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1、0工 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 在 智 能 制 造 中 的 應(yīng) 用1目錄能效&設(shè)備管理-智能工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐0103智能制造系統(tǒng)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)案例042智能制造系統(tǒng)架構(gòu) 國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南n工業(yè)4.0 與 中國制造2025，異曲同工；n工業(yè)4.0 的三個集成：n縱向整合；n橫向整合n端到端整合n中國制造2025系統(tǒng)架構(gòu)三維度：n系統(tǒng)層級，企業(yè)內(nèi)信息集成n生命周期，企業(yè)間信息集成；n智能功能，從制造到服務(wù)的轉(zhuǎn)型，新業(yè)態(tài)（B2CC2B）3面向企業(yè)內(nèi)信息集成的架構(gòu)系統(tǒng)層級系統(tǒng)層級智能功能智能功能協(xié)同企業(yè)設(shè)備傳感器、儀器儀表、射頻識別、機(jī)器、機(jī)械和裝置面向工廠/車間的生產(chǎn)管理，包括MES面向企業(yè)的2、經(jīng)營管理，包括ERP、PLM、SCM和CRM協(xié)同研發(fā)、智能生產(chǎn)、精準(zhǔn)物流和智能服務(wù)車間控制PLC、SCADA、DCS 等過程控制西門子西門子/工業(yè)工業(yè)4.04.0的數(shù)字化工廠架構(gòu)的數(shù)字化工廠架構(gòu)中國制造中國制造20252025的企業(yè)內(nèi)信息集成系統(tǒng)層級的企業(yè)內(nèi)信息集成系統(tǒng)層級企業(yè)信息企業(yè)信息化系統(tǒng)化系統(tǒng)IT IT工廠或車工廠或車間的工業(yè)間的工業(yè)環(huán)境環(huán)境OTOT4“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”貫穿智能制造體系三個維度的各個環(huán)節(jié)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：n位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的所有環(huán)節(jié)；n實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層級的設(shè)備、控制、工廠、企業(yè)和協(xié)同五個層級，以及智能功能的互聯(lián)互通；n工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了 OT與IT 的融合的基礎(chǔ)。3、互聯(lián)互通5Enterprise(Internet Protocol)Industrial Network(Industrial protocols)企業(yè)信息化企業(yè)信息化系統(tǒng)系統(tǒng) /IT/IT 工廠或車間的工業(yè)工廠或車間的工業(yè)環(huán)境環(huán)境 /OT/OT融合的工廠網(wǎng)絡(luò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 端到端的數(shù)據(jù)安全控制制造執(zhí)行系統(tǒng) MES控制系統(tǒng)物流執(zhí)行系統(tǒng) LES企業(yè)運(yùn)營系統(tǒng)(ERP,CRM,SCM)決策支撐系統(tǒng)傳感器儀器儀表機(jī)械和裝置監(jiān)控系統(tǒng)以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn) OT 與 IT 融合6制造型企業(yè)信息化框架基于物聯(lián)網(wǎng)的OT/IT融合：全面集成的制造業(yè)信息化五層系統(tǒng)及專業(yè)服務(wù)：實(shí)現(xiàn)制造管控一體的兩化融合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的4、實(shí)際應(yīng)用控制過程OOT T管理過程IT企業(yè)運(yùn)營過程企業(yè)層業(yè)務(wù)運(yùn)營與決策支持管理層車間生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度和執(zhí)行操作層 控制層PLCDCSHMI設(shè)備及工序相關(guān)的行業(yè)化過程控制系統(tǒng)（如：爐機(jī)等控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、柔性生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)械人等）SCADA制造執(zhí)行系統(tǒng) MES生產(chǎn)執(zhí)行管控對接能源管控現(xiàn)場成本設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場倉儲物流執(zhí)行系統(tǒng) LES通過RFID/監(jiān)控設(shè)備等技術(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)物料流動以及物流相關(guān)的人、設(shè)備、工具、位置的管理協(xié)同辦公門戶采購平臺產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)ERP供應(yīng)鏈管理生產(chǎn)管理財(cái)務(wù)管理人力資源設(shè