物联网技术及其在制造领域中的应用(PDF 52页).pdf

物联网技术及其在制造领域中的应用物联网技术及其在制造领域中的应用 邵新宇 教授 博导邵新宇 教授 博导 华中科技大学 副校长华中科技大学 副校长 2010年12月16日2010年12月16日 第五届 第五届 2010 中国 中国MES年会年会 1 提纲提纲 一 制造技术的发展趋势一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础 五 结束语 二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础 五 结束语 2 全球制造环境变化趋势全球制造环境变化趋势 2 制造环境 变化趋势 制造环境 变化趋势 个性化 全球化绿色化 个性化 全球化绿色化 以技术为中心 以人为中心以技术为中心 以人为中心 制造战略从规模经济转向制造战略从规模经济转向快速 响应市场和技术创新 快速 响应市场和技术创新 大批量生产转变为根据客户要 求进行定制生产 大批量生产转变为根据客户要 求进行定制生产 制造业跨国公司普遍化制造业跨国公司普遍化 资源配置和市场销售全球化资源配置和市场销售全球化 跨国转移 跨国购并加剧跨国转移 跨国购并加剧 技术研究与开发全球化合作技术研究与开发全球化合作 信息网络技术的广泛运用信息网络技术的广泛运用 绿色环保 是制 造企业的责任 绿色环保 是制 造企业的责任 欧盟指令已于2006 年生效 我国 电子 信息产品污染控制管 理办法 正式施行 欧盟指令已于2006 年生效 我国 电子 信息产品污染控制管 理办法 正式施行 信息化成为制造业 节能减排主要手段 信息化成为制造业 节能减排主要手段 制造需求 多品种多批量 高质量低成本 柔性制造快速响 应 节能减排环境友好等 制造需求 多品种多批量 高质量低成本 柔性制造快速响 应 节能减排环境友好等 制造需求制造需求 多品种多批量 高质量低成本 柔性制 多品种多批量 高质量低成本 柔性制造快造快速速响响 应 节能减排环境友好等 应 节能减排环境友好等 3 我国制造企业内部压力我国制造企业内部压力 3 创新能力薄弱创新能力薄弱 价值链低端价值链低端 结构不合理结构不合理 高消耗高污染高消耗高污染 我国制造业与世界先进水平存在很大差距我国制造业与世界先进水平存在很大差距 4 制造技术发展趋势制造技术发展趋势 4 机械化 自动化 智能化机械化 自动化 智能化 制造系统的复杂性 智能化成为关键技术手段制造系统的复杂性 智能化成为关键技术手段 数字化 智能化数字化 智能化 数据 信息 知识 智慧数据 信息 知识 智慧 网络化 智能化网络化 智能化 无线传感与物联网正在催生新的制造技术与制造模式无线传感与物联网正在催生新的制造技术与制造模式 应用智能与信息科技 通过全球资源整合 实现知识 引导的环境友好型 资源节约型制造技术与模式 应用智能与信息科技 通过全球资源整合 实现知识 引导的环境友好型 资源节约型制造技术与模式 应用智能与信息科应用智能与信息科技 通过全球资源整合 实现知识技 通过全球资源整合 实现知识 引导的环境友好型 资源节约型制造技术与模式 引导的环境友好型 资源节约型制造技术与模式 5 制造产业发展逻辑制造产业发展逻辑 5 第一产业 对自然物质资源的直接利用第一产业 对自然物质资源的直接利用 资源是竞争的焦点资源是竞争的焦点 第二产业 对初级产品的再加工利用第二产业 对初级产品的再加工利用 技术与装备成为竞争的焦点技术与装备成为竞争的焦点 第三产业 对人类智慧的利用第三产业 对人类智慧的利用 以更高的智能化水平和知识含量为客户提供更优质 的产品和服务 将人类专家的智慧嵌入在装备 产 品和服务中 以更高的智能化水平和知识含量为客户提供更优质 的产品和服务 将人类专家的智慧嵌入在装备 产 品和服务中 6 智能制造的概念智能制造的概念 6 智能制造是智能制造是面向产品全生命周期 实现泛在感知 条件下的信息化制造 面向产品全生命周期 实现泛在感知 条件下的信息化制造 应用现代传感技术 网络技术 自动化技术 智 能化技术等先进技术 与传统制造技术相融合 应用现代传感技术 网络技术 自动化技术 智 能化技术等先进技术 与传统制造技术相融合 以提升产品制造的智能化水平 适应复杂环境下 制造业安全可靠 经济高效和可持续发展要求的技术 及系统 以提升产品制造的智能化水平 适应复杂环境下 制造业安全可靠 