如何有效的实施工业物联网与工业4.0

如何有效的实施工业物联网与工业4.0,第1张

一、将真实的加工制造连接到工业40

如果使用了工业40技术,一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化,同时将产量提高10%,库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。

工业40是一场工业的革命,目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。

工业物联网(IIoT)设备要想创建工业40生产制造环境需要注意以下5个方面。

在工业40中,对机器工具或一组机器的 *** 作,应该允许使用诸如智能手机或平板电脑这样的智能设备进行简单的连接。

1分布式智能

这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中,加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴,而不是从一个中央处理单元(CPU)来处理所有的动作。

2快速连接

在决定应该使用现场总线的什么功能时,应该看一下生产平台是否支持例如OPC UA(来自于OPC基金会)这样的标准。消除不同供应商系统的障碍,而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。

3开放标准和系统

开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成,并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。

4实时数据整合

可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据,支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更,以实现产品满足特定客户需求的愿景。

5自适应性

科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。

二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行

工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备(从传感器到大规模控制系统)、数据和分析之间提供更好的连接性,Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据,分析有助于做出更明智的决策。

物联网主要包括4个基本元素实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接,以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息,其结果是让人们做出精明的决策。

关于智能工厂的3个思考

在决定实施工业40之前,要对智能工厂提出的3个问题是:

1你是否想要自动完成快速的产品转换,以及对市场需求的响应更好?

2你是否想通过识别出可以进行持续改进的区域来提升你的设备综合效率(OEE)以及生产总产量?

3你是否想要根除浪费,例如能源、原材料和闲置时间?

在确定和完善真实世界里智能工厂的目标之后,采用基于PC控制的硬件和软件有助于帮助你早日成功。

三、为什么要部署工业物联网?

因为在工业世界里普遍使用了联网的传感器而比商业的物联网(IoT)更加先进,这些传感器就是物联网里面的“物”。数以亿计的联网的有线及无线压力、液位、流量、温度、震动、声波、位置、分析仪表以及其他传感器被用于工业领域,而且每年以数百万台的速度增加,为工厂提供了更多的监控、分析和优化。

IIoT通过将传感器连接到分析和其他系统中,来自动提高性能、安全性、可靠性和能源效率,具体方式为:

1从传感器上采集数据比以往经济有效得多,因为传感器很多都是电池供电和无线通讯的

2使用大数据分析和其他技术将这些数据翻译成可以理解的信息。

3将这些可 *** 作的信息在正确的时间呈献给正确的人员,要么是工厂人员,要么是远程专家。

4如果工作人员采取了正确的 *** 作,将带来性能上的提升。

四、基于平台的工具克服了IIoT的复杂性

基于平台的方式提供了一种灵活的硬件架构,可以部署在许多不同的应用场合中,消除了硬件的复杂性,并让每一个新的问题基本上都成为软件方面的挑战。系统设计师选择的平台应该基于一个对信息技术(IT)友好的 *** 作系统(OS),这样它们可以安全地进行供给和配置,进而来正确地认证和授权用户维护系统的整体性,并让系统最大程度地可用。

五、基于数据的工业物联网

如果没有数据,就没有大数据、云和分析功能,也没有区别于物联网(IoT)的工业物联网(IIoT);PI北美组织的副总监Carl Henning说,IIoT中的“物”造就了IoT中的“物”。IIoT需要开放的标准,以太网和软件标准可以为控制和制定决策所需要的信息提供数据。

其中一部分)时,大多数人认为最有用的特性是实时功能。

六、优化布线是提升工业物联网性能的基石

通过将信息、自动化、以及运行在工业物联网上的生产系统之间不断融合,物联网正在积极地影响着未来的工业自动化,Softing 有限公司市场部副总裁Mark Knebusch指出。随着以太网速度越来越快,电缆系统的集成更加重要,而电缆的认证有助于提升工业网络的性能。

