浅谈物联网与制造业信息化建设

浅谈物联网与制造业信息化1、制造业信息化1.1制造业信息化的重要性在市场竞争日益激烈的今天，伴随着计算机、互联网、物联网等技术的高速发展，信息化已成为当代企业获取竞争优势不可或缺的途径之一。各种企业不论所处地域、所处行业、规模大小，都无一例外的处在信息化总体进程当中。目前，中国的信息化总体水平仍处于发展中的初中级阶段，而制造业信息化的发展仍路途遥远，任务艰巨。1.2制造业信息化的现状中国制造业经过这些年的信息化发展，已经由初期的MIS、CAD/CAM到MRP/ERP，从CIMS、SCM到CRM、PLM，初步达到一定的规模。然而，总的来讲，制造业的信息化相对于其它行业来讲，发展还是有一定的差距。例如，信息孤岛问题在制造业中还普遍存在。相比来讲，电信、石油、金融等行业在信息化方面走的比较快。很多系统都被整合到了一起，提供统一的门户给各级使用部门，甚至是客户和合作方，实现了信息在企业内部的有效共享。另外一个在制造业中普遍存在的问题是各类资源的精细化管理问题。例如，生产设备和IT设备的管理，很多企业还停留在很原始的管理层面上。随着国家对制造业信息化的不断重视，企业领导也意识到了信息化的重要性和紧迫感。如何迅速提升制造业信息化发展的水平，已经成为制造行业的一个首要任务。2、物联网与制造业信息化2.1物联网概述物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999提出的，它的一般定义是：把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了(ITU互联网报告2005:物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。2.2物联网与制造业信息化的关系贝叶思咨询认为物联网的概念其实并不新鲜，但是物联网在全球的发展将最终有助于打通信息化的最后一关，使移动信息化更加通畅。从信息化的角度而言，物联网扩展了传统的企业信息化、延伸了传统的互联网络，将让移动信息化变得更加完美。有专家认为，物联网的本质是深度的信息化。由于制造业是一个比较特殊的行业，一方面，它需要大量的人员和生产设备来支撑其生产；另一方面，它会生产出许多实实在在的产品。因此，物联网的应用对于制造业的信息化显得更加有意义。专家认为，物联网的发展将极大的促进制造业信息化的发展。举例来讲，利用物联网技术，制造企业可以给每一个人员配备一个RFID电子标签。通过安装在工厂内部各处的RFID读取设备，就可以实现对人员的自动识别和位置定位。同样的方法也可以应用到企业的产品上。这样，每一个产品就有了一个属于自己的“身份证号码”。通过分布在各个流通环节的RFID读取设备，就能随时了解该产品所处的位置，使制造企业对自己产品的行踪了如指掌。再有，对于一些智能设备产品，如家电，制造企业可以内置物联网连接功能，使该产品能够通过某种方式直接连接到互联网中，从而实现对该产品的实时状态监控和远程维护。3、物联网在制造业信息化中的应用3.1案例分析物联网的发展将会极大地促进各行业的信息化进程，其所适用的范围非常之广泛。这里以制造企业的一个最基本要素——工厂，来阐述物联网是如何提升制造业信息化的。例如某汽车制造企业有若干条焊接生产线，具体到焊接设备则可能有上千台。传统对人员与设备的管理需要耗费大量的人力物力，而且往往不能及时的发现问题，直接或间接地降低了企业的生产效率，对企业在市场上的竞争力带来了负面影响。据此，可以利用物联网的概念和技术来设计一个未来的智能化工厂，它不仅能够有效的解决前面提到的诸多问题，而且能够极大的提高制造企业的信息化程度。3.2智能工厂的实现图1是智能工厂的一个简要概述图。这是一个物联网应用的典型示意图，主要分两部分。下半部分是物联网的范畴，通过传感器技术、无线网络通信技术、GPS定位技术等，将生产设备、工厂人员、生产车辆、物流车辆、外来人员、外来车辆等连接到互联网中。在上半部分中，制造企业借助于云计算、宽带接人等技术，将这个智能工厂的核心管理功能(智能工厂监管平台)部署在云端。