经济高效和可持续发展要求的技术 及系统 具有信息驱动 自治能力 人机协同 自组织与 柔性 自学习能力 自维护能力等特征 具有信息驱动 自治能力 人机协同 自组织与 柔性 自学习能力 自维护能力等特征 7 智能制造的基本特征智能制造的基本特征 7 1 信息驱动1 信息驱动 采集产品制造的各类数据 知识 图形 图像等信息 实现 生产过程系统的预报 评价 调度 控制 监控 诊断 决 策和优化等 采集产品制造的各类数据 知识 图形 图像等信息 实现 生产过程系统的预报 评价 调度 控制 监控 诊断 决 策和优化等 2 自治能力2 自治能力 采用分层或分级的自治单元 通过协调机制对其自身的操作 行为做出规划 对意外事件 如制造资源变化 制造任务货 物要求变化等 做出反应 实现行为可控 采用分层或分级的自治单元 通过协调机制对其自身的操作 行为做出规划 对意外事件 如制造资源变化 制造任务货 物要求变化等 做出反应 实现行为可控 8 智能制造的基本特征智能制造的基本特征 8 3 人机协同3 人机协同 实现人和系统的协同交互 辅助人类进行分析 判断 决 策 人机之间平等共事 相互 理解 相互协作 实现人和系统的协同交互 辅助人类进行分析 判断 决 策 人机之间平等共事 相互 理解 相互协作 4 自组织与柔性4 自组织与柔性 根据获取的市场 设计和过程信息 制造单元和系统自行组 成一种最佳结构的智能制造系统 以高效可靠的方式运行 完成给定的制造任务 根据获取的市场 设计和过程信息 制造单元和系统自行组 成一种最佳结构的智能制造系统 以高效可靠的方式运行 完成给定的制造任务 9 智能制造的基本特征智能制造的基本特征 9 5 自学习能力5 自学习能力 以专家知识为基础 不断完善 优化 更新系统的知识库 通过感知环境状态来学习动态系统的最优行为策略 实现环 境自适应 在线学习等能力 以专家知识为基础 不断完善 优化 更新系统的知识库 通过感知环境状态来学习动态系统的最优行为策略 实现环 境自适应 在线学习等能力 6 自维护能力6 自维护能力 对系统的故障进行诊断 预测和自修复 自动更新系统知识 库 维护单元设备 对系统的整体运行状况进行评估 及时 发现并解决问题 对系统的故障进行诊断 预测和自修复 自动更新系统知识 库 维护单元设备 对系统的整体运行状况进行评估 及时 发现并解决问题 10 智能制造关键技术智能制造关键技术 10 综合利用智能传感技术 计算机网络技术 自动控 制技术 人工智能技术 现代管理技术 实现工厂生产 自动化 网络化 数字化和智能化 其关键技术有 综合利用智能传感技术 计算机网络技术 自动控 制技术 人工智能技术 现代管理技术 实现工厂生产 自动化 网络化 数字化和智能化 其关键技术有 智能传感与智能制造网络技术智能传感与智能制造网络技术 分布制造智能与系统建模技术分布制造智能与系统建模技术 信息管理 集成与数据挖掘技术信息管理 集成与数据挖掘技术 智能决策 规划 调度与企业管理技术智能决策 规划 调度与企业管理技术 现代制造服务技术现代制造服务技术 11 提纲提纲 一 制造技术的发展趋势一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础 五 结束语 三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础 五 结束语 12 物联网基本概念物联网基本概念 12 物联网的目标是联接所有物体 形成智能网络 实现感知 无缝互联 高度智能 物联网的目标是联接所有物体 形成智能网络 实现感知 无缝互联 高度智能 物联网的目标是联接所有物体 形成智能网络 实现感知 物联网的目标是联接所有物体 形成智能网络 实现感知 无缝互联 高度智能 无缝互联 高度智能 业界对物联网 业界对物联网 IOT IOT Internet of Things 的通用理解 Internet of Things 的通用理解 1 从技术理解1 从技术理解 物联网是指物体通过智能感应装置 经过传输网络 到达物联网是指物体通过智能感应装置 经过传输网络 到达 指定的信息处理中心 最终实现物与物 人与物之间的自动指定的信息处理中心 最终实现物与物 人与物之间的自动 化信息交互与处理的智能网络 化信息交互与处理的智能网络 2 从应用理解2 从应用理解 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中 