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      分析物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0中的運用

      2018-05-06 09:56霍冬華
      科技傳播 2018年7期
      關(guān)鍵詞:聯(lián)網(wǎng)工業(yè)利用

      霍冬華

      摘 要 信息技術(shù)研究不斷深化,應(yīng)用的范圍在不斷擴(kuò)大,在此基礎(chǔ)上,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展和延伸,實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)價值更為充分的發(fā)揮。工業(yè)在技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了進(jìn)一步的發(fā)展,由此邁入了全新的階段。工業(yè)4.0是德國政府確定的未來發(fā)展項目之一,被譽(yù)為第四次工業(yè)革命,是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),目的是實現(xiàn)工業(yè)發(fā)展的智能化和數(shù)據(jù)化。從工業(yè)4.0的具體分析來看,物聯(lián)網(wǎng)在其中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用,分析其具體的應(yīng)用,可以為物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)發(fā)展中的具體實踐提供指導(dǎo),文章就物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0當(dāng)中的運用做具體分析,以供參考。

      關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng);工業(yè)4.0;運用

      中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2018)208-0085-04

      工業(yè)發(fā)展對于社會的進(jìn)步和發(fā)展有著重要的意義,所以積極的利用技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)進(jìn)步現(xiàn)實意義顯著。從具體的分析來看,第一次工業(yè)革命利用蒸汽動力實現(xiàn)了社會生產(chǎn)力的大發(fā)展,由此將世界帶入了工業(yè)化社會的當(dāng)中[ 1 ]。第二次工業(yè)革命以電力為基礎(chǔ)實現(xiàn)了社會生產(chǎn)力的進(jìn)一步提升,使世界進(jìn)入了電氣化文明當(dāng)中。第三次科技革命以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)了工業(yè)發(fā)展和社會的智能化、自動化,明顯提高了社會生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。現(xiàn)如今,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用使得工業(yè)趨向于智能化和高效化,所以說其可以稱之為第四次工業(yè)革命[ 2 ]。由上述的分析來看,每一次的工業(yè)革命都會有技術(shù)的進(jìn)步和提升,工業(yè)4.0作為第四次工業(yè)革命,其代表性的技術(shù)便是物聯(lián)網(wǎng)。分析物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0當(dāng)中的運用,這不僅可以更加深入地認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),更可以對工業(yè)4.0做全面性的認(rèn)識和分析。

      1 基本概念的分析

      1.1 物聯(lián)網(wǎng)

      物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。其英文名稱是:“Internet of things(IoT)”。顧名思義物聯(lián)網(wǎng)也是互聯(lián)網(wǎng),只不過其實現(xiàn)的是物物的相連。就物聯(lián)網(wǎng)的具體分析來看,其包涵兩層含義[3],第一是互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心,物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展和壯大的,即物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍上的延伸。第二是物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)的利用延伸擴(kuò)展到了任何產(chǎn)品之間,也就是說物物之間也能夠進(jìn)行信息交換和交流。從物聯(lián)網(wǎng)的具體利用來看,其使用的技術(shù)較為多樣,其中包含了智能感知和識別技術(shù)、普適計算等通信感知技術(shù)。正是因為物聯(lián)網(wǎng)的利用實現(xiàn)了社會生產(chǎn)的大進(jìn)步,因此也被稱之為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展,與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò),不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。因此,應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心,以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。圖1是物聯(lián)網(wǎng)的基本體系結(jié)構(gòu)。

      從目前的具體分析來看,對物聯(lián)網(wǎng)的研究在不斷的加深,物聯(lián)網(wǎng)在社會生活的應(yīng)用也在不斷的拓展。現(xiàn)階段,物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn),物品傳遞以及其他領(lǐng)域已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用,這種應(yīng)用提升了物品信息掌握的準(zhǔn)確性,工業(yè)生產(chǎn)的智能化程度明顯的提高,生產(chǎn)效率和質(zhì)量都在不斷的提升[4]。從具體的總結(jié)來看,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中信息追蹤的準(zhǔn)確性,有效降低了工業(yè)生產(chǎn)的成本。