)備管理CRMPLM電子商務(wù)戰(zhàn)略規(guī)劃業(yè)務(wù)優(yōu)化績效管理商業(yè)智能管理駕駛倉信息化部署信息化技術(shù)支撐服務(wù)支撐物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)適配C5、PU/內(nèi)存/文件計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全實(shí)時數(shù)據(jù)庫：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化底層數(shù)據(jù)收集；關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：實(shí)現(xiàn)執(zhí)行層次的管理統(tǒng)一平臺先進(jìn)的集成工具關(guān)系型數(shù)據(jù)庫/OLTP大數(shù)據(jù)/OLAP專業(yè)IT規(guī)劃和管理咨詢標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系全面應(yīng)用集成及有效落地專業(yè)的團(tuán)隊(duì)建設(shè)實(shí)施、培訓(xùn)、運(yùn)營服務(wù)全生命周期管理儀器/儀表傳感器機(jī)械和裝置現(xiàn)場層傳感器工業(yè)適配質(zhì)檢計(jì)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸傳輸數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)計(jì)計(jì)算算7工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 采、傳、算 技術(shù)架構(gòu)工廠Intranet FactoryPDARFIDLoRACameraHMIPLCLoRA基站工業(yè)交換機(jī)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)【生產(chǎn)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)】多種聯(lián)接方式并存多種協(xié)議并存物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳感網(wǎng)工廠數(shù)據(jù)中心Fact6、ory Data CenterERPSCM、CRM、PLM集團(tuán)數(shù)據(jù)中心Group Data Center數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)（運(yùn)算）挖掘協(xié)同研發(fā)智能服務(wù)工廠生產(chǎn)辦公網(wǎng)Factory Office Network集團(tuán)辦公網(wǎng)Group Office NetworkMES研發(fā)中心/分支Dev.Group管理駕駛艙8目錄智能工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最佳實(shí)踐0103智能制造系統(tǒng)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)案例04n傳：低功耗傳廣域無線傳輸方案n采：配套儀表與模組n算：能效管理與設(shè)備管理方案9教育應(yīng)用醫(yī)療應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用RFID閱讀器智慧城市環(huán)境傳感器攝像頭手環(huán)自動控制物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)物聯(lián)網(wǎng)OS物聯(lián)網(wǎng)平臺連接承載應(yīng)用數(shù)據(jù)處理運(yùn)維7、管理連接平臺發(fā)揮芯片能力本地實(shí)時處理物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢 平臺側(cè)&終端側(cè)應(yīng)用管理設(shè)備管理注冊鑒權(quán)尋址轉(zhuǎn)發(fā)資產(chǎn)管理鏈接管理數(shù)據(jù)管理群組管理規(guī)則引擎行業(yè)預(yù)集成API開放業(yè)務(wù)編排計(jì)費(fèi)發(fā)放PortalAgent接入多協(xié)議（寬/窄帶，遠(yuǎn)距、近距等）IoT中間件和框架數(shù)據(jù)獲取設(shè)備管理安全鑒權(quán)網(wǎng)關(guān)/設(shè)備/gent各類行業(yè)應(yīng)用SDK API通過Agent軟件支持第三方IoT終端和網(wǎng)關(guān)接入，簡化集成 物聯(lián)網(wǎng)平臺10工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)的“傳感回傳場景”物聯(lián)網(wǎng)的三種應(yīng)用場景：n場景1：WLAN無線覆蓋場景支撐業(yè)務(wù)：監(jiān)控視頻回傳、PDA巡檢、流程電子化、辦公數(shù)字化；n場景2：人員、資產(chǎn)管理場景支撐業(yè)務(wù)：庫房管理、兩票電子化8、安全圍欄、人員門禁、健康監(jiān)測、消費(fèi)；n場景3：傳感回傳場景支撐業(yè)務(wù)：遠(yuǎn)程抄表、移動生產(chǎn)、生產(chǎn)數(shù)字化、工業(yè)智能化、環(huán)境監(jiān)測；11復(fù)雜多樣的物聯(lián)網(wǎng)連接通信協(xié)議近距無線近距無線廣廣域無線域無線802.11af/ah802.11af/ahLTE-LTE-MM有線通信協(xié)議：有線通信協(xié)議：GEMEthernetEthernet無無線通信協(xié)議：線通信協(xié)議：12各種物聯(lián)網(wǎng)無線協(xié)議特征對比 LoRA 的優(yōu)勢協(xié)議頻段段速率速率距離距離功耗功耗定位能力定位能力有效有效時延延可靠性可靠性安全性安全性傳輸帶寬（頻寬）拓?fù)浞绞酵負(fù)浞绞?