形成 物联网 形成 物联网 与现有的互联网结合 实现人类社会与物理与现有的互联网结合 实现人类社会与物理 系统的整合 达到更加精细和动态的方式管理生产和生活 系统的整合 达到更加精细和动态的方式管理生产和生活 13 物联网是互联网的下一跳 已有长期发展物联网是互联网的下一跳 已有长期发展 13 从技术演进视野来看 物联网的发展分为四个阶段 1 第一阶段 从技术演进视野来看 物联网的发展分为四个阶段 1 第一阶段 大型机 主机的联网 2 第二阶段 大型机 主机的联网 2 第二阶段 台式机 笔记本与互联网相联 3 第三阶段 台式机 笔记本与互联网相联 3 第三阶段 一些移动设备 如手机 PDA等 互联 4 第四阶段 一些移动设备 如手机 PDA等 互联 4 第四阶段 嵌入式互联网兴起阶段 更多与人们日常生活紧密相关的 应用设备 包括洗衣机 冰箱 电视 微波炉等都将加入互联 互通的行列 最终形成全球统一的 物联网 的互联 嵌入式互联网兴起阶段 更多与人们日常生活紧密相关的 应用设备 包括洗衣机 冰箱 电视 微波炉等都将加入互联 互通的行列 最终形成全球统一的 物联网 的互联 物联网产业技术已经基本成熟 进入规模产业化阶段 物联网产业技术已经基本成熟 进入规模产业化阶段 物物联网产业技术已经基本成熟 进入规模产业化阶段 联网产业技术已经基本成熟 进入规模产业化阶段 智慧地球智慧地球 14 物联网技术应用广 产业空间大物联网技术应用广 产业空间大 14 物联网 物联网 IOT Internet of Things 是计算机 互联网之后 世界信息产业的第三次技术革命 是计算机 互联网之后 世界信息产业的第三次技术革命 物联网技术可应用于交通 电力 制造等行业 是一个万亿 级新兴战略性产业 物联网技术可应用于交通 电力 制造等行业 是一个万亿 级新兴战略性产业 智慧地球智慧地球 15 物联网产业发展路线图物联网产业发展路线图 15 物物互联 人与人通信 100 1物物互联 人与人通信 100 1 2010年 物联网产业元年2010年 物联网产业元年 发展模式 企业发展模式 企业 行业行业 统一物联网统一物联网 16 物联网应用架构与关键技术物联网应用架构与关键技术 16 RFID技术技术 WSN技术技术 4G技术技术 ZigBee技术技术 UWB技术技术 云计算云计算 发展趋势 发展趋势 接入范在化 信息海量化 设备微型化 能量自 取化 网络自治化 物物协同化 信息安全化 接入范在化 信息海量化 设备微型化 能量自 取化 网络自治化 物物协同化 信息安全化 关键技术关键技术 17 物联网发展和应用状况物联网发展和应用状况 17 在物流 交通 医疗等行业物联网初步应用 处于闭环状 态 物联网逐步将从虚拟走向现实 从局域走向泛在 在物流 交通 医疗等行业物联网初步应用 处于闭环状 态 物联网逐步将从虚拟走向现实 从局域走向泛在 在物流 交通 医疗等行业在物流 交通 医疗等行业物物联联网网初初步步应应用用 处处于于闭闭环环状状 态 物联网逐步将从虚拟走向现实 从局域走向泛在 态 物联网逐步将从虚拟走向现实 从局域走向泛在 技术积累期技术积累期成长期成长期规模产业化规模产业化 1995年 比尔盖茨提1995年 比尔盖茨提 出物联网概念出物联网概念 1981 1990年 1981 1990年 RFID技术及产品进入RFID技术及产品进入 商业应用商业应用 1999年 纳米技术逐1999年 纳米技术逐 步走向市场步走向市场 2001年 智能微型传2001年 智能微型传 感器技术成熟感器技术成熟 2000年5月 国际电2000年5月 国际电 信联盟3G技术标准信联盟3G技术标准 2000年 中国建成第2000年 中国建成第 一个商用IPv6试验床一个商用IPv6试验床 1995年 比尔盖茨提1995年 比尔盖茨提 出物联网概念出物联网概念 1981 1990年 1981 1990年 RFID技术及产品进入RFID技术及产品进入 商业应用商业应用 1999年 纳米技术逐1999年 纳米技术逐 步走向市场步走向市场 2001年 智能微型传2001年 智能微型传 感器技术成熟感器技术成熟 2000年5月 国际电2000年5月 国际电 信联盟3G技术标准信联盟3G技术标准 2000年 中国建成第2000年 中国建成第 一个商用IPv6试验床一个商用IPv6试验床 2001年 铁道部开始2001年 铁道部开始 建设中国铁路车号自动建设中国铁路车号自动 