目前,很多公司正在积极布局智能制造和工业物联网发展战略。问题是,这些企业是会共同推进两个战略的发展还是分开推进呢?我相信他们会共同推进,但我也可以理解那些把他们看作是分开的人。
在我们讨论这个话题之前,先让我先定义一下术语,因为有很多关于这个的争论。
智能制造:在工厂和整个价值链内实现业务、物理和数字流程的智能化、实时协调和优化。基于所有可用的信息,资源和流程将实现自动化、集成化、被监控和持续评估。(根据MESA International ,MES国际联合会定义)
IIoT:在工业(如组件、产品、产品运输和设备)中使用的物理对象(“物”)中嵌入电子、软件、传感器组成的网络,这个网络能够使物理对象通过互联网协议(IP)收集数据并与控制系统、业务流程和分析交换数据。(根据维基百科“IoT”修改)
现在回到我们的核心问题:两个战略是要共同推进还是分开推进呢?很明显,目前还没有定论。下面是这些观点的一些背景:
工业互联网协会(IIC)说:"通过自动化工业设备和系统之间的通信,IIoT提高了整个工厂的效率,使其更加智能化,"我同意。我相信,IIoT是智能制造的一项有利技术,它的进步将推动智能制造的发展。同样,随着智能制造超越概念,进入公司正在执行的项目,制造商和他们的解决方案提供者将改进支持这些项目的IIoT技术。这两个很可能会被共同推进。
另外:并不是每个人都同意。在最近的MESA调查中,超过三分之一的制造商报告说他们不相信智能制造包括IIoT(参见上图)。我明白这个观点,因为智能制造有很多途径。实际上,IIoT可以在一些可能定义智能制造的正常边界之外使用。
与智能制造相比,IIoT确实发展可能会更快,因为解决整个价值链上的项目是一个超出公司内部的挑战。像通用动力公司、通用磨坊和通用汽车这样的大公司可以展示他们的力量,并帮助推动特定行业的智能制造行动,但是IIoT项目可以取得很大的进展,并在公司的内部提供许多好处。如果消费者市场上的物联网计划提高了工厂内部的期望门槛,那么实现类似的互联互通、数据访问、控制和分析能力也会有压力。
此外,生产仍将涉及人员,以及未配备IIoT的设备和产品。对于一些智能制造方案,IIoT没有也不可能是商业案例,这些情景可能关注人员和价值链流程。
推动第四次工业革命的是什么?
有些人会认为智能制造或IIoT可能导致第四次工业革命。我也有一个观点:智能制造是这场革命的基础,而IIoT不是。即使IIoT的发展比智能制造快得多,我也不认为它足以让生产企业进入下一个生产力阶段。
那么IIoT缺少了什么来推动第四次工业革命呢?首先是企业环境。智能制造不仅整合了工厂或智能连接工厂,还包括智能连接的供应链和贯穿产品生命周期的数字线程。与其他工业革命一样,技术的转变--比如IIoT--必须与新的流程和人们工作的方式协同工作,以达到我们在第四次工业革命中所追求的生产力水平的提高。
IIoT是一项基础技术,但它只做它所做的事情--在"事物"之间创建通信,以便更容易地获取数据和分析。第四次工业革命需要许多其他技术和工艺。其中一些将针对一件设备或生产过程;其他人将在工厂、企业或价值网络上工作。
真正让商界人士兴奋的是,当新技术和新方法将它们整合在一起时,就会扰乱市场,并让公司提供新的服务和与新产品所能产生的数字数据绑定的新价值。例如,基于IoT的智能产品可以向工程师和生产者提供关于产品如何在该领域执行的反馈。基于这些数据,我们能提供什么样的新见解和服务?
这就是为什么我认为,要实现第四次工业革命需要更多的时间。它将把IoT和IIoT引入智能制造策略,以创建新的方法来协调和优化整个价值链中的流程,并向客户交付新的服务级别。

