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物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展 戰(zhàn)略 規(guī)劃 —— 工業(yè)領域 —— 中國科學院沈陽自動化研究所 工業(yè)信息學實驗室 朱云龍 主任 /博導 02423970141 010－ 3－ 23 2 目 錄 六、下一階段工作安排 五、典型示范應用 四、共性關鍵技術(shù) 三、典型工業(yè)領域應用需求 二、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 一、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)領域 /工業(yè)化的關系 3 從工業(yè)本身看工業(yè)化 ?工業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)體系和工業(yè)能力之間的關系如同浮游在海面上的冰山，人們所能看到的耀眼奪目的工業(yè)產(chǎn)品如同深埋在海面之下的巨大冰基，而冰基所蘊含的巨大浮力就是工業(yè)能力。若需要冰山越突出顯赫，必然需要冰基越博大雄厚。 ?工業(yè)體系和工業(yè)能力決定了工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有強大的工業(yè)能力和整體素質(zhì)，生產(chǎn)什么產(chǎn)品都可以。像福特、寶馬、三菱等公司在二戰(zhàn)時期生產(chǎn)飛機、坦克、艦船等武器。 一、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)領域 /工業(yè)化的關系 4 從工業(yè)本身看工業(yè)化 70萬 工業(yè)產(chǎn)品 大型石化裝備 350km/ 工業(yè)裝備是工業(yè)體系的基石 ?工業(yè)裝備是一直處于工業(yè)體系的中心，為工業(yè)化提供關鍵支撐。工作母機、重大設備和成套裝備等工業(yè)裝備的技術(shù)水平很大程度上決定了工業(yè)體系所具有的工業(yè)能力和整體素質(zhì)，體現(xiàn)了工業(yè)化的進程和高度，使得機械化、規(guī)模化、自動化、智能化等工業(yè)化的特征能夠?qū)崿F(xiàn)。 ?新裝備是核心：既包括工作母機、重大設備、成套裝備等硬裝備，也包括支撐設計、制造、管理環(huán)節(jié)的一體化軟件系統(tǒng)等看不見的軟裝備。 6 新型工業(yè)化 ?新技術(shù)是基礎：以傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)為基礎，充分融合以信息技術(shù)為代表，涵蓋各種學科領域最新成果的高新技術(shù)，形成系統(tǒng)性、工程性、綜合性的先進工業(yè)技術(shù)。 ?新裝備是核心：既包括工作母機、重大設備、成套裝備等硬裝備，也包括支撐設計、制造、管理環(huán)節(jié)的一體化軟件系統(tǒng)等看不見的軟裝備。 ?新能力是關鍵：既包括裝備、技術(shù)、質(zhì)量等構(gòu)成的硬能力，也含有產(chǎn)品創(chuàng)新、資源獲取、組織管理等軟能力。 ?新產(chǎn)品是體現(xiàn)：生產(chǎn)出以信息技術(shù)為代表的高技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高、資源消耗低的新產(chǎn)品。 7 物聯(lián)網(wǎng)應用加快新型工業(yè)化進程 信息技術(shù)是新型工業(yè)化的核心要素之一。作為倍增器的物聯(lián)網(wǎng)不是簡單的應用，需要融合滲透到工業(yè)化要素之中。 我們認為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是在新型工業(yè)化進程中，逐步使用信息、信息技術(shù)與傳感技術(shù)，使之滲透到工業(yè)領域相關環(huán)節(jié)（工業(yè)環(huán)節(jié)、工業(yè)裝備、工業(yè)活動、工業(yè)產(chǎn)品）之中，大幅提升工業(yè)素質(zhì)和工業(yè)能力的過程。 8 傳感技術(shù)＋ 制造裝備技術(shù)能力的提升 制造 裝備 制造 系統(tǒng) 企業(yè) 管理 業(yè) 業(yè)應用軟件： 設備的互聯(lián)互通、制造過程的狀態(tài)檢測、物流的實時監(jiān)控等 ，對制造環(huán)境的感知能力得到極大的提升，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量取得突破性的應用。 