识别系统识别系统 ATIS ATIS 2001年 美军大范围2001年 美军大范围 推行RFID军事物流推行RFID军事物流 2004年 日本政府在2004年 日本政府在 前期e Japan基础上 前期e Japan基础上 启动u Japan战略启动u Japan战略 2005年11月 国际电2005年11月 国际电 信联盟 ITU 正式提出信联盟 ITU 正式提出 物联网概念物联网概念 2001年 铁道部开始2001年 铁道部开始 建设中国铁路车号自动建设中国铁路车号自动 识别系统识别系统 ATIS ATIS 2001年 美军大范围2001年 美军大范围 推行RFID军事物流推行RFID军事物流 2004年 日本政府在2004年 日本政府在 前期e Japan基础上 前期e Japan基础上 启动u Japan战略启动u Japan战略 2005年11月 国际电2005年11月 国际电 信联盟 ITU 正式提出信联盟 ITU 正式提出 物联网概念物联网概念 2009年1月 IBM提2009年1月 IBM提 出 智慧地球 出 智慧地球 2009年2月 奥巴马2009年2月 奥巴马 启动美国物联网战略启动美国物联网战略 2009年6月 日本提2009年6月 日本提 出 i Japan 计划出 i Japan 计划 2009年8月 温家宝2009年8月 温家宝 总理提出 感知中国 总理提出 感知中国 2010年10月 物联2010年10月 物联 网列入国家七大新兴网列入国家七大新兴 战略产业之一战略产业之一 2009年1月 IBM提2009年1月 IBM提 出 智慧地球 出 智慧地球 2009年2月 奥巴马2009年2月 奥巴马 启动美国物联网战略启动美国物联网战略 2009年6月 日本提2009年6月 日本提 出 i Japan 计划出 i Japan 计划 2009年8月 温家宝2009年8月 温家宝 总理提出 感知中国 总理提出 感知中国 2010年10月 物联2010年10月 物联 网列入国家七大新兴网列入国家七大新兴 战略产业之一战略产业之一 18 提纲提纲 一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状 一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础 五 结束语 四 相关研究基础 五 结束语 19 制造产业发展趋势与技术挑战制造产业发展趋势与技术挑战 19 发展趋势发展趋势 智能化智能化 敏捷生产 网络化 协同生产 敏捷生产 网络化 协同生产 全球化全球化 竞争全球化 供销 多渠道 分布式生产 竞争全球化 供销 多渠道 分布式生产 绿色化绿色化 产品低碳节能 可 回收无污染 绿色壁垒 产品低碳节能 可 回收无污染 绿色壁垒 技术挑战技术挑战 制造过程制造过程 多品种多批量混流制造多品种多批量混流制造 实时动态信息采集实时动态信息采集 供应链供应链 计划适应变化计划适应变化 供应链上下游延伸供应链上下游延伸 物流物流 快速及时 单品追踪 快速 盘点 快速及时 单品追踪 快速 盘点 外部压力外部压力 制造业产业升级制造业产业升级 技术密 集 资本密集型企业少 创新 能力差 技术密 集 资本密集型企业少 创新 能力差 劳动力成本增加劳动力成本增加 未来未来 3 5年时间内 劳动力成本将 可能上升 年时间内 劳动力成本将 可能上升30 50 出口受阻出口受阻 全球金融危机 欧盟新禁令冲击产品出口 全球金融危机 欧盟新禁令冲击产品出口 20 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 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 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 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 物联网对制造产业的支撑与提升物联网对制造产业的支撑与提升 20 物联网关键技术 产品 物联网 技术 生产供应商 回收 储运 运输 远程仓储自动识别 质量 追溯 单件 跟踪 车队 管理 绿色 拆解 物联网制造业应用 21 制造业物联网应用制造业物联网应用 21 实现高质量 高效率的制造 