工业物联网在智能制造中的应用分析课件.pptx

目录能效&设备管理-智能工厂工业物联网实践0102智能制造系统架构与工业物联网案例03智能制造系统架构 国家智能制造标准体系建设指南n工业4.0 与 中国制造2025，异曲同工；n工业4.0 的三个集成：n纵向整合；n横向整合n端到端整合n中国制造2025系统架构三维度：n系统层级，企业内信息集成n生命周期，企业间信息集成；n智能功能，从制造到服务的转型，新业态（B2CC2B）面向企业内信息集成的架构系统层级系统层级智能功能智能功能协同企业设备传感器、仪器仪表、射频识别、机器、机械和装置面向工厂/车间的生产管理，包括MES面向企业的经营管理，包括ERP、PLM、SCM和CRM协同研发、智能生产、精准物流和智能服务车间控制PLC、SCADA、DCS 等过程控制西门子西门子/ /工业工业4.04.0的数字化工厂架构的数字化工厂架构中国制造中国制造20252025的企业内信息集成系统层级的企业内信息集成系统层级企业信息企业信息化系统化系统IT IT工厂或车工厂或车间的工业间的工业环境环境OTOT“工业物联网” 贯穿智能制造体系三个维度的各个环节工业物联网：工业物联网：n 位于智能制造系统架构生命周期的所有环节；n 实现系统层级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级，以及智能功能的互联互通；n 工业物联网实现了 OT与IT 的融合的基础。互联互通互联互通Enterprise(Internet Protocol)Industrial Network(Industrial protocols)企业信息化企业信息化系统系统 / IT / IT 工厂或车间的工业工厂或车间的工业环境环境 / OT/ OT融合的工厂网络工业互联网 端到端的数据安全控制制造执行系统 MES控制系统物流执行系统 LES企业运营系统 (ERP, CRM, SCM)决策支撑系统传感器仪器仪表机械和装置监控系统以工业物联网实现 OT 与 IT 融合制造型企业信息化框架基于物联网的OT/IT融合：全面集成的制造业信息化五层系统及专业服务：实现制造管控一体的两化融合，实现物联网在制造业的实际应用控制过程OOT T管理过程IT企业运营过程企业层业务运营与决策支持管理层车间生产计划调度和执行操作层 控制层PLCDCSHMI设备及工序相关的行业化过程控制系统（如：炉机等控制系统、数控机床、柔性生产线、工业机械人等）SCADA制造执行系统 MES生产执行管控对接能源管控现场成本设备运行现场仓储物流执行系统 LES通过RFID/监控设备等技术和设备实现物料流动以及物流相关的人、设备、工具、位置的管理协同办公门户采购平台产品设计系统ERP供应链管理生产管理财务管理人力资源设备管理CRMPLM电子商务战略规划业务优化绩效管理商业智能管理驾驶仓信息化部署信息化技术支撑服务支撑物联网工业适配CPU/内存/文件计算、存储、网络、安全实时数据库：实现系统化底层数据收集；关系型数据库：实现执行层次的管理统一平台先进的集成工具关系型数据库/OLTP大数据/OLAP专业IT规划和管理咨询标准化的管理体系全面应用集成及有效落地专业的团队建设实施、培训、运营服务全生命周期管理仪器/仪表传感器机械和装置现场层传感器工业适配质检计量数据数据采集采集数据数据传输传输数数据据计计算算工业物联网 采、传、算 技术架构工厂Intranet FactoryPDARFIDLoRACameraHMIPLCLoRA基站工业交换机物联网关【生产执行网络】多种联接方式并存多种协议并存物联网络传感网工厂数据中心Factory Data CenterERPSCM、CRM、PLM集团数据中心Group Data Center数据采集数据传输数据（运算）挖掘协同研发智能服务工厂生产办公网Factory Office