如果不是亲耳聆听PTC全球CEO贺普曼(James Heppelmann)关于物联网将如何变革传统制造的演讲,我对一个革命性时代即将带来的颠覆性影响恐怕不可能有那么深切的感受。
6月的波士顿阳光明媚、气候宜人。这里既是美国文化的发源地之一,也是仅次于硅谷的东部创新中心。贺普曼的演讲正是2014年PTC全球用户大会(PTC Live Global 2014)开场。来自全球约2,000多名用户代表和媒体出席了此次大会。作为《福布斯》中文版的代表,我应邀参加。
自通讯技术诞生以来,全球1/3的人口通过电话、手机、互联网连接。2010年则被物联网发展的一个里程碑:物体的连接数量超过人的连接数量。更重要的是,这一物与物连接的趋势在加速发展,“万物互联”(Internet of Everything)似乎已经势不可挡。
据IDC预测,2016年,物联网产品及解决方案创造的市场价值将达到19万亿美元;麦肯锡则把物联网视为改变生活、商业和全球经济的12大颠覆性技术之一,2025年的市场规模预计达62万亿美元,是3D打印市场的10倍。
“物联网不同于传统意义上的互联网,” 贺普曼说,互联网强调‘人’的连接,而物联网强调的是‘物’,“万物互联的世界产生的变化就是创新的驱动力。”
在贺普曼看来,物联网时代之所以会到来,离不开三大因素的激励:
芯片的发展——摩尔定律使得芯片的计算速度在过去几十年间飞速发展;
通信的发展——各种通信技术让联结成为人们生活不可或缺的部分;
智能产品(也就是“物联网”中的“物”)的发展。
大约1年多前,贺普曼和全球知名的哈佛大学商学院教授迈克尔·波特(Michael EPorter)联合启动了一项关于物联网时代制造业、智能连接产品的研究。“我们的研究发现,智能连接产品的爆炸式增长将重新定义整个产业链条,并会对产业结构产生影响,也会改变竞争者参与竞争的战略,”贺普曼说,“这将是对所有人都产生巨大影响的大事,甚至这变化之快和颠覆性让人觉得有些可怕。”
“世界在变化,我们制造的产品在变化,产品产生价值的源泉也在变化,而且在转移。”贺普曼说。那么,物联网对传统制造业究竟会产生哪些彻底改变呢?贺普曼从三方面做了解析。
首先,原先硬件创造的价值正在被软件创造的价值所共享,与硬件相关联的软件创造的价值将超越以往任何时候。贺普曼以智能手机为例,说明了软件与硬件结合在产品销售中的作用越来越大。“我们很多制造业客户告诉我,他们的产品有几百万、甚至数千万行代码,他们也可以算得上软件公司了。”贺普曼说。
在中国制造业领域,这一趋势同样在发展。例如,风机制造商远景能源在几年前就已经把自己从传统风机制造商升级到了“智能风机制造商”,通过为风机增加传感器、编写软件代码,从而实现智能化控制和运营。
其次,联接让我们对智能硬件在软件方面的创新提供了新的选择,从而创造“新的智能”。云计算的颠覆性由此体现。在制造智能联接产品时,人们可以选择把大部分软件直接与硬件集成,这样可以得到更快的响应速度、较低的网络依赖程度和更高的安全性;也可以把所有的应用都放在云端,如此一来,硬件变成了终端接口,制造的复杂度会大大降低,而所有有价值的应用可以通过网络灵活配置,选择更广、更新更快,硬件的价值也会因此降低;当然,也可以二者结合,把部分核心功能做成嵌入式软件,而把一些应用放在云端。
第三,智能连接产品会带来商业模式的变化——从销售产品到销售服务。飞利浦照明的模式创新是一个典型案例,他们改变以往销售灯具的模式,与华盛顿地区的停车库签订为期10年的照明服务合同,并为这些车库安装LED灯。“LED灯是一次性投入较大的昂贵照明器材,但从节能和效率来说,优势明显。”贺普曼解释说。毋庸置疑,让客户一次性投入安装昂贵的LED灯的挑战很大。但飞利浦采取新服务模式,他们可以从每年节约出来的200万美元的能源开支中获得充足的利润。服务期间,飞利浦不仅需要提供高品质产品,还要持续做好服务——通过传感器、芯片让照明智能化,从而通过系统平台监控、运营和服务。从模式上来看,这是双赢的——用户得到他们需要的“舒适”,而制造和服务提供商取得了稳定而源源不断的利润。
那么,制造业企业应该让传统产品具备哪些“新能力”才能让它们具备智能连接产品的特性呢?贺普曼从4个方面进行了描述,分别是:监控能力、控制能力、优化能力和自动化能力。
激情澎湃的贺普曼曾经是一位工程师和创业者,在他的带领下,PTC从产品设计软件跨越到协同设计、产品生命周期管理、物联网平台等领域,近年来公司保持了持续增长态势,并且通过收、并购完善自己在制造业全生命周期软件工具和平台各环节的布局。贺普曼自己也是一位物联网体验的超级粉丝。演讲中,他现场演示通过网络远程控制自己房屋中的各种智能产品设备,让观众亲眼目睹了家中能源管理、娱乐系统、安全系统尽在一键掌握中的场景。
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1、物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息。