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 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 重点突破制造系统底层信息采集技术 能量流能量流 物质流物质流 碳排放碳排放 信息流信息流 供应链可视化管理 1 准确 自动 实时的信息传递 2 货品位置快速获取 供应链可视化管理 1 准确 自动 实时的信息传递 2 货品位置快速获取 供应链可视化管理供应链可视化管理 1 1 准确 自动 实时的信息传递准确 自动 实时的信息传递 2 2 货品位置快速获取货品位置快速获取 生产车间智能制造生产车间智能制造 1 1 柔性生产 提升产能柔性生产 提升产能 2 2 流程可视 精细管理流程可视 精细管理 生产车间智能制造生产车间智能制造 1 1 柔性生产 提升产能柔性生产 提升产能 2 2 流程可视 精细管理流程可视 精细管理 产品全生命周期监控产品全生命周期监控 1 1 单品管理单品管理 2 2 全程监控全程监控 3 3 绿色环保绿色环保 产品全生命周期监控产品全生命周期监控 1 1 单品管理单品管理 2 2 全程监控全程监控 3 3 绿色环保绿色环保 22 主要内容主要内容 22 面向制造的物联网关键技术研究及产业化面向制造的物联网关键技术研究及产业化面向制造的物联网关键技术研究及产业化面向制造的物联网关键技术研究及产业化 货品 清点 货品 清点 货品 清点 货品 清点 车队 调度 车队 调度 车队 调度 车队 调度 物流物流 公共平台公共平台 共性技术 平台 共性技术 平台 共性技术 平台 共性技术 平台 核心技术核心技术 传感器传感器传感器传感器 工业无线网络工业无线网络 工业无线网络工业无线网络 物流服务 平台 物流服务 平台 物流服务 平台 物流服务 平台 云平台云平台云平台云平台 制造制造 辅具 管理 辅具 管理 辅具 管理 辅具 管理 制造 过程 监控 制造 过程 监控 制造 过程 监控 制造 过程 监控 内部 物流 内部 物流 内部 物流 内部 物流 供应链供应链 供应商 管理 供应商 管理 供应商 管理 库存管 理 供应商 管理 库存管 理 库存管 理 物料自 动输送 库存管 理 物料自 动输送 物料自 动输送 RFID标签设 计与制造 物料自 动输送 RFID标签设 计与制造 RFID标签设 计与制造 RFID标签设 计与制造 云计算云计算云计算云计算 物联网技术标准与公共平台物联网技术标准与公共平台 中间件中间件中间件中间件 制造 过程 管理 制造 过程 管理 制造 过程 管理 制造 过程 管理 货品 追踪 货品 追踪 货品 追踪 货品 追踪 车队 跟踪 车队 跟踪 车队 跟踪 车队 跟踪 制造 物流物联网应用制造 物流物联网应用 23 核心技术与产品研发核心技术与产品研发 RFID标签设计与制造技术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 传感器技术传感器技术 微功耗 软件无线电 传感器与RFID结合 工业无线网络技术工业无线网络技术 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 云计算技术云计算技术 适应新型物联网三层结构的新型云存储 云安 全 云灾备 制造应用物联网中间件技术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 国家发明专利 国家发明专利 ZL200420102488 0 ZL200520060772 0 ZL200710030995 6 ZL01136093 3 ZL03160231 2 ZL200410004659 0等 读写头 电子标签 制造电子标签 温湿度传感电子标签 Zigbee工业无线自组网 云计算中心 自主开发的RFID标 签封装设备 创新点 创新点 自主创新具有国际先进水平的自主创新具有国际先进水平的RFID标签 云计算技术标签 云计算技术 23 24 物联网应用 制造过程监控与管理物联网应用 制造过程监控与管理 24 应用需求 应用需求 工序转换 工时统计 工序转换 工时统计 刀具 模具 夹具管理 刀具 模具 夹具管理 产品状态质量在线检测 产品状态质量在线检测 设备状态检测与节能 设备状态检测与节能 应用需求 应用需求 工序转换 工时统计 工序转换 工时统计 刀具 模具 夹具管理 刀具 模具 夹具管理 产品状态质量在线检测 