      1.2 工業(yè)4.0

      工業(yè)4.0是由德國政府《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項目之一。從該項目的具體發(fā)展來看,其由德國聯(lián)邦教育局以及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部共同支持,總投資達(dá)到了2億歐元。從具體的目的來看,該項目的建設(shè)主要是要提升制造業(yè)的整體智能水平,從而構(gòu)建起具有較強(qiáng)適應(yīng)性和資源利用率的商業(yè)伙伴。分析該項目發(fā)現(xiàn),項目的實施與技術(shù)利用有著不可分割的關(guān)系,而其中利用的核心技術(shù)便是網(wǎng)絡(luò)實體系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)?;谠擁椖繉I(yè)的智能化改變,所以其又被稱之為第四次工業(yè)革命,工業(yè)4.0的概念由此而來。簡單來講,該項目的實施通過信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)的結(jié)合實現(xiàn)了制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型[5]。

      就當(dāng)前的具體分析來看,工業(yè)4.0在不斷發(fā)展的過程中已經(jīng)步入了中德合作的新時代,目前,中德雙方簽署了《中德合作行動綱要》,這份合作綱要中有關(guān)工業(yè)4.0的內(nèi)容一共涉及四條,其中有一條明確指出工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化也就是“工業(yè)4.0”的發(fā)展會全面的促進(jìn)中德經(jīng)濟(jì)向前推進(jìn)。從目前的工業(yè)4.0具體分析發(fā)現(xiàn)其具有3個主題[6],其一是進(jìn)行“智能工廠”的建設(shè),即實現(xiàn)生產(chǎn)化過程和系統(tǒng)的智能化發(fā)展。其二是“智能生產(chǎn)”,即在整個制造業(yè)的生產(chǎn)過程中,將行業(yè)資源進(jìn)行全面的整合,從而使行業(yè)中的企業(yè)同時成為行業(yè)發(fā)展的參與者和受益者。其三是“智能物流”,所謂的智能物流主要指的是通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)實現(xiàn)資源的整合,從而使得物流的供應(yīng)效率實現(xiàn)較大提升,從而加快企業(yè)獲得物流支持的匹配速度。

      2 物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0當(dāng)中的應(yīng)用

      從上文的具體分析來看,工業(yè)4.0的實現(xiàn)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的,所以分析工業(yè)4.0的發(fā)展會發(fā)現(xiàn)處處都是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的影子。就現(xiàn)階段的實踐總結(jié)分析來看,工業(yè)4.0當(dāng)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要體現(xiàn)在五個方面,以下便是工業(yè)4.0當(dāng)中物聯(lián)網(wǎng)具體應(yīng)用的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖和具體的分析[ 7 ]。

      2.1 生產(chǎn)設(shè)備的互聯(lián)

      從目前的具體分析來看,隨著自動化、智能化的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中的程序化特征會更加的顯著。在工業(yè)4.0不斷推進(jìn)的過程中,必然會有大量的終端控制設(shè)備以及數(shù)據(jù)終端程序進(jìn)入到生產(chǎn)的控制當(dāng)中實現(xiàn)對生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的控制。就目前的預(yù)測分析來看,到2025年左右,1 000億物理終端會在生產(chǎn)控制當(dāng)中進(jìn)行運用[8]。面對如此龐大的設(shè)備群,如何實現(xiàn)其有效的連接是目前研究的一個重點。從傳統(tǒng)的連接來看,物理纜線要實現(xiàn)如此大規(guī)模的物理終端連接,即使不進(jìn)行成本的考慮,僅僅是線路布設(shè)就困難重重,所以傳統(tǒng)的物理連接方式不適用于工業(yè)4.0的發(fā)展。