2、组成: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 。

(1)整体感知—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。

(2)可靠传输—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。

(3)智能处理—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。

扩展资料:

常见的运用案例有:

1、物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前,上海世博会也与无锡传感网中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。

2、ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

3、智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心,利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术,实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统,是发展ITS的基础,成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统,都涉及交通动态信息的采集,交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

参考资料来源:百度百科-物联网

物联网共性云平台是在“互联网+”背影下产生的“互联网+工业应用”云平台,是创新20下的互联网与传统行业融合发展的新形态、新业态,是知识社会创新20推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。
物联网共性云平台是为传统工业领域中需要将传统设备变成“互联网+ ”设备的制造商,提供数据通信服务、云计算中心服务、软件UI服务的基础软件平台系统,它可以方便快捷的将传统设备制造商的产品互联网化,为传统制造商提供专业的“互联网+”解决方案。
工业物联网共性云平台是以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与现代制造业、生产性服务业等的融合,创新的一个集多元化技术为一体的系统平台,它由“感知层”、“物联网网关”、“云服务”、“云应用”等四个层次组成。
物联网共性云平台的主要特点
面向传统设备制造商:对传统工业设备无需任何改动,只要通过加装“感知层联网组件”即成为物联网接入层,实现物联网远程控制;
面向物联网设备制造商:无需对设备进行改动,通过“物联网网关”即可实现设备接入工业物联网共性云平台,使用平台资源;
面向软件开发商:免去了传统开发中需要开发网关、寻找服务器等麻烦,工业物联网共性云平台提供“云服务层”、“云应用层”,软件开发商可调用平台的相关云服务、并将软件发布到平台云应用层中,使其具有大数据处理能力,具备高稳定性,使其更具竞争力;
面向企业最终用户:与传统应用系统相比,能够保证企业生产的高效运行,同时随着平台应用的增多,完成同样工作的软件系统也会有多个,为企业用户提供了更多的选择。物联网共性云平台可以搭载多种系统,比如:在油田领域,可整合搭载油田电网GIS数字化检测管理系统、高压线路故障检测、油气田物联网共性云平台、大屏幕控制系统、连续动液面采集监测系统等等。采用云服务模式后,对外提供常用功能的算法服务,用户只需传入相应数据即可自动高效的计算出结果,免去了开发相应功能时需编写算法的问题。有效的避免重复开发、用户可以集中精力于应用端的开发工作,同时由于数据集中管理,可对各系统数据进行关联及数据深度挖掘,提高产品附加值。


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