产品状态质量在线检测 设备状态检测与节能 设备状态检测与节能 预期效果 预期效果 生产周期缩短生产周期缩短45 减少导致生产的误操作 减少导致生产的误操作80 减 减 低运营成本低运营成本13 25 工艺参数工艺参数 物料流程物料流程 模具识别模具识别 动态排程动态排程 质量记录质量记录 工时记录工时记录 25 物联网应用 供应链智能管理物联网应用 供应链智能管理 25 应用需求 应用需求 减低库存 减低库存 快速查找与出入库 快速查找与出入库 快速盘点 快速盘点 特殊物料实时监控 特殊物料实时监控 应用需求 应用需求 减低库存 减低库存 快速查找与出入库 快速查找与出入库 快速盘点 快速盘点 特殊物料实时监控 特殊物料实时监控 预期效果预期效果 实库存的可用性提高 实库存的可用性提高5 10 提高仓库产品的吞吐 提高仓库产品的吞吐 量可达量可达20 减少人工成本 减少人工成本25 供应商管理供应商管理 远程仓储远程仓储 入库管理入库管理 自动盘点自动盘点 库房监控库房监控 出库管理出库管理 自动配料自动配料 26 物联网应用 智能物流物联网应用 智能物流 26 预期效果 预期效果 减少盗窃损失减少盗窃损失40 50 提高送货速度 提高送货速度10 货 车车辆自动调度 节省人力成本约 货 车车辆自动调度 节省人力成本约52 减少车辆拥堵 减少车辆拥堵18 应用需求 应用需求 提高物流流通效率 降低库存 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 特殊贮藏要求的货品 在线监测与防伪 物流货品及时跟踪 物流货品及时跟踪 应用需求 应用需求 提高物流流通效率 提高物流流通效率 降低库存 降低库存 特殊贮藏要求的货品特殊贮藏要求的货品 在线监测与防伪 在线监测与防伪 物流货品及时跟踪 物流货品及时跟踪 仓库清点仓库清点 产品配送产品配送 车辆调度车辆调度 车辆跟踪车辆跟踪 物流监控物流监控物流结算物流结算 27 提纲提纲 一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用 一 制造技术的发展趋势 二 物联网技术发展现状 三 物联网在制造业中的应用 四 相关研究基础四 相关研究基础 五 结束语五 结束语 28 简介简介 东莞华中科技大学制造工程研究院 简称 工研院 创建于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 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 29 组织架构组织架构 东莞市政府 东莞市政府 华中科技大学 华中科技大学 理事会 理事会 院务委员会 院务委员会 企业顾问委员会 企业顾问委员会 技术委员会 技术委员会 数控装备事业部 财务部 信息技术事业部 模具技术事业部 大学生实习基地 工程服务部 行政管理部 基建及后勤管理部 项目管理部 学生创业中心 电子制造事业部 技术研发技术研发产业孵化产业孵化人才培养人才培养行政服务行政服务 设计服务中心 激光技术中心 检测技术中心 物联网技术中心 技术服务技术服务 教育发展院 广东省科学技术厅 广东省科学技术厅 工程展示事业部 产业孵化部 光谷华科技术公司 立创检测技术公司 易步机器人公司 思谷技术公司 讯科信息技术公司 华科工研院公司 松湖华科产业孵化公司 运动控制推广研究所 工业机器人研究所 先进装备研究所 国际运动控制与 先进装备研究中心 国际合作国际合作 上海办事处 北京办事处 武汉办事处 驻外机驻外机构构 精密矽电公司 华科精机公司 3030 工作基础 产业基地工作基础 产业基地 省经信委彭平副主任为东莞物联网产业基地揭牌省经信委彭平副主任为东莞物联网产业基地揭牌 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 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 获得获得 广东省战略性新兴产业基地东莞物联网产业广东省战略性新兴产业基地东莞物联网产业 授 牌 授 牌 东莞市仅两家东莞市仅两家 3131 工作基础 仪器设备工作基础 仪器设备 拥有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 