智能工业

18世纪，英国人瓦特发明了蒸汽机，引发了第一次工业革命，开启了机器取代手工工具的时代。从此，人类进入了工业时代。1870年以后，科学技术突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，迅速应用于工业生产，极大地促进了经济的发展。这是第二次工业革命。当时科学技术的突出发展主要体现在三个方面，即电力的广泛应用，内燃机和新型交通工具的创造，以及新的通信方式的发明。

进入21世纪后，随着科技和物联网的发展，智能化已成为技术发展的趋势。工业作为社会经济的主要支柱，推动着社会进步，其技术发展也在向智能化发展。英国在《经济学人》发表文章，宣布“第三次工业革命”到来:18世纪末英国发生的第一次工业革命用机器取代了体力劳动;20世纪初，福特发明了用于大规模生产的精密装配线，引发了第二次工业革命;第三次工业革命正在我们身边发生，其核心是“制造业数字化”，也被称为“智能工业”。

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是互联网技术的延伸和扩展;它的用户端延伸和扩展到任何物品和物品进行信息交换和通信。因此，物联网技术被定义为将任何物品按照约定的协议，通过射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，连接到互联网进行信息交换和通信，实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。

一种包括识别、定位、跟踪、监控和管理的网络技术。

Frid, nfc, WSN

制造业供应链管理：物联网在制造业供应链管理中的应用，应用于企业原材料采购、库存、销售等领域。通过对供应链管理系统的改进和优化，提高了供应链效率，降低了成本。空客公司通过在其供应链系统中应用传感器网络技术，建立了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链系统。

生产过程工艺优化：物联网技术在生产过程优化中的应用，提高了生产线工艺检测、参数实时采集、生产设备监控、物料消耗监控的能力和水平。生产过程中的智能监测、控制、诊断、决策、维护水平不断提高。钢铁企业利用各种传感器和通信网络，在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控，从而提高产品质量，优化生产工艺。

产品设备监控管理：将各种传感技术和制造技术集成到产品设备的监控和管理中，实现了对产品设备运行和使用记录的远程监控，以及设备故障诊断。GE油气集团在全球建立了13个i- center，通过传感器和网络对设备进行在线和实时监控，并为设备维护和故障诊断提供解决方案。

环保监测及能源管理：环境监测和能源管理物联网与环保设备的融合，实现了对工业生产过程中各种污染源和污染控制关键指标的实时监控。在重点污染企业的排放口安装无线传感设备，不仅可以实时监控企业排放数据，还可以远程关闭排放口，防止突发环境污染事故的发生。电信运营商已经开始推广基于物联网的污染控制实时监控解决方案。

工业安全生产管理：工业安全生产管理将传感器嵌入并装备在矿山设备、油气管道、矿工设备中，可以感知危险环境中工人、设备机器、周围环境的安全状态信息。它将现有的分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确识别、快速响应、有效控制。

物联网产业链，又称DCM (Device, Connect, Manage)，与工业自动化的三层架构相辅相成。在物联网环境下，各个层面都从原来的传统功能有了很大的演变。在设备中，实现所谓的综合感知，就是将原始物体提升为能够识别或提取各种数据的智能物体;在Connect层，要实现可靠的传输，这在原有有线网络的基础上扩展到各种无线网络;在Manage层，需要将原有的管理功能提升到智能处理，并对捕获的各种数据进行更加智能的处理和表示。

传统的工业自动化控制系统主要包括三个层次，即设备层、控制层和信息层。设备层的作用是以网络节点的形式将现场设备连接到现场总线网络。设备按照现场总线协议标准，采用功能模块结构，通过组态设计完成数据采集、a /D转换、数字滤波、温度压力补偿、PID控制等各项功能;控制层是自动化的基础，从现场设备获取数据，完成控制和运行参数的监控、报警、趋势分析等各种功能。控制层的功能一般由工控机或PLC控制器完成，具有网络能力，协调网络节点之间的数据通信，也实现现场总线网段与以太网网段之间的连接;第三层信息层提供远程控制平台，连接企业自动化系统，同时从控制层提取生产数据，进行综合管理决策。