Network集团办公网Group Office NetworkMES研发中心/分支Dev. Group管理驾驶舱目录智能工厂工业物联网最佳实践0103智能制造系统架构与工业物联网案例04n传：低功耗传广域无线传输方案n采：配套仪表与模组n算：能效管理与设备管理方案教育应用医疗应用农业应用工业应用RFID阅读器智慧城市环境传感器摄像头手环自动控制物联网网关物联网OS物联网平台连接承载应用数据处理运维管理连接平台发挥芯片能力本地实时处理物联网发展趋势 平台侧&终端侧应用管理设备管理注册鉴权寻址转发资产管理链接管理数据管理群组管理规则引擎行业预集成API开放业务编排计费发放PortalAgent接入多协议（宽/窄带，远距、近距等）IoT中间件和框架数据获取设备管理安全鉴权网关/设备/gent各类行业应用SDK API通过Agent软件支持第三方IoT终端和网关接入，简化集成 物联网平台工业物联网 物联网的“传感回传场景”物联网的三种应用场景：n场景1：WLAN无线覆盖场景支撑业务：监控视频回传、PDA巡检、流程电子化、办公数字化；n场景2：人员、资产管理场景支撑业务：库房管理、两票电子化、安全围栏、人员门禁、健康监测、消费；n场景3：传感回传场景支撑业务：远程抄表、移动生产、生产数字化、工业智能化、环境监测；复杂多样的物联网连接通信协议近距无线近距无线广广域无线域无线802.11af/ah802.11af/ahLTE-LTE-MM有线通信协议：有线通信协议：GEMEthernetEthernet无无线通信协议线通信协议：各种物联网无线协议特征对比 LoRA 的优势协议协议频段频段速率速率距离距离功耗功耗定位能力定位能力有效时延有效时延可靠性可靠性安全性安全性传输带宽（频宽）传输带宽（频宽）拓扑方式拓扑方式/能力能力LoRa国内433MHz /470MHz37.5kbps20KM105个月个月试点阶段，精度10-100M秒级中高（专有分层高（专有分层加密机制）加密机制）125KHz星型:LoRaWANMESH:私有SUB 1GSub 1G50kbps1KM100个月否 百毫秒高中200KHz星型/MESHNB-IoT运营商授权频段100kbps20KM90个月否秒级中运营商网络3.75kHz15kHz蜂窝Zigbee868MHz EU、915MHz US、2.4GHz250kbps200M24个月200M 百毫秒高中5MHz2MHzMESH2G运营商授权频段300kbps运营商覆盖3个月小区级500M 七百毫秒高运营商网络NA蜂窝RFID/NFC12.5KHz 433MHz2.4GHz5.8GHz424kbpsNFC：20CMRFID：5CM-100M30个月成熟，5-10M 百毫秒低NFC：高RFID：低NA点对点eMTC运营商授权频段1Mbps15KM18个月小区级500M 百毫秒高运营商网络800KHz蜂窝BLE2.4G2Mbps100M10个月 百毫秒高高2MHz星型/广播3G运营商授权频段3Mbps运营商覆盖1个月小区级500M 三百毫秒高运营商网络5MHz蜂窝4G LTE运营商授权频段150Mbps运营商覆盖1 个月小区级500M 百毫秒高运营商网络18MHz蜂窝802.11ac5Ghz6.928Gbps200M1个月成熟，1-5M 百毫秒中高（WLAN加密认证机制成熟）160Mhz星型/MESH物联网主要无线标准协议对比10m100m1km10km100km100bps10Kbps100Kbps1Mbps10Mbps100Mbps1GbpsBlueteethZigbeeWiFi 802.11acSigfox2G GPRSNB-IoTWeightlessLoRaWAN802.11ah功耗增加LTE-M3G4G LTE长距传感回传场景组网说明 LoRA的场景优势IP网络场景关键技术：LoRa温湿度传感器（总线接口）水位监测仪（Zigbee接口）LoRa 