智能 裝備 感知 制造 系統(tǒng) 實時 企業(yè) 管理 物聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng) 9 目 錄 五、下一階段工作安排 四、典型示范應用 三、共性關鍵技術(shù) 二、典型工業(yè)領域應用需求 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 10 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的普遍意義 （ 1） 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將推動工業(yè)信息化進入新階段 ： ?泛在網(wǎng)絡 +傳感器 +智能計算 → 泛在感知信息化（感知、智能特征）； ?以泛在網(wǎng)絡為基礎、以泛在感知為核心、以泛在服務為目的、以泛在智能拓展和提升為目標； ?基于物聯(lián)網(wǎng)的新一代信息化制造和自動化技術(shù)（ u- 11 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的普遍意義 （ 2）變革工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理模式： ?人機和諧智能制造系統(tǒng)發(fā)展的新歷史階段 ?企業(yè)與客戶、市場的聯(lián)系更為密切； ?管理的扁平化； ?生產(chǎn)組織柔性化； ?支持先進制造的 5 大功能系統(tǒng)方面將會發(fā)生新的變化 ?制造裝備、制造系統(tǒng) 、裝備智能化系統(tǒng) 、企業(yè)管理信息系統(tǒng) 、電子商務系統(tǒng)。 12 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的普遍意義 （ 3）為工業(yè)生產(chǎn)過程管理控制提供技術(shù)支撐： ?制造資源的實時跟蹤與定位； ?綜合生產(chǎn)狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測； ?實現(xiàn)管理的協(xié)同化、精益化與質(zhì)量可追溯性； ?實現(xiàn)管理與控制過程的智能決策。 13 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的普遍意義 （ 4） 提升制造業(yè)供應鏈一體化運營能力 ： ?促進供應鏈智能化、一體化體系的形成，實現(xiàn)協(xié)同運作 ； ?實現(xiàn)供應鏈運作過程的透明化、集成化，提升全程服務水平 ； ?提供產(chǎn)品全生命周期管理與追溯、促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展 ； 14 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的普遍意義 （ 5） 滿足我國低碳工業(yè)發(fā)展的迫切要求 ： ?美國能源部（ 2004年發(fā)布的“未來工業(yè)計劃”（ 指出：基于低成本無線技術(shù)的新一代測控系統(tǒng)是實現(xiàn)到2020年美國工業(yè)整體能耗降低 5％目標的主要手段 ； ?美國總統(tǒng)科技顧問委員會在“面向 21世紀的聯(lián)邦能源研究與發(fā)展規(guī)劃”中指出：低成本無線技術(shù)的廣泛應用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高 10％，并使排放和污染降低 25％。 ； 15 企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)：實時企業(yè)的基礎設施 經(jīng)銷 數(shù)據(jù)中心 (后臺 ) 分枝 客戶 供應商 制造 運送 呼叫中心 售商 金融 預測 企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)中心 （后臺） 分支 經(jīng)銷 客戶 供應商 制造 運送 呼叫中心 售商 金融 預測 理想的靈活系統(tǒng) 嚴格的現(xiàn)實性 16 1998 2008 2013 2003 實時企業(yè) 不連貫的企業(yè) 通過 消息為導向的中間件 商務活動監(jiān)視 商務流程管理 門戶和應用平臺套件 基于部件的應用服務器 集成（ 商務流程融合 轉(zhuǎn)變 復雜事件管理 物聯(lián)網(wǎng)：改變了企業(yè)的 17 物聯(lián)網(wǎng) :制造模式的轉(zhuǎn)變 2003 2007 2009 2005 應用迷宮 廣泛采用面向服務體系結(jié)構(gòu)的應用軟件 大量流程創(chuàng)新 早期面向服務體系結(jié)構(gòu)，標準和應用開發(fā)工具 面向服務體系結(jié)構(gòu)標準，模式的廣泛集成 早期融合應用 (內(nèi)部和廠商 ) 將面向服務體系結(jié)構(gòu)完整集成到體系結(jié)構(gòu)當中 類型 A 類型 B 類型 C 廣泛采用融合應用軟件 采用高峰： 下一代應用，體系結(jié)構(gòu)和流程 流程執(zhí)行和價值 商務靈活性 18 目 錄 五、下一階段工作安排 四、典型示范應用 三、共性關鍵技術(shù) 二、典型工業(yè)領域應用需求 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 19 二、典型工業(yè)領域應用需求 （ 1）冶金工業(yè)： ?