物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)的影響及制造企業(yè)發(fā)展對策研究

田艷，李玉敏，王二威

（北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院，廣東 珠海 519088）

繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊之后，物聯(lián)網(wǎng)已成為世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。2009年美國提出“智慧地球”的概念，我國提出了“感知中國”的計劃，并將其提升到國家戰(zhàn)略高度，成為新的經(jīng)濟(jì)增長點。

通過以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息領(lǐng)域革命技術(shù)來改造傳統(tǒng)制造業(yè)，加快推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)制造業(yè)“兩化融合”地發(fā)展。本文重點探討物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應(yīng)用，研究物聯(lián)網(wǎng)對在哪些方面實現(xiàn)對制造業(yè)的支撐與提升，并為制造企業(yè)的發(fā)展提出對策。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念及關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）概念最早于1999年由美國麻省理工學(xué)院提出，發(fā)展至今，其內(nèi)涵已極為豐富，可以形象稱之為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，主要具有兩方面的含義：一是互聯(lián)網(wǎng)仍是物聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸；二是物與物之間的通信實際上是用戶端的擴(kuò)展和延伸?，F(xiàn)代意義的物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對物的感知/識別/控制、網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)和智能處理有機(jī)統(tǒng)一，從而形成高智能決策。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了感知技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、定位技術(shù)、云計算和智能服務(wù)等多種技術(shù)，經(jīng)過近二十年的動態(tài)更新升級，形成了物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)[1-2]，如表1。

2 物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)過程監(jiān)控與管理、智能物流[3]、售后服務(wù)管理等4個方面。

2.1 產(chǎn)品智能化

主要體現(xiàn)為產(chǎn)品設(shè)計的智能化和產(chǎn)品本身的智能化。前者是指現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計過程中，比如多媒體設(shè)計、電腦動畫設(shè)計、虛擬空間設(shè)計、遠(yuǎn)程設(shè)計、數(shù)碼攝像及圖文特技等等；后者是指產(chǎn)品中加入大量電子技術(shù)，如在產(chǎn)品中植入RFID芯片，記錄產(chǎn)品的靜態(tài)信息，通過各種傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、檢測產(chǎn)品的運行狀態(tài)，使產(chǎn)品“能說會道”，從而實現(xiàn)產(chǎn)品功能的智能化，如智能冰箱能根據(jù)商品的條形碼來識別食品，提醒你每天所需飲用的食品，甚至提示你的營養(yǎng)搭配是否合適，商品是否快過保質(zhì)期，如果缺少了一些物品，它會自動上超市自動訂購商品等。

表1 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用Tab.1 The key technology and application of the Internet of things

2.2 生產(chǎn)過程監(jiān)控與管理

生產(chǎn)線實時監(jiān)控。通過各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時采集生產(chǎn)線生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、產(chǎn)量信息、工時信息、異常信息等，監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)程，及時調(diào)整生產(chǎn)計劃安排、強化質(zhì)量管理等，實現(xiàn)生產(chǎn)流程可視化，從而逐步達(dá)到柔性生產(chǎn)、精細(xì)管理。

設(shè)備監(jiān)控。通過以太網(wǎng)或者現(xiàn)場總線采集設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對異常設(shè)備的診斷、維護(hù)和調(diào)整。比如三一重工的企業(yè)控制中心（ECC）由職能設(shè)備管理系統(tǒng)、服務(wù)管理系統(tǒng)、運營控制平臺構(gòu)成，運用了人工智能、GPS、GIS、遙感技術(shù)、流媒體等最新技術(shù)?？蛻艨梢酝ㄟ^服務(wù)熱線、互聯(lián)網(wǎng)、短信、傳真等方式接入控制中心，控制中心二線服務(wù)工程師通過安裝在設(shè)備上的GPS傳回設(shè)備的實時工作參數(shù)，如溫度、速度、排量等，遠(yuǎn)程對客戶設(shè)備進(jìn)行診斷，指導(dǎo)客戶排除60%以上的故障。