温湿度传感终端LoRaWAN智慧电表（支持LoRaWAN）水位监测仪（总线接口）RS232/485ZigbeeLoRaWAN场景优势：LoRa N101终端提供多种下行接入方式，灵活组网；LoRa N101本身支持温湿度传感采集，节约成本LoRa技术特点： 传输距离极远，建筑群内可达3-5KM 穿透能力极强，楼宇内垂直方向可传输近20层楼 功耗极低，用于功耗敏感场所，可数年更换一次电池目录智能工厂工业物联网最佳实践0103智能制造系统架构与工业物联网案例04n传：低功耗传广域无线传输方案n采：配套仪表与模组n算：能效管理与设备管理方案数据采集 工业表计与传感器的 LoRa 适配LoRa被集成模块n 在省电模式下，终端功耗极低，可工作2-5年时间无需更换电池。n 模块形态根据集成方式又分为多种：miniPCIE插卡式；邮票孔式等；也支持定制化开发。n 终端包含多种形态：既有可独立工作的Tracker终端，也有嵌入式的LoRa通信模块。其中模块可用于集成产品n LoRA 的各种表计：目录智能工厂工业物联网最佳实践0102智能制造系统架构与工业物联网案例03n传：低功耗传广域无线传输方案n采：配套仪表与模组n算：能耗&设备管理系统能源管理与智能制造体系采购采购成本分析成本分析向上扩展能源预能源预测测设备预测设备预测性维护性维护等等功能扩展数据上传数据上传下达下达向下扩展MES能耗&设备管理系统ERP经营决策LoRa 基站LoRa表计LoRa表计LoRa表计数据采集点数据采集点物联网能耗&设备管理系统的架构提供提供决策信息决策信息管理管理加工加工数据数据数据传输数据传输数据采集数据采集数据库服务器工程师站报表打印机交换机公司办公网络其他系统（ERP系统，MIS系统等）以太网LoRa基站数据回传能源中心系统管理人员能源管理IE（报表及分析）InternetInternet管理人员信息显示IE（报表及分析）管理人员信息显示EXCEL（分析）WEB客户LoRa 模组表计物联网能源管理系统的主要功能简介 能耗在线监测 能耗统计分析 能源绩效管理 节能环保管理 能源采购优化 报表中心 报警管理1 12 23 34 45 56 67 7大数据技术的应用大数据技术的应用 能源趋势分析能源趋势分析未来趋势预测根据历史数据，建立模型，预测未来能源消耗量。可作为需求管理、采购预算。根据预测值，可发现某些时刻能源利用率的异常点，分析可能的故障。需求侧管理利用能源预测功能，根据用电规律，合理安排生产负荷和检修时间，充分利用电价的峰谷平差异提高谷时电价的用电量，降低电价峰时的用电量。能源采购预算通过企业的财务或ERP系统获取实时能源价格及费率信息，分析不同车间、不同产品、不同时段、不同工段的能源需求，制定能源采购预算。早期征兆设备缺陷设备故障生产事故设备状态管理（健康状态拐点判断）特点： 现象隐蔽，难发现； 判断周期长，偏差易处理；设备缺陷管理（健康劣化极限控制）特点： 迹象明显，易发现； 处理周期短 ，过程难控制； 影响范围大。物联网实现设备管理的“可预测性维护”发现异常点找出离散规律可预测性维护，多点采样确保分析全面可预测性维护，预测建模目录智能工厂工业物联网最佳实践 设备管理0102智能制造系统架构与工业物联网案例03能耗管理实践案例能耗管理实践案例-微电子企业微电子企业FMCS项目项目 能源管理系统为独立的子系统，监控所有管路中流量计的流量，各类电表电能的采集，设监控站对各类能源进行监控分析统计，能自动生日报、周报、月报、年报。 并能实时将数据传送到FMCS系统的数据库中。建立全厂能源计量网络图，实现对主要生产过程参数、水、电、煤、蒸汽等相关数据的监测和分析；系统主要功能包括数据采集、处理分析、实时监控、指标管理、班组考核、自定义报表服务和能效管理等。