能力能力LoRa國內(nèi)433MHz/470MHz37.5kbps20KM105個月個月9、試點(diǎn)階段，精度10-100M秒級中高（高（專有分有分層加密機(jī)制）加密機(jī)制）125KHz星型:LoRaWANMESH:私有SUB 1GSub 1G50kbps1KM100個月否 百毫秒高中200KHz星型/MESHNB-IoT運(yùn)營商授權(quán)頻段100kbps20KM90個月否秒級中運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)3.75kHz15kHz蜂窩Zigbee868MHz EU、915MHz US、2.4GHz250kbps200M24個月200M 百毫秒高中5MHz2MHzMESH2G運(yùn)營商授權(quán)頻段300kbps運(yùn)營商覆蓋3個月小區(qū)級500M 七百毫秒高運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)NA蜂窩RFID/NFC12.5KHz 433MHz2.4GHz10、5.8GHz424kbpsNFC：20CMRFID：5CM-100M30個月成熟，5-10M 百毫秒低NFC：高RFID：低NA點(diǎn)對點(diǎn)eMTC運(yùn)營商授權(quán)頻段1Mbps15KM18個月小區(qū)級500M 百毫秒高運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)800KHz蜂窩BLE2.4G2Mbps100M10個月 百毫秒高高2MHz星型/廣播3G運(yùn)營商授權(quán)頻段3Mbps運(yùn)營商覆蓋1個月小區(qū)級500M 三百毫秒高運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)5MHz蜂窩4G LTE運(yùn)營商授權(quán)頻段150Mbps運(yùn)營商覆蓋1 個月小區(qū)級500M 百毫秒高運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)18MHz蜂窩802.11ac5Ghz6.928Gbps200M1個月成熟，1-5M 百毫秒中高（WLAN加密認(rèn)證11、機(jī)制成熟）160Mhz星型/MESH13物聯(lián)網(wǎng)主要無線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對比10m100m1km10km100km100bps10Kbps100Kbps1Mbps10Mbps100Mbps1GbpsBlueteethZigbeeWiFi 802.11acSigfox2G GPRSNB-IoTWeightlessLoRaWAN802.11ah功耗增加LTE-M3G4G LTE14長距傳感回傳場景組網(wǎng)說明 LoRA的場景優(yōu)勢IP網(wǎng)絡(luò)場景關(guān)鍵技術(shù)：LoRa溫濕度傳感器（總線接口）水位監(jiān)測儀（Zigbee接口）LoRa 溫濕度傳感終端LoRaWAN智慧電表（支持LoRaWAN）水位監(jiān)測儀（總線接口）RS232/12、485ZigbeeLoRaWAN場景優(yōu)勢：LoRa N101終端提供多種下行接入方式，靈活組網(wǎng)；LoRa N101本身支持溫濕度傳感采集，節(jié)約成本LoRa技術(shù)特點(diǎn)：傳輸距離極遠(yuǎn)，建筑群內(nèi)可達(dá)3-5KM穿透能力極強(qiáng)，樓宇內(nèi)垂直方向可傳輸近20層樓功耗極低，用于功耗敏感場所，可數(shù)年更換一次電池15目錄智能工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最佳實(shí)踐0103智能制造系統(tǒng)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)案例04n傳：低功耗傳廣域無線傳輸方案n采：配套儀表與模組n算：能效管理與設(shè)備管理方案16數(shù)據(jù)采集 工業(yè)表計(jì)與傳感器的 LoRa 適配LoRa被集成模塊n在省電模式下，終端功耗極低，可工作2-5年時間無需更換電池。n模塊形態(tài)根據(jù)集成方式又分13、為多種：miniPCIE插卡式；郵票孔式等；也支持定制化開發(fā)。n終端包含多種形態(tài)：既有可獨(dú)立工作的Tracker終端，也有嵌入式的LoRa通信模塊。其中模塊可用于集成產(chǎn)品nLoRA 的各種表計(jì)：17目錄智能工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最佳實(shí)踐0103智能制造系統(tǒng)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)案例04n傳：低功耗傳廣域無線傳輸方案n采：配套儀表與模組n算：能耗&設(shè)備管理系統(tǒng)18能源管理與智能制造體系采購成本分析向上擴(kuò)展能源預(yù)測設(shè)備預(yù)測性維護(hù)等功能擴(kuò)展數(shù)據(jù)上傳下達(dá)向下擴(kuò)展MES能耗&設(shè)備管理系統(tǒng)ERP經(jīng)營決策LoRa 