能源管理：針對冶金生產(chǎn)過程中處于運動、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的高能耗設備，以及多測點、多變量的能源監(jiān)測 ； ?測控系統(tǒng) ：為降低能耗、物耗，提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量，生產(chǎn)過程需采集大量的過程參數(shù)、設備參數(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù) ； ?設備維護 ：存在提高故障診斷的及時性，降低附加診斷設備安裝成本和難度等需求。 20 二、典型工業(yè)領域應用需求 （ 2）石化工業(yè)： ?油氣勘探：新型無線遙測地震儀開發(fā)； ?鉆井現(xiàn)場：設備眾多、流動性大、生產(chǎn)危險性大 ，難于布線、成本高，而且可靠性較差，不易維護； ?管道輸送：傳統(tǒng)的管道監(jiān)測方法采用有線方式連接，成本高、易損壞； ?煉油化工：存在大量的 場儀表和執(zhí)行裝置，成本高、布線困難，且很多信息不能實時監(jiān)測； ?儲存運輸：針對運輸工具的追蹤監(jiān)測 、大型儲備庫儲罐檢測（液位、壓力、溫度、可燃氣體濃度等參數(shù) ）。 21 二、典型工業(yè)領域應用需求 （ 3）汽車制造： ?零部件庫存：面向 ?生產(chǎn)線控制系統(tǒng)：需滿足沖壓、焊裝、涂裝和總裝等過程的檢測與控制； ?設備監(jiān)測：裝配過程中機械、液壓或電氣故障的在線診斷與監(jiān)測； ?物流跟蹤：滿足大批量并線生產(chǎn)過程的客戶化定制需求。 22 二、典型工業(yè)領域應用需求 （ 4）制造業(yè)供應鏈： ?采購 → 生產(chǎn) → 配送 → 銷售 → 服務 → 回收； ?智能化采購 ?智能化資產(chǎn)管理 ?智能化庫存管理 ?智能化銷售管理 ?產(chǎn)品全生命周期維護 ?產(chǎn)品回收 /再利用（逆向物流） 23 目 錄 五、下一階段工作安排 四、典型示范應用 三、共性關鍵技術(shù) 二、典型工業(yè)領域應用需求 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 24 三、共性關鍵技術(shù) （ 1）新型傳感器與傳感裝置 ： ?無線傳感技術(shù)與系統(tǒng)的微型化技術(shù) ?智能無線傳感技術(shù) ?能量獲取技術(shù) （ 2）工業(yè)無線網(wǎng)絡技術(shù)： ?通信與組網(wǎng)技術(shù) ?基礎服務與網(wǎng)絡管理技術(shù) ?網(wǎng)絡規(guī)劃與部署技術(shù) 25 三、共性關鍵技術(shù) （ 3）工業(yè)感知信息智能處理與知識挖掘： ?基礎理論與共性技術(shù) ?綜合性感知信息處理技術(shù) ?跨模態(tài)、跨尺度感知信息融合設計、運行理論與優(yōu)化技術(shù) ?基于感知數(shù)據(jù)的工業(yè)過程建模、控制、優(yōu)化技術(shù) ?基于感知和知識挖掘的健康診斷與預測維護 技術(shù) ?跨時空復雜事件語義建模技術(shù) ?軟件平臺 ?基于感知數(shù)據(jù)的語義中間件平臺 ?基于感知數(shù)據(jù)的智能信息處理平臺 ?工業(yè)集成服務代理總線技術(shù) ?基于感知數(shù)據(jù)的知識挖掘軟件平臺 ?工業(yè)情境感知中間件等 26 目標：基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)感知環(huán)境與 實時企業(yè)信息服務平臺 設備狀態(tài)信息 物流信息 工藝質(zhì)量信息 環(huán)境信息 27 原油 常減壓裝置 氣分 重整 堿洗（ 1） 尿脫 堿洗（ 2） 催化 糠醛精制 丙脫 焦化 重催 氧瀝 減粘 聚丙稀 5 撥頭油 三苯 溶劑油 航煤 液臘 柴油 汽油 柴油 組分油 石蠟 蠟下油 輕脫油 重脫油 瀝青 汽油 柴油 重油 焦炭 汽油 柴油 瀝青 燃油 2?1?3?4?5?6?7?8?9?10?11?1?2?