物联网在制造业中的应用

三、物联网在制造业中的应用

物联网对制造产业的支撑与提升：

1）物联网集成RFID、传感器、无线网络、中间件、云计算等新技术，实现物-物、人-物的自动化信息交互与处理，是国家万亿级战略新兴产业；

2）物联网应用于制造过程及供应链各环节，全面提高产品性能、减低生产损耗和提升制造企业竞争力。

图2 物联网在制造业的应用

供应链可视化管理：1、准备、自动、实时的信息传递，2.货品位置快速获取。

生产车间智能制造：1，柔性生产，提升产能，2、流程可视，精细管理。

产品全生命周期监控：1、单品管理，2、全程监控，3、绿色环保。

物联网的应用要实现高质量、高效率的制造，实现制造领域物联网应用从闭环到开环，重点突破制造系统底层信息采集技术。

图3 物联网技术标准与公共平台

面向制造的物联网关键技术研究及产业化，我们认为最终影响物联网运用的是技术标准的规范，比如在东莞虎门做集装箱的交易，经过扫描就可以知道集装箱里面装的东西，以前依靠人工做很容易出现问题，运用了物联网后则规范多了，并且提高了工作效率。这也需要有公共平台的支撑，最终在供应链、制造、物流方面体现制造/物流物联网的应用。

核心技术与产品研发：

1）RFID标签设计与制造技术：长寿命、抗金属标签开发、测试与生产；

2）传感器技术：微功耗、软件无线电、传感器与RFID结合；

3）工业无线网技术：无线电载波冲突、自动调校/组态、可定义的协议报文格式转换 4）云计算技术：适应新型物联网三层结构的新型云存储、云安全、云灾备

5）制造应用物联网中间件技术：－数据处理规则模型、智能业务规则引擎、接口Schema 定义。

物联网应用：

1）制造过程监控与管理：

应用需求：供需转换、工时统计；刀具、模具、夹具管理；产品状况质量在线检测；设备状况检测与节能等。

预期效果：生产周期缩短45%，减少导致生产的误操作80%，减低运营成本13%-25%。 2）供应链智能管理：

应用需求：减低库存；快速查找与出入库；快速盘点；特殊物料实时监控。

预期效果：实库存的可用性提高5%～10%；提高仓库产品的吞吐量可达20%；减少人工成本25%。

3）智能物流：

应用需求：提高物流流通效率，降低库存；特殊贮藏要求的货品在线监测与防伪；物流货品及时跟踪。

预期效果：现在所说的车间物流是一个重点，实际上我们要拓展到大的物流方面，像仓库清点、车辆调度、产品配送、车辆跟踪、物流结算、物流监控等等。预期将减少盗窃损失40%～50%；提高送货速度10%；货车车辆自动调度，节省人力成本约52%，减少车辆拥堵18%。

四、相关研究基础

东莞华中科技大学制造工程研究院（简称“工研院”）创建于2007年，是东莞市政府和华中科技大学合作共建的科技创新、技术服务与产业孵化公共平台，旨在提升制造业的技术创新能力和综合竞争力，促进产业升级。工研院设立物联网技术与应用中心，与东莞市共同建立物联网产业孵化基地；获得“广东省战略性新兴产业基地东莞物联网产业”授牌（东莞市仅两家）。拥有数字制造装备与技术国家重点实验室、制造装备数字化国家工程中心等国家级平台；配备了网络矢量分析仪、高精度倒装键合机等仪器装备，建立了物联网产品研发、测试与应用实验室。承担了物联网技术相关的国基金重大项目、973项目、863项目、产业化项目等国家级项目10余项。

在关键技术上，我们掌握了分布式读写器技术、连续、精确、实时射频定位技术、远据高性能表签订制技术等等。我们有关键的技术之一就是RFID天线设计与仿真，同时，我们也存在一些技术的难点：比如说性能优化，读写距离，适应工矿，抗高温、高压、振动，业态、金属环境等。目前我们的研究也有所进展，自主设计了抗金属、抗液体，抗振动等特种RFID标签，实现了振频32Hz、数据保存时间>10年等。

还有精密视觉定位与检测，微小芯片精密操作，多物理量精确控制等。

自主开发了我国第一台全自动RFID标签封装成套装备并实现系列化，总体技术指标（贴片精度±20μm、贴片效率>5000UPH、成品率>99%等）达到国际先进水平。应用国产天线基板、芯片、导电胶等实现了数十万RFID标签高效高可靠封装（成品率>99%），在中山达华、北京维深、永红印刷等RFID标签制造龙头企业得到应用。攻克空间传播模型、调制解调、MIMO 、多标签防碰撞、多读写器防冲撞等关键技术，开发出高频、超高频等系列化读写器产品，在制造、物流、防伪等领域得到成功应用。

解决方案：制造过程监控；供应链可视化管理；产品全生命周期管理等。

示范应用：采油井阀门无线控制；药品防伪与跟踪管理等。

五、结束语

智能制造作为未来制造技术的发展方向，将对制造模式和企业产生深刻变化；

RFID和物联网技术作为智能制造关键技术之一，在制造领域具有广泛应用；

希望在“数字化工厂”、“智能车间”、“工业无线控制”等方面开展合作研究。