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1、工 业 物 联 网 在 智 能 制 造 中 的 应 用,目录,能效&设备管理-智能工厂工业物联网实践,01,03,智能制造系统架构与工业物联网,案例,04,智能制造系统架构 国家智能制造标准体系建设指南,工业4.0 与 中国制造2025，异曲同工； 工业4.0 的三个集成： 纵向整合； 横向整合 端到端整合 中国制造2025系统架构三维度： 系统层级，企业内信息集成 生命周期，企业间信息集成； 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,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,
2、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/工业4.0的数字化工厂架构,中国制造2025的企业内信息集成系统层级,企业信息化系统 IT,工厂或车间的工业环境 OT,“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： 位于智能制造系统架构生命周期的所有环节； 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； 工业物联网实现了 OT与IT 的融合的基础。,互联互通,Enterprise (Internet Protocol),Industria
3、l Network (Industrial protocols),企业信息化系统 / IT,工厂或车间的工业环境 / OT,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 OT,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,PLC
4、,DCS,HMI,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,CRM,PLM,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
5、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,数据采集,数据传输,数 据 计 算,工业物联网 采、传、算 技术架构,工厂 Intranet Factory,PDA,RFID,LoRA,Camera,HMI,PLC,LoRA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
6、厂数据中心 Factory Data Center,集团数据中心 Group Data Center,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 Network,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,01,03,智能制造系统架构与工业物联网,案例,04,传：低功耗传广域无线传输方案 采：配套仪表与模组 算：能效管理与设备管理方案,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
7、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,Portal,Agent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： 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； 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； 场景3：传感回传场景
8、 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,广域无线,802.11af/ah,LTE-M,有线通信协议：,GEM,Ethernet,无线通信协议：,各种物联网无线协议特征对比 LoRA 的优势,物联网主要无线标准协议对比,10m,100m,1km,10km,100km,100bps,10Kbps,100Kbps,1Mbps,10Mbps,100Mbps,1Gbps,Blueteeth,Zigbee,WiFi 802.11ac,Sigfox,2G GPRS,NB-IoT,Weightless,LoRaWAN,802.11ah,功耗增
9、加,LTE-M,3G,4G 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）,RS232/485,Zigbee,LoRaWAN,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
10、,智能工厂工业物联网最佳实践,01,03,智能制造系统架构与工业物联网,案例,04,传：低功耗传广域无线传输方案 采：配套仪表与模组 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,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。 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。 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 LoRA 的各种表计：,目录,智能工厂工业物联网最佳实践,01,03,智能制造系统架构与工业物联网,案例,04,传
11、：低功耗传广域无线传输方案 采：配套仪表与模组 算：能耗&设备管理系统,能源管理与智能制造体系,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,物联网能耗&设备管理系统的架构,数据库服务器,工程师站,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）,Internet,LoRa 模组表计,物联网能源管理系统的主要功能简介,1,2,3,4,5,6,7,大数据技术的应用 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
12、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
13、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,01,03,智能制造系统架构与工业物联网,案例,04,能耗管理实践案例-微电子企业FMCS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
14、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：经常性利润增加35%,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：经常性利润增加35%,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：维保费用和人工费可实现10%程度削減,SAMPLE,功能,Q & A,