液化氣 汽油 常一 常三 常四 減一 減二 減三 減四 減渣 5?6?7?8?9?3?4?常二 原油 原油 原油的物性 作業(yè)參數(shù) 產(chǎn)品 /副產(chǎn)品組分、產(chǎn)量 外界環(huán)境 儲罐狀態(tài) 能耗、排放量 狀態(tài)關聯(lián)與變化趨勢 目標：實現(xiàn)工業(yè)過程綜合實時監(jiān)控 28 三、共性關鍵技術(shù) （ 4）智能供應鏈管理技術(shù)： ?供應鏈網(wǎng)絡感知與事件處理技術(shù) ?供應鏈定位與可視化管理技術(shù) ?供應鏈網(wǎng)絡協(xié)同運作技術(shù)等 （ 5）物聯(lián)網(wǎng)信息服務技術(shù)： ?編碼解析服務 ?檢索與跟蹤服務 ?物品信息服務 ?目錄服務 ?信息分發(fā)服務 制 造 商工 廠信 息 庫信 息 庫信 息 庫信 息 庫制 造 商 配 送 中 心零 售 商 店零 售 配 送 中 心29 移動設備 碼 讀寫器 倉庫 印機 港口 物流 復雜事件探測 任務提交 云計算平臺 復雜模式庫 事件存儲庫 規(guī)則數(shù)據(jù)庫 物聯(lián)網(wǎng) 息服務器 對象命名服務器 數(shù)據(jù)中心 目標：面向制造業(yè)供應鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息服務平臺 30 三、共性關鍵技術(shù) （ 6）制造業(yè)生產(chǎn)物流管理監(jiān)控： ?物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下物流管理應用模式和應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) ?面向制造過程的在制品狀態(tài)分析 ?在制品的質(zhì)量跟蹤與追溯 ?生產(chǎn)物流實時管理與協(xié)同優(yōu)化策略 ?物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及與控制系統(tǒng)集成 等 31 ? 信息系統(tǒng)向底層自動化擴展 ? 精確的物流定位 ? 彌合計劃與執(zhí)行的間隙 ? 生產(chǎn)組織的柔性、實時性 ? 庫存控制與批量制造觀念 目標：感知制造與精益生產(chǎn)系統(tǒng) 32 目 錄 五、下一階段工作安排 四、典型示范應用 三、共性關鍵技術(shù) 二、典型工業(yè)領域應用需求 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 33 四、典型示范應用 （ 1）在冶金流程行業(yè)中的示范應用： ?電機能耗監(jiān)測 ?連續(xù)煺火爐監(jiān)測系統(tǒng) ?高爐爐壁溫度與氣體排放監(jiān)測 ?惡劣環(huán)境下運動旋轉(zhuǎn)設備監(jiān)測 （活套、天車、軋機 ） 34 四、典型示范應用 （ 2）在石化行業(yè)中的示范應用： ?油田地面生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)（抽油井系統(tǒng) 、注水系統(tǒng) 和集輸系統(tǒng)等） ?井下生產(chǎn)控制系統(tǒng)（高壓、高溫和腐蝕性環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與傳輸） ?化工廠排放監(jiān)測 ?管道腐蝕監(jiān)測 ?油氣管道自動巡檢 35 四、典型示范應用 （ 3）在汽車制造工業(yè)中的示范應用 ： ?基于 ?汽車儀表盤裝配 ?設備故障診斷與預警 ?在制品狀態(tài)監(jiān)測與追溯 ? ?基于物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品全生命周期管理 36 目 錄 五、下一階段工作安排 四、典型示范應用 三、共性關鍵技術(shù) 二、典型工業(yè)領域應用需求 一、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域普遍意義 37 五、下一階段工作安排 （ 1）完成典型行業(yè)調(diào)研： ?鋼鐵冶金 ?石化勘探 ?裝備制造 （ 2）完成需求報告撰寫： 針對過程監(jiān)控、制造資源管理、生產(chǎn)組織、節(jié)能減碳、供應鏈管理、產(chǎn)品全生命周期管理等方面需求與應用模式探索； （ 3）開展面向工業(yè)領域的共性關鍵技術(shù)分析： 感知、傳輸、處理等方面； （ 4）開展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關戰(zhàn)略新型產(chǎn)業(yè)分析： 新型裝置、傳感器、儀表、芯片、中間件； 謝 謝！