这个监管平台是制造企业的统一门户。企业人员、客户、合作伙伴等通过各种互联网接入方式访问这个统一的门户，以获取相应的服务。例如，设备提供商可以通过制造企业的智能工厂监管平台实现对其设备的远程监测、升级和故障修复；企业管理人员可以通过基于Web的友好界面实现对企业人员、设备等的实时监控和管理。同时，工厂内部各种信息可以得到很好的共享。需要说明的一点是，图1只是画出了一个工厂。实际上，智能工厂监管平台具有连接多个工厂的能力，从而实现虚拟工厂的概念。通过对多个工厂的统一管理，能够实现有效的信息共享和资源调配，从而为制造企业提供强有力的市场竞争力。3.2.1人员和生产设备的实时管理利用RFID技术、ZigBee无线网络通信技术、GPS定位技术等，在工厂内部架设无线传感网络，实现对人员及生产设备的实时信息获取及定位。这些信息包括：(1)静态信息：人员的基本信息，设备的基本信息等。(2)动态信息：人员的活动信息，设备的工作状态信息，设备的维护信息，人员和设备的位置信息等。同时，利用这些信息，可以实现对人员和设备的实时管理。例如，一旦发现设备出现异常，立即通过短信或电话的方式通知距离最近的人员前来处理。在图2中，所有的设备都集成了ZigBee无线通信功能，所有的人员和车辆也都配备了ZigBee无线通信设备。同时，在厂区布置若干ZigBee无线中继设备，使得整个厂区都被ZigBee信号覆盖。这样，所有设备、人员、车辆的各种信息都可以通过ZigBee无线网络汇总到控制室。利用ZigBee技术的定位功能，同样可以实现对所有设备、人员、车辆的定位。对于行驶在外面的车辆，可以利用GPS功能进行定位，并利用电信网络进行信息的采集。所有这些信息最终都会汇集到图l中的智能工厂监管平台。3.2.2工厂的环境信息检测制造业的环保是一个非常重要的指标。利用各种传感器技术和ZigBee无线网络通信技术，可以实现对工厂范围内的环境信息的实时采集，如：温湿度、风速、水质、用电量、有害气体等。这些信息汇总到智能工厂监管平台，有利于管理人员对工厂环境进行实时的监控。根据温湿度信息，还可以自动控制空调设备，从而实现节能减排，降低耗能。这对于焊接生产中的环保有重要的现实意义和应用前景。在图2中的一些无线设备中可以加装环境信息的监控功能，从而实现对各种环境信息的采集和汇总。3.2.3生产设备的远程维护对于制造企业来讲，一旦生产设备出现故障，将会极大地影响工厂生产。利用物联网技术，将所有生产设备连接到互联网中的智能工厂监管平台。设备提供商通过专门的接人点，能够实时监控设备的运行情况，并能够对可能出现的问题第一时间进行处理。这样，既能够降低生产设备的故障概率，又能够降低设备维护的时间和成本，对制造企业和设备提供商都有很大的好处。目前，很多焊接行业的生产设备都具有一定的智能性，由微处理器进行各种控制。通过集成各种无线或有线通信技术，可以使这些生产设备具有连接互联网的功能，也就是连接物联网的能力。所以，只要配备相应的软件模块支持，就可以实现对生产设备的远程维护功能。3.2.4产品的远程保修服务对于制造企业来讲，产品的后期维护是很重要的一个环节。通过在产品中内置物联网连接功能，使得维修人员能够远程连接已经销售出去的产品，并实施定期远程检测和必要的维修服务，从而降低了维修成本和对客户的影响。另外，通过对设备的远程软件升级，也可以很容易的修复设备出厂时带有的问题，使维护成本降到最低。3.2.5其它功能基于这样一个物联网应用架构，制造企业可以实现很多功能的提升。例如，外来人员和车辆的实时定位管理，产品订单的自动分配，生产资料的自动出入库管理等等。这也是物联网技术带给制造业信息化的诸多亮点，相信会有越来越多的物联网技术会被应用到制造业的信息化当中去。4、结论物联网的发展将对各行各业的信息化起到极大的促进作用。对于制造业来讲，更是一次难得的机遇，同时也是一个极大的挑战。简言之，国内物联网的发展包括四个重点：动作快、起步高、走得稳、视野广。因此，借助于物联网的发展，相信包括焊接在内的制造业的信息化进程将会出现一个很大的提升。