基站LoRa表計(jì)LoRa表計(jì)LoRa表計(jì)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)19物聯(lián)網(wǎng)能耗&設(shè)備管理系統(tǒng)的架構(gòu)提提供供決決策14、策信信息息管管理理加加工工數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集數(shù)據(jù)庫服務(wù)器工程師站報(bào)表打印機(jī)交換機(jī)公司辦公網(wǎng)絡(luò)其他系統(tǒng)（ERP系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)等）以太網(wǎng)LoRa基站數(shù)據(jù)回傳能源中心系統(tǒng)管理人員能源管理IE（報(bào)表及分析）InternetInternet管理人員信息顯示IE（報(bào)表及分析）管理人員信息顯示EXCEL（分析）WEB客戶LoRa 模組表計(jì)20物聯(lián)網(wǎng)能源管理系統(tǒng)的主要功能簡介 能耗在線監(jiān)測 能耗統(tǒng)計(jì)分析 能源績效管理 節(jié)能環(huán)保管理 能源采購優(yōu)化 報(bào)表中心 報(bào)警管理1 12 23 34 45 56 67 721大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用 能源趨勢分析未來趨勢預(yù)測根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，建立模型，預(yù)測未來能源15、消耗量。可作為需求管理、采購預(yù)算。根據(jù)預(yù)測值，可發(fā)現(xiàn)某些時刻能源利用率的異常點(diǎn)，分析可能的故障。需求側(cè)管理利用能源預(yù)測功能，根據(jù)用電規(guī)律，合理安排生產(chǎn)負(fù)荷和檢修時間，充分利用電價(jià)的峰谷平差異提高谷時電價(jià)的用電量，降低電價(jià)峰時的用電量。能源采購預(yù)算通過企業(yè)的財(cái)務(wù)或ERP系統(tǒng)獲取實(shí)時能源價(jià)格及費(fèi)率信息，分析不同車間、不同產(chǎn)品、不同時段、不同工段的能源需求，制定能源采購預(yù)算。22早期征兆設(shè)備缺陷設(shè)備故障生產(chǎn)事故設(shè)備狀態(tài)管理（健康狀態(tài)拐點(diǎn)判斷）特點(diǎn)：現(xiàn)象隱蔽，難發(fā)現(xiàn)；判斷周期長，偏差易處理；設(shè)備缺陷管理（健康劣化極限控制）特點(diǎn)：跡象明顯，易發(fā)現(xiàn)；處理周期短，過程難控制；影響范圍大。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的16、“可預(yù)測性維護(hù)”23發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)找出離散規(guī)律可預(yù)測性維護(hù)，多點(diǎn)采樣確保分析全面24可預(yù)測性維護(hù)，預(yù)測建模25目錄智能工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最佳實(shí)踐 設(shè)備管理0103智能制造系統(tǒng)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)案例0426能耗管理實(shí)踐案例-微電子企業(yè)FMCS項(xiàng)目 能源管理系統(tǒng)為獨(dú)立的子系統(tǒng)，監(jiān)控所有管路中流量計(jì)的流量，各類電表電能的采集，設(shè)監(jiān)控站對各類能源進(jìn)行監(jiān)控分析統(tǒng)計(jì)，能自動生日報(bào)、周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)。并能實(shí)時將數(shù)據(jù)傳送到FMCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。建立全廠能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖，實(shí)現(xiàn)對主要生產(chǎn)過程參數(shù)、水、電、煤、蒸汽等相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析；系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、處理分析、實(shí)時監(jiān)控、指標(biāo)管理、班組考核、自定義報(bào)表服務(wù)和能效管17、理等。27設(shè)備管理實(shí)踐案例通信企業(yè)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件壽命預(yù)測分析回流爐熱風(fēng)馬達(dá)磨損，生產(chǎn) PCB 隱性故障，難檢測傳感器+LoRa/網(wǎng)關(guān)+大數(shù)據(jù)平臺，預(yù)測建模，預(yù)測馬達(dá)故障時間點(diǎn)殘次品率下降，節(jié)約物料成本28、能源管理、節(jié)能、運(yùn)行管理、異常檢測、生產(chǎn)、生產(chǎn)數(shù)管理效果效果：經(jīng)常性利潤增加經(jīng)常性利潤增加3535%功能國外某些應(yīng)用案例能源管理29、能源管理、節(jié)能、運(yùn)行管理、異常檢測、生產(chǎn)、生產(chǎn)數(shù)管理效果效果：經(jīng)常性利潤增加經(jīng)常性利潤增加3535%功能國外某些應(yīng)用案例能源管理30國外某些應(yīng)用案例能源管理31國外某些應(yīng)用案例-設(shè)備管理、運(yùn)行狀況顯示、異常狀況檢測、保養(yǎng)維護(hù)(maintenance)記錄、告知通報(bào)功能效果效果：維保費(fèi)用和維保費(fèi)用和人工費(fèi)人工費(fèi)可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)10%10%程度削程度削減減SAMPLE功能32Q&A