2.3 智能物流

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如RFID、條形碼等，實現(xiàn)物料、半成品、產(chǎn)成品位置[4]、數(shù)量等信息的準(zhǔn)確、自動、實時傳遞，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期監(jiān)控；從車間物流拓展到倉庫清點、車輛調(diào)度、產(chǎn)品配送、車輛跟蹤、物流結(jié)算、物流監(jiān)控等等，實現(xiàn)物流流通效率提高、庫存降低，實現(xiàn)特殊貯藏要求的貨品在線監(jiān)測與防偽以及物流貨品及時跟蹤。

2.4 售后服務(wù)管理

通過無限網(wǎng)絡(luò)獲取產(chǎn)品運行狀態(tài)信息，實施在線的售后服務(wù)，提供服務(wù)水平

3 物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)的支撐與提升

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)，我國物聯(lián)網(wǎng)近幾年保持較高的增長速度，2013年我國整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到5 000億元，同比增長36.9%；其中傳感器產(chǎn)業(yè)突破1 200億元，RFID產(chǎn)業(yè)突破300億元。預(yù)計到2015年，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模將超過7 000億元，信息處理和應(yīng)用服務(wù)逐步成為發(fā)展重點。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展起到了極大的支撐和提升作用。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)推動制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級

制造業(yè)與信息技術(shù)、高新技術(shù)的融合，能夠促進(jìn)傳統(tǒng)的制造業(yè)向現(xiàn)代的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，將會產(chǎn)生巨大的市場需求，能夠帶動包括電子信息產(chǎn)品制造、軟件產(chǎn)業(yè)、信息服務(wù)業(yè)以及其他眾多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而培育相關(guān)產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，有利于典型企業(yè)做大做強；發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)有利于提升我國電子信息產(chǎn)業(yè)、軟件服務(wù)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力，提升我國企業(yè)的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力；發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)技術(shù)自主可控，保障國家安全的迫切需要，是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)兩化融合的迫切需要；是發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，帶動經(jīng)濟(jì)增長的迫切需要；是提升整體創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家的迫切需要。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率

制造業(yè)可以通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)對制造全流程的“泛在感知”，并實施優(yōu)化控制，來提升產(chǎn)品質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)融入到工業(yè)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)、控制、經(jīng)營、管理、銷售等各個環(huán)節(jié)，通過生產(chǎn)過程智能控制，生產(chǎn)線檢測、實時參數(shù)采集、生產(chǎn)設(shè)備與產(chǎn)品監(jiān)控管理、材料消耗監(jiān)測等，將大幅度提高生產(chǎn)智能化水平和產(chǎn)品精度。將SaaS、SOA提升到云服務(wù)，把企業(yè)軟件等放在云服務(wù)平臺，中小企業(yè)支付少量費用就可以按需使用，降低中小企業(yè)信息化成本。應(yīng)用云計算技術(shù)，建設(shè)面向制造企業(yè)的云計算平臺、云服務(wù)平臺，發(fā)展云制造[5-6]，解決企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬、虛擬仿真、工業(yè)設(shè)計等所需超大規(guī)模計算能力的問題。制造業(yè)可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低能耗和污染排放。工業(yè)是我國“耗能大戶、污染大戶”，工業(yè)用能占全國能源消費總量的70%。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實施優(yōu)化控制，將可以提升工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)。

制造業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用于原材料采購、庫存、銷售等方面，將提高供應(yīng)鏈效率，降低成本，同時全面提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)損耗和提升制造企業(yè)競爭力。物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢在于，采用傳感技術(shù)、智能技術(shù)等進(jìn)行信息采集和傳遞，實現(xiàn)智能化、信息化作業(yè)，降低人工成本。如南京某醫(yī)藥公司采用藥品質(zhì)量追溯系統(tǒng)，已覆蓋南京90%以上的醫(yī)藥商業(yè)企業(yè)，使物流費用降低兩到三成。

