的发展。推进电子标签封装技术与印刷、造纸、包装等技术融合,使RFID嵌入到工业产品中。

二是在生产制造环节推广物联网技术,提高工业生产的自动化、智能化水平。通过进料设备、生产设备、包装设备等的联网,发展具有协作能力的工业机器人群,建设“无人工厂”,提高企业产能和生产效率。

三是在经营管理环节推广物联网技术,提高企业管理效率和智能化水平。在供应链管理、车间管理等管理领域推广物联网技术。

四是推进物联网技术在工业节能减排领域的应用。利用物联网技术对企业能耗、污染物排放情况进行实时监测,对能耗、COD、SO2等数据进行分析,以便优化工艺流程,采取必要的措施。

五是推进物联网技术在工业安全生产领域的应用。利用物联网技术对工矿企业作业设备、作业环境、作业人员进行实时监测,对温度、压力、瓦斯浓度等数据进行分析,当数据超标时自动报警,以便有关人员及时采取措施;或自动停机、切断电源、加大排风功率等,以避免重大安全生产事故发生。

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。

机器视觉行业主要上市公司:目前国内机器视觉行业的上市公司主要有天准科技(688003)、美亚光电(002690)、精测电子(300567)、赛腾股份(603283)、矩子科技(300802)、先导智能(300450)、康鸿智能(839416)、劲拓股份(300400)等。

本文核心数据:全球机器视觉市场规模、工业机器人安装量、全球机器视觉市场规模预测

1、全球机器视觉市场规模加速增长

——全球机器视觉市场规模以近15%增速增长

根据国外调研机构Markets and Markets的数据,2010-2020年,全球机器视觉市场规模呈现不断上升的趋势。2020年,全球机器视觉市场规模达107亿美元,近5年复合增速达1448%。

——当前全球机器视觉行业欧美企业仍占主导

机器视觉最先的应用来自“机器人”的研制,20世纪70年代CCD图像传感器的出现,CCD摄像机替代硅靶摄像是机器视觉发展历程中的一个重要转折点。20世纪80年代CPU、DSP等图像处理硬件技术的飞速进步,为机器视觉飞速发展提供了基础条件。20世纪以来,全球机器视觉行业开启快速增长,欧美企业在全球机器视觉行业中处于主导地位。

根据Markets and Markets统计显示,全球机器视觉行业欧洲市场份额最大,占比364%;其次是北美地区,全球份额达到293%;随着亚太地区的发展,中国、日本、印度和韩国等国家拥有一些最大的制造设施,制造过程的自动化已被视为最优先的事项,亚太地区的市场份额占到全球的253%;南美、中东、非洲地区的占比为91%。尽管亚太及其他地区的市场份额在国家重视下有所增长,但当前全球机器视觉行业仍以欧美企业占主导。

注:其他包含了南美、中东、非洲;Markets and Markets暂未公布2020年最新数据,区域分布情况为2019年机器视觉行业市场规模占比。

2、制造自动化将推动全球机器视觉进一步增长

——机器代替人工的大势不可抵挡

自2010年以来,随着自动化技术的发展以及工业机器人技术的不断创新,全球对工业机器人的需求已明显加快。根据IFR(国际机器人联合会)发布的最新报告,2012-2018年全球机器人安装量逐步增加,2019年虽然有所下滑,但安装量仍突破37万台。截止到2019年底全球工业机器人累计安装了270万台套,年增长12%。前瞻根据复合增长率推算,2020年全球机器人安装量将增长至427万台。

除了机器人领域,机器视觉技术正在代替人进行全自动的产品检测、工艺验证,甚至实现生产工艺的自动控制。机器视觉的优势是显而易见的,与人眼相比,机器不仅不会疲劳,具有人所不具有的一致性和重复性,而且机器可以看到和使用可见光以外的其它光源信息。与此同时,检测速度和精确性也是机器视觉检测具备的一个明显优势。在机器代替人工的趋势下,工业领域对机器视觉的需求必将进一步增长。

——预计2026年全球机器视觉市场规模将超过150亿美元

现代工业自动化技术日趋成熟,越来越多的制造企业考虑如何采用机器视觉来帮助生产线实现检查、测量和自动识别等功能,以提高效率并降低成本,从而实现生产效益最大化。机器视觉作为新兴技术被寄予厚望,被认为是自动化行业一个具备光明前景的细分市场。机器视觉由于技术本身存在的优越性在许多领域都拥有很好的发展前景。

尽管新冠疫情在很大程度上造成了经济和供应链的混乱,从而对机器视觉市场产生了负面影响。但在COVID-19之后,制造商会逐渐意识到自动化在制造业中的重要性。根据Markets and Markets预测,全球机器视觉市场在2020-2025年预测期内的复合年增长率为61%。前瞻基于2020年全球机器视觉市场规模实际数据推算,2026年全球机器视觉市场规模将达到153亿美元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国机器视觉产业发展前景与投资预测分析报告

可以说rfid是自动化的一个子集合,而自动化又是物联网的一个子集合。三者之间是层层包含的。
目前物联网与工业自动化二者呈现出相互依存、不可分割的关系,当物联网技术不断完善后,它将反哺自动化,在广阔的空间内实现信息的海量感知,实现工业过程中的人物对话、物物对话,最大限度地整合各种资源,推动工业自动化向前发展。
RFID是一项易于 *** 控,简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术。可自由工作在各种恶劣环境下:短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可以替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体;长距射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。


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