物联网产生与发展——互联网与工业制造业

     科技创新不断涌现,新科技革命及其带来的科学技术的重大发现发明和广泛应用,推动世界范围内的生产力、生产方式、生活方式和经济社会发展观发生了前所未有的深刻变革。以物联网、云计算、大数据、智能硬件、智慧城市为代表的新一代信息技术成为推动经济增长的重要引擎。

      工业互联网是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体,也是全球新一轮产业竞争的制高点,成为制造业转型升级重要推动力。国家开始系统化推进制造业“铁人三项”(“铁人三项”是物联网时代产品和服务的本质特征)。

       工业互联网APP是基于工业互联网,承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,是工业技术软件化的重要成果。实施工业APP培育工程,有利于发挥软件赋能、赋值、赋智作用,推进两化深度融合;将制造业企业内部原本分散、隐性工业技术挖掘出来、传播开来、传承下去,破解国内工匠不足难题;汇聚海量开发者、提升用户粘性,打造资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的工业互联网平台应用生态;更大程度激发“双创”活力,培育产业发展新动能,带动形成新的增长极。

      工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石,对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响;工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系,打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施,形成智能化发展的新兴业态和应用模式,是推进制造强国和网络强国建设的重要基础,是全面建成小康社会和建设社会主义现代化强国的有力支撑。

工业4.0

1.“再工业化”战略

        西方发达国家认识到工业的乏力是经济走向衰落的根本原因之一。亡羊补牢,一场新的工业变革开始悄然酝酿。2012年2月,在美国总统奥巴马宣布实施“再工业化”战略8个月后,GE顺势提出了“工业互联网”概念,并在医疗和航空等领域迅速推出9个工业互联网项目,意图迅速抢占战略高地。再工业化浪潮与以往的工业革命不同,它以智能机器为主要工具,融合了互联网技术、移动互联网技术、大数据、智能分析技术。

2.工业4.0

1.制造业视角看工业工业X.0的本质

       工业1.0第一次工业革命:水力和蒸汽驱动机械制造设备。1784年,用蒸汽机带动的英国纺织机代表着工业1.0阶段的开始,强调“降低成本”;

       工业2.0第二次工业革命:基于劳动分工的大规模电气化生产。1870年,第一条电动生产流水线在美国投入使用,工业进入2.0,强调”稳定质量“;

       工业3.0第三次工业革命:电气和IT技术提升,制造业自动化水平提升。1969年,电子化和信息化开始进入工厂车间,工业进入3.0,强调”快速反应“;

       工业4.0第四次工业革命:以信息物理系统(Cyber Physical System)为基础。从自动化技术的观点看,CPS是一种工程系统,由一个嵌入在物体中的计算和通信内核,以及物理环境中的结构所检测和控制。德国基于制造大国和制造强国的理念,把CPS运用于生产制造,提出了CPPS,即信息物理生产系统,以CPPS为模型构建智能工厂或者数字化工厂。也被称为以智能制造为主导的新工业革命,强调建立能自我测试、比较、分析、监控、预测、修复和保养的“自组织”工业乌托邦。

2.工业4.0关键技术

       智能工厂、车间、装备和产品技术。物联网与服务网络是智能工厂的基础。智能工厂让用户的个性定制需求得以满足,即使是一次性的产品也可以通过颇具收益的方式制造出来。智能工厂的车间基于无线、RFID、传感器和服务的架构。智能制造装备必须具有感知能力,

以传感器做连结,系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能;这类制造装备是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。智能工厂的装备可重构制造。智能工厂的产品继承了信息存储、传感、无线通信功能,产品在整个完整的供应链和生命周期中一直带有自身信息,同时产品会对其自身状态和环境进行监测。

       支持智能工厂的制造执行系统MES。工业 4.0以 的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了可以 动态、有机地重新构成的模块化生产方式 。例如,生产模块可以视为一个CPS ,正在进行装配的汽车能够自律在生产模块间穿梭,接受所需的装配作业。其中,如果生产、零部件供给环节出现瓶颈,能够及时调度其他车型的生产资源或者零部件,继续进行生产。也就是,为每个车型自律性选择适合的生产模块,进行动态的装配作业。在这种动态配置的生产方式下, 可以发挥出MES 原本的综合管理功能,能够动态管理设计、装配、测试等整个生产流程,既保证了生产设备的运转效率,又可以使生产种类实现多样化。

       大数据驱动制造业迈向智能化。制造业整个价值链、制造业产品的整个生命周期,都涉及到诸多的数据,制造业企业的数据呈现出爆炸性增长趋势。

        工业4.0的标准化。W3C标准,EMMA(多模式工业辅助系统),USDL(信息物理产品系统中的语义服务),OMM(语义产品内存)。

       工业4.0的集成技术。

       工业4.0的辅助系统。以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统;

       智慧工厂中的增强现实技术;

       智慧工厂中的机器人技术;机器人不在被固定在安全工作地点,而是与人一起协同工作 ,新一代轻量化,灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作。

       工业4.0进程中的工控系统安全技术。国际标准IEC62443中定义一个完整的安全工控系统是由功能安全、物理安全和信息安全三部分组成。(震网病毒

       工业4.0的产品技术。

      信息网络技术与制造业深度融合,以制造业数字化网络化智能化为核心技术,信息技术,生物技术,新材料技术。新能源技术广泛渗透,带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命,这是新一轮工业革命。以信息网络技术与制造业深度融合为核心的新工业革命正在加速孕育,谁抢占了新工业革命的制高点谁就是掌控了未来。

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