设备管理实践案例通信企业实现关键部件寿命预测分析 回流炉热风马达磨损，生产 PCB 隐性故障，难检测 传感器+LoRa/网关+大数据平台，预测建模，预测马达故障时间点 残次品率下降，节约物料成本、能源管理、节能、运行管理、异常检测、生产、生产数管理效果效果：经常性利润增加经常性利润增加3535%功能国外某些应用案例能源管理、能源管理、节能、运行管理、异常检测、生产、生产数管理效果效果：经常性利润增加经常性利润增加3535%功能国外某些应用案例能源管理国外某些应用案例能源管理国外某些应用案例-设备管理、运行状况显示、异常状况检测、保养维护(maintenance)记录、告知通报功能效果效果：维保费用和维保费用和人工费人工费可实现可实现10%10%程度削程度削減減SAMPLE功能仅做学习交流，谢谢！仅做学习交流，谢谢！语文：初一新生使用的是教育部编写的教材，也称“部编”教材。“部编本”是指由教育部直接组织编写的教材。“部编本”除了语文，还有德育和历史。现有的语文教材，小学有12种版本，初中有8种版本。这些版本现在也都做了修订，和“部编本”一同投入使用。“部编本”取代原来人教版，覆盖面比较广，小学约占50%，初中约占60%。今秋，小学一年级新生使用的是语文出版社的修订版教材，还是先学拼音，后学识字。政治：小学一年级学生使用的教材有两个版本，小学一年级和初一的政治教材不再叫思想品德，改名为道德与法治。历史：初一新生使用华师大版教材。历史教材最大的变化是不再按科技、思想、文化等专题进行内容设置，而是以时间为主线，按照历史发展的时间顺序进行设置。关于部编版，你知道多少？为什么要改版？跟小编一起来了解下吧！一新教材的五个变化一、入学以后先学一部分常用字，再开始学拼音。汉字是生活中经常碰到的，但拼音作为一个符号，在孩子们的生活中接触、使用都很少，教学顺序换一换，其实是更关注孩子们的需求了。先学一部分常用常见字，就是把孩子的生活、经历融入到学习中。二、第一册识字量减少，由400字减少到300字。第一单元先学40个常用字，比如“地”字，对孩子来说并不陌生，在童话书、绘本里可以看到，电视新闻里也有。而在以前，课文选用的一些结构简单的独体字，比如“叉”字，结构比较简单，但日常生活中用得不算多。新教材中，增大了常用常见字的比重，减少了一些和孩子生活联系不太紧密的汉字。三、新增“快乐阅读吧”栏目，引导学生开展课外阅读。教材第一单元的入学教育中，有一幅图是孩子们一起讨论西游记等故事，看得出来，语文学习越来越重视孩子的阅读表达，通过读故事、演故事、看故事等，提升阅读能力。入学教育中第一次提出阅读教育，把阅读习惯提升到和识字、写字同等重要的地位。四、新增“和大人一起读”栏目，激发学生的阅读兴趣，拓展课外阅读。有家长担心会不会增加家长负担，其实这个“大人”包含很多意思，可以是老师、爸妈、爷爷、奶奶、外公、外婆等，也可以是邻居家的小姐姐等。每个人讲述一个故事，表达是不一样的，有人比较精炼，有人比较口语化，儿童听到的故事不同，就会形成不同的语文素养。五、语文园地里，新增一个“书写提示”的栏目。写字是有规律的，一部分字有自己的写法，笔顺都有自己的规则，新教材要求写字的时候，就要了解一些字的写法。现在信息技术发展很快，孩子并不是只会打字就可以，写字也不能弱化。二为什么要先识字后学拼音？一位语文教研员说，孩子学语文是母语教育，他们在生活中已经认了很多字了，一年级的识字课可以和他们之前的生活有机结合起来。原先先拼音后识字，很多孩子觉得枯燥，学的时候感受不到拼音的用处。如果先接触汉字，小朋友在学拼音的过程中会觉得拼音是有用的，学好拼音是为了认识更多的汉字。还有一位小学语文老师说：“我刚刚教完一年级语文，先学拼音再识字，刚进校门的孩子上来就学，压力会比较大，很多孩子有挫败感，家长甚至很焦急。现在让一年级的孩子们先认简单的字，可以让刚入学的孩子们感受到学习的快乐，消除他们害怕甚至恐惧心理。我看了一下网上的新教材，字都比较简单，很多小朋友都认识。”Q & A