4 制造企業(yè)發(fā)展對策

4.1 正確認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)帶來的巨大影響

物聯(lián)網(wǎng)作為我國在國家層面大力技持的新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對制造業(yè)的影響是全面而巨大的，智慧產(chǎn)品、云制造、智慧工廠等概念的提出，無不說明其巨大的推動作用。企業(yè)只有正確認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)帶來的巨大影響，積極變革應(yīng)對，才能在新的浪潮中前行發(fā)展。

4.2 積極推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用和企業(yè)信息化建設(shè)

制造企業(yè)必須積極推動其信息化，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的融合，一方面提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，另一方面為企業(yè)持續(xù)發(fā)展提供創(chuàng)新元素和技術(shù)動力。

制造企業(yè)信息化是一項復(fù)雜的、戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，旨在提高企業(yè)的敏捷性、柔性及健壯性，增強企業(yè)的市場競爭能力，從而為企業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。制造企業(yè)信息化將信息采集/傳遞/加工/處理/應(yīng)用等技術(shù)、建模與仿真技術(shù)、以設(shè)計/生產(chǎn)/管理/試驗及其集成為代表的現(xiàn)代制造技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)及產(chǎn)品有關(guān)的專業(yè)技術(shù)，融合運用于產(chǎn)品研制的全系統(tǒng)、全生命周期過程的活動；通過實施企業(yè)產(chǎn)品全生命周期活動中的設(shè)計/生產(chǎn)/管理/試驗領(lǐng)域及其集成的信息化，使企業(yè)產(chǎn)品研制全系統(tǒng)、全生命周期活動中的三要素（人/組織、經(jīng)營管理、技術(shù)）及五流（物流、資金流、信息流、服務(wù)流、知識流）集成優(yōu)化，改善企業(yè)的產(chǎn)品及其開發(fā)時間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境清潔和知識含量，提高企業(yè)的敏捷性、柔性及健壯性，從而增強企業(yè)的市場競爭能力。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中重視信息安全

制造企業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)一般都是運行在局域網(wǎng)或者專網(wǎng)內(nèi)的，網(wǎng)絡(luò)本身屏蔽了外來的信號入侵，隔離的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“怪異”的專有協(xié)議，阻擋了外部的潛在攻擊者。而且為了優(yōu)先滿足實時性，工業(yè)通信的一些協(xié)議更傾向于把加密等功能放在第二位。但在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下，很多設(shè)備之間的信號要通過公網(wǎng)來實現(xiàn)，就存在很大安全隱患。

確保感知節(jié)點的安全。由于感知節(jié)點容易被物理操縱的安全問題是傳感器網(wǎng)絡(luò)無法回避的，必須使用其他的技術(shù)來提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性能?？梢酝ㄟ^設(shè)置身份認(rèn)證、設(shè)計出密鑰協(xié)商方案、感知節(jié)點軟件的合法性認(rèn)證等措施提高節(jié)點本身的安全性能。

確保數(shù)據(jù)安全性和客戶隱私保護(hù)。數(shù)據(jù)的采集和傳輸過程中，不法競爭者可能利用黑客等手段對信息進(jìn)行非法讀寫，如果不加以重視，將會給企業(yè)帶來巨大損失。企業(yè)可以通過建立RFID標(biāo)簽質(zhì)量管理系統(tǒng)、加密技術(shù)、信息采集及傳輸安全制度管理等方法提升數(shù)據(jù)的安全保障及客戶隱私保護(hù)。

此外，企業(yè)要嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限，除安裝防火墻、查殺病毒軟件外，還應(yīng)該建立和完善技術(shù)加密通信渠道。

5 結(jié)束語

本文著重研究物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)過程監(jiān)控與管理、智能物流和售后服務(wù)管理等4個方面；詳細(xì)分析了物聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)的支撐與提升，宏觀上推動制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，微觀上提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率；以此為基礎(chǔ)，提出了制造企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用背景下的發(fā)展對策，對新形勢下制造企業(yè)的發(fā)展有重要的指導(dǎo)意義。

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