      物聯(lián)網(wǎng)行比于傳統(tǒng)的物理連接方式,其具有明顯的層次性特點,即在具體的利用中,利用物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)對復(fù)雜的布線做科學(xué)的設(shè)計,這樣,不僅布線的成本問題得到很好的解決,線路布設(shè)的繁瑣與復(fù)雜問題也得到了很好的解決。從現(xiàn)階段的分析來看,在生產(chǎn)設(shè)備的互聯(lián)當(dāng)中,主要使用的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)較為多樣,像WiFi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、UWB技術(shù)以及NFC技術(shù)等都是主要的利用技術(shù)[ 9 ]。通過這些技術(shù)的使用,當(dāng)有終端需要聯(lián)網(wǎng)的時候,企業(yè)只需要為終端安裝無線通信模塊,終端設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)即可以實現(xiàn)。

      2.2 物品識別的定位

      從工業(yè)4.0的具體發(fā)展來看,其突出的特點是實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化定制,而就此特點的實現(xiàn)來看,其需要企業(yè)對客戶的需求做全面的了解,對訂單的管理做全面性提升,對原材料的采購以及半成品和成本的具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)做跟蹤性的分析[10]。為了實現(xiàn)上述目標(biāo),對各個環(huán)節(jié)要進(jìn)行標(biāo)識,這樣,企業(yè)可以了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體環(huán)節(jié),從而對其生產(chǎn)的過程做控制和調(diào)節(jié)。舉個簡單的例子,在某產(chǎn)品的定制過程中,客戶突然有了時間提前的需要,此時,利用對各環(huán)節(jié)的標(biāo)識可以分析其實現(xiàn)的可能性,根據(jù)這種可能給予客戶準(zhǔn)確的回答會給客戶更加可靠的感覺。如果沒有做物品識別的定位,具體準(zhǔn)確的分析無法完成,對具體工作狀態(tài)的分析和評估會出現(xiàn)較大的差異。

      物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)物品識別的定位,還可以實現(xiàn)物品管理的定位。當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)出來進(jìn)入倉庫后,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對產(chǎn)品做二維碼等掃描,這樣,產(chǎn)品的具體信息可以體現(xiàn)在包裝標(biāo)簽上[ 1 1 ]。產(chǎn)品的入庫、儲存、出庫、配送等都在標(biāo)簽信息的基礎(chǔ)上實現(xiàn)識別和定位,產(chǎn)品的準(zhǔn)確物流信息、管理信息會反映到企業(yè)的整體系統(tǒng)當(dāng)中。綜合來講,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物品的識別并對其做定位分析,可以實現(xiàn)其管理的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

      2.3 智能物流

      在工業(yè)發(fā)展的過程中,物流建設(shè)是需要重視的一部分內(nèi)容,因為物流的投入對整個工業(yè)發(fā)展的成本控制有著重要的影響,所以積極的分析物流構(gòu)建的方式,實現(xiàn)其智能化發(fā)展意義重大。從物聯(lián)網(wǎng)的具體利用來看,其能夠?qū)崿F(xiàn)智能物流的發(fā)展,從而建設(shè)高效且低成本的物流鏈,進(jìn)而控制工業(yè)制造的成本。就智能物流中物聯(lián)網(wǎng)的利用來看,主要體現(xiàn)在以下3個方面[ 1 2 ]:

      第一是在供應(yīng)鏈管理方面,從工業(yè)4.0的未來發(fā)展來看,其生產(chǎn)商、銷售商、原料供應(yīng)商等會所定在一個相對封閉的系統(tǒng)當(dāng)中,在這個系統(tǒng)中,利用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品當(dāng)前狀態(tài)的獲取,這樣便于各個環(huán)節(jié)物品的供應(yīng)針對,從而提高供應(yīng)的準(zhǔn)確性。