从另一个角度来看，物联网可以使自动化和信息化融合的愿景更加具体。自动化专业人员一直在朝着信息化的目标前进。基于物联网，可以将传统的C/S (Client/Server)架构转变为B/S (Browser/Server)架构，在生产制造、智能建筑、新能源、环境监测、设备控制等领域有着更广泛的应用。具体来说，如果自动化数据没有通过信息技术进行整合，普通用户仍然无法使用;同样，如果只有信息功能而没有自动化内容，它也是没有意义的，两者都是不可或缺的。

物联网技术与工业技术的结合

与未来先进制造技术的结合是物联网应用的生命力所在。物联网是信息通信技术发展的新高点，在工业领域广泛渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能制造体系。这一制造体系仍在不断发展和完善。综上所述，物联网与先进制造技术的结合主要体现在八个领域。

泛在感知网络技术：建立了服务于智能制造的泛在网络技术体系，为制造中的设计、装备、工艺、管理、业务等提供泛在网络服务。目前，面向未来智能制造的泛在网络技术的发展还处于起步阶段。

泛在制造信息处理技术：建立基于泛在信息处理技术的制造新模式，提升制造业整体实力和水平。目前，泛在信息制造和泛在信息处理还处于概念和实验阶段，世界各国政府都将其纳入国家发展规划，大力推进实施。

虚拟现实技术将真实的三维显示和自然的人机交互用于工业生产，进一步提高了制造效率。目前，虚拟环境在许多重大工程领域得到了广泛的应用和研究。未来，虚拟现实技术的发展方向是三维数字化产品设计、数字化产品生产过程模拟、真三维显示、装配维护等。

人机交互技术包括传感技术、传感器网络、工业无线网络、新材料等在内的人机交互技术的发展，提高了人机交互的效率和水平。当前的制造业处于信息有限的时代，人不得不服从和服务于机器。随着人机交互技术的不断发展，我们将逐步进入基于泛在感知的信息制造人机交互时代。

空间协同技术的发展目标是以泛在网络、人机交互、泛在信息处理、制造系统集成为基础，突破现有制造系统在信息采集、监控、人机交互、管理等方面集成度差、协同能力弱的局限，提高制造系统的敏捷性、适应性和效率。

平行管理技术的未来制造系统将由一个实际制造系统和一个或多个相应的虚拟人工制造系统组成。并行管理技术旨在实现制造系统与虚拟系统的有机集成，不断增强企业对异常情况的识别和预防能力，提高企业的智能决策和应急管理水平。

电子商务技术中制造与业务流程的融合日益明显，呈现出纵向融合和横向融合两大趋势。未来，我们需要建立和完善先进制造业的电子商务技术框架，发展电子商务，增强制造企业在动态市场中的决策能力和适应性，构建和谐可持续的先进制造业。

系统集成制造技术系统集成制造是由智能机器人和专家组成的与人类共存、协作的工业制造系统。它集自动化、集成化、网络化和智能化于一体，使制造业具有修改或重构自身结构和参数的能力，以及自组织和协调能力。能够适应瞬息万变的市场需求，应对激烈的市场竞争。

解决工业物联网应用面临的关键技术问题

总的来说，物联网仍处于早期阶段。物联网在工业领域的大规模应用还面临一些关键的技术问题，可以归纳为以下几点。

工业传感器是一种能够测量或感知特定物体的状态和变化，并将其转换为电子信号或其他形式的可传输、处理和存储的信息的检测设备。工业传感器是实现工业自动检测和控制的主要环节。在现代工业生产中，特别是在自动化生产过程中，利用各种传感器对生产过程中的各种参数进行监测和控制，使设备工作在正常或最优状态下，产品达到最佳质量。可以说，没有众多高质量、高性价比的工业传感器，就没有现代工业生产体系。

工业无线网络技术是由大量随机分布、实时传感、自组织的传感器节点组成的网状网络。它集成了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络与无线通信技术、分布式信息处理技术等，具有低耗自组织、泛在协作、异构互联等特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术。它是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品的新增长点。它引起了许多国家学术界和工业界的高度关注。

工业过程建模，没有模型就不可能实现先进有效的控制。传统的集中式、封闭式仿真系统结构已经不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和高级控制的重要基础。

此外，物联网在工业领域的大规模应用还面临着工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。