      第二是物流智能配送中心方面。利用物流網(wǎng)技術(shù)將產(chǎn)品的具體電子信息以二維碼等方式貼于產(chǎn)品表面,通過對該貨物的實時追蹤和記錄,再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)管理信息系統(tǒng),這樣,貨物的出庫、盤點、配送等可以實現(xiàn)一體化。一體化的管理明顯的提升了物流配送的效率,其質(zhì)量也有了進(jìn)一步的提升。

      第三是可視化管理方面。在實際利用中,使用物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對車輛進(jìn)行監(jiān)控,這樣,車輛的位置和狀態(tài)信息可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)進(jìn)入到智能管理系統(tǒng)的當(dāng)中,用戶以及管理人員利用終端做登錄便可實現(xiàn)對具體物品信息的查詢和了解。簡言之,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用使得智能物流的發(fā)展更加的迅速。

      2.4 環(huán)境污染監(jiān)測

      從現(xiàn)階段的具體分析來看,綠色生產(chǎn)已經(jīng)成為了社會共識,所以在工業(yè)發(fā)展的過程中,推進(jìn)綠色工業(yè)的發(fā)展勢在必行。工業(yè)4.0作為未來發(fā)展的重要項目,綠色生產(chǎn)是必須要堅持的內(nèi)容,所以在具體的生產(chǎn)制造過程中,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)做好環(huán)境污染的檢測十分的必要。就目前的具體分析來看,在工業(yè)4.0的發(fā)展中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用對于環(huán)境污染檢測有兩方面的突出意義:

      第一是物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)污染數(shù)據(jù)的實時檢測。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的污染節(jié)點當(dāng)中進(jìn)行網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心的布置,可以及時的獲取監(jiān)控污染物的排放數(shù)據(jù),對比分析監(jiān)控指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)污染物的合格性??傊ㄟ^物聯(lián)網(wǎng)的利用,在工業(yè)制造中的環(huán)境污染監(jiān)控會更加的及時[13]。

      第二,物聯(lián)網(wǎng)的利用可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程污染口的關(guān)閉。從文中的分析可知物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的深化和延伸,所以互聯(lián)網(wǎng)具備的功能物聯(lián)網(wǎng)也同時具備。利用物聯(lián)網(wǎng)布設(shè)監(jiān)控區(qū)域和監(jiān)控中心,及時的獲取污染排放數(shù)據(jù),對比排放數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的差異性,針對與標(biāo)準(zhǔn)存在重大差異的污染排放點,利用物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制程序?qū)υ撆欧劈c做及時的關(guān)閉處理,這樣可以避免污染事故的突然發(fā)生。簡言之,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用不僅實現(xiàn)了污染檢測的遠(yuǎn)程監(jiān)控,而且實現(xiàn)了污染排放的遠(yuǎn)程控制,這會強(qiáng)化工業(yè)4.0發(fā)展中的綠色制造。再者,利用物聯(lián)網(wǎng),相關(guān)的環(huán)保部門以及相關(guān)的機(jī)構(gòu)在進(jìn)行環(huán)境評估和預(yù)測時會更具準(zhǔn)確性和效率性。

      2.5 智能工廠安全系統(tǒng)

      從目前的具體分析來看,在工業(yè)4.0的發(fā)展過程中,威脅其發(fā)展的重要問題是安全,所以必須要對工業(yè)4.0發(fā)展過程當(dāng)中的安全問題做具體的分析。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實現(xiàn)了工業(yè)4.0安全發(fā)展問題的解決,具體表現(xiàn)在兩個方面:

      其一是利用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)人員出入的控制。從具體的分析來看,在智能工廠當(dāng)中,出入企業(yè)的人員配置智能一卡通,人員在進(jìn)出的時候利用一卡通做鑒權(quán)認(rèn)證,這樣,外人的隨意進(jìn)入可以實現(xiàn)有效的避免。對于企業(yè)的核心區(qū)域,要進(jìn)入?yún)^(qū)域需要進(jìn)行二次授權(quán)和認(rèn)證,這樣,企業(yè)的安全可以實現(xiàn)層層保護(hù)。再者,利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng),同時在系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行圖像識別、人臉識別以及報警系統(tǒng)的設(shè)置,這樣,整個工廠的安全控制效果更加的突出。

      其二是利用終端接入控制進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的保護(hù)。就企業(yè)的具體運行來看,網(wǎng)絡(luò)安全對于企業(yè)的影響十分的重要,所以需要對網(wǎng)絡(luò)安全的控制做全面性的強(qiáng)化。在工廠的網(wǎng)絡(luò)利用中,要進(jìn)行終端接入,需要對接入終端做授權(quán)或者是物理地址的認(rèn)證,只有在認(rèn)證成功之后,網(wǎng)絡(luò)才能夠?qū)崿F(xiàn)接入,否則拒絕網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)入。通過這樣的網(wǎng)絡(luò)終端控制,非法終端的接入被有效的避免,網(wǎng)絡(luò)的安全問題得到有效的保證[14]。

      綜上所述,通過人員的進(jìn)出控制和終端的接入控制,智能工廠在具體的運行中表現(xiàn)出更強(qiáng)的安全特性,這可以有效解決工業(yè)4.0發(fā)展中的安全威脅。

      3 對于物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)4.0的建議和思考

      上文具體分析了物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)4.0,并對工業(yè)4.0發(fā)展過程中的物聯(lián)網(wǎng)利用做了全面的研究,從分析中可以發(fā)現(xiàn),物聯(lián)網(wǎng)的利用對于工業(yè)4.0的推進(jìn)幫助巨大?;诖耍诠I(yè)4.0的未來發(fā)展中,物聯(lián)網(wǎng)的具體利用需要做兩方面的提升。

      第一是物聯(lián)網(wǎng)的研究要持續(xù)的深化。從目前的分析來看,物聯(lián)網(wǎng)的重要性顯著,但是具體的技術(shù)還在發(fā)展當(dāng)中,也就是說現(xiàn)階段利用的物聯(lián)網(wǎng)還存在著缺陷和不足,而這些缺陷和不足是需要用技術(shù)提升做補(bǔ)充的,因此在物聯(lián)網(wǎng)的深化應(yīng)用中,需要對具體的技術(shù)做深入性的分析和開發(fā),這樣,物聯(lián)網(wǎng)會在更先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)進(jìn)一步的提升。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)提升,缺陷和不足得以改善,具體的利用效果會更加的顯著,價值體現(xiàn)更加充分[15]。

      第二是要做物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的專業(yè)性人才培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)4.0發(fā)展過程中所依賴的重要技術(shù),其價值要得到發(fā)揮必須要有專業(yè)的人才來實施。從目前的分析來看,因為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展尚短,具體的專業(yè)性人才培養(yǎng)為形成規(guī)模,所以在未來的工業(yè)化4.0推進(jìn)中,人才會成為制約物聯(lián)網(wǎng)利用的重要因素?;谶@樣的認(rèn)識,在目前的物聯(lián)網(wǎng)利用中,一方面總結(jié)經(jīng)驗和理論,另一方面總結(jié)技術(shù)實踐與方法,從而形成系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)體系。利用此體系做物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的框架,規(guī)?;囵B(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才,物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0推進(jìn)中的效果會有進(jìn)一步提升。

      4 結(jié)論

      工業(yè)4.0是未來工業(yè)發(fā)展的主要趨勢,而在工業(yè)4.0的發(fā)展中,物聯(lián)網(wǎng)是基礎(chǔ),所以為了實現(xiàn)工業(yè)4.0的認(rèn)識深化物聯(lián)網(wǎng)具體價值的全面性認(rèn)知,需要對這兩個概念做全面性的解讀。本文所分析的二者的概念以及物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)4.0當(dāng)中的運用,其根本目的是為工業(yè)實踐進(jìn)步提供具體技術(shù)利用的指導(dǎo)和參考。

      參考文獻(xiàn)

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