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 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 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 3232 工作基础 承担项目工作基础 承担项目 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 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余项国家级项目10余项 国家自然科学基金 十五 重大项目国家自然科学基金 十五 重大项目 先进电子制造中的 重要科学技术问题研究 先进电子制造中的 重要科学技术问题研究 国家重点基础研究发展计划 973 项目国家重点基础研究发展计划 973 项目 电子制造中的 混合约束数字建模与产品缺陷诊断机理 电子制造中的 混合约束数字建模与产品缺陷诊断机理 863计划重大项目863计划重大项目 RFID标签封装设备开发与生产 RFID标签封装设备开发与生产 国家工信部电子发展基金项目国家工信部电子发展基金项目 RFID药品防伪追溯应用 示范 RFID药品防伪追溯应用 示范 工信部电子发展基金项目工信部电子发展基金项目 嵌入式软件安全性检测平 台 嵌入式软件安全性检测平 台 国家发改委产业化项目国家发改委产业化项目 RFID封装设备产业化 RFID封装设备产业化 863计划项目863计划项目 敏捷化MES若干关键技术及其应用系统 敏捷化MES若干关键技术及其应用系统 3333 工作基础 关键技术工作基础 关键技术 申请了国家专利申请了国家专利4242项 其中国家发明专利项 其中国家发明专利2121项 项 分布式读写器技术 分布式读写器技术 低成本大规模递增式组网 超传统低成本大规模递增式组网 超传统 50倍以上读写器单元 有线无线结合的灵活组网模型 50倍以上读写器单元 有线无线结合的灵活组网模型 连续 精确 实时射频定位技术 连续 精确 实时射频定位技术 追踪确定覆盖范围内追踪确定覆盖范围内 的细微活动 低功耗设计 世界领先的射频定位算法 的细微活动 低功耗设计 世界领先的射频定位算法 远距离 高性能标签定制技术 远距离 高性能标签定制技术 高性能标签设计的阻抗高性能标签设计的阻抗 匹配模拟算法 高精度标签天线工艺 高性能全向天线匹配模拟算法 高精度标签天线工艺 高性能全向天线 仿真设计技术 仿真设计技术 RFID标签设计 封装平台 RFID标签设计 封装平台 对RFID天线进行电磁场仿对RFID天线进行电磁场仿 真优化 制作RFID标签样品 真优化 制作RFID标签样品 RFID标签性能测试平台 RFID标签性能测试平台 研究工艺参数对键合界面可靠研究工艺参数对键合界面可靠 性的影响规律 研究RFID天线的电气特性 性的影响规律 研究RFID天线的电气特性 3434 工作基础 核心产品工作基础 核心产品 自主开发的全系列自动化RFID标签封装设备自主开发的全系列自动化RFID标签封装设备 自主开发的全系列RFID读写器自主开发的全系列RFID读写器 产品系列产品系列 全系列电子标签全系列电子标签 全频段 全接口读写器全频段 全接口读写器 物联网集成平台物联网集成平台 物联网应用软件系统物联网应用软件系统 RFID标签封装设备RFID标签封装设备 产品特点产品特点 支持125 C高温 60 支持125 C高温 60 MPa高压极限工作环境MPa高压极限工作环境 定位精度业界最高 1定位精度业界最高 1 米范围 米范围 支持分布式组网 平滑支持分布式组网 平滑 扩容扩容 开放通用的物联网集成平台开放通用的物联网集成平台 行业定制化RFID标签行业定制化RFID标签 3535 工作基础 行业应用工作基础 行业应用 在家电制造过程管理 电子信息产品物流管理与 跟踪系统 智能交通 特种货品防伪跟踪 物流 节点高效监控等领域进行了物联网技术应用 在家电制造过程管理 电子信息产品物流管理与 跟踪系统 智能交通 特种货品防伪跟踪 物流 节点高效监控等领域进行了物联网技术应用 在美的 TCL 江汉石油 武汉生物制品研究所 等单位应用 在美的 TCL 江汉石油 武汉生物制品研究所 等单位应用 RFID在家电制造业生 产线的应用 基于RFID的物 流行业应用 武汉东湖水质监 控系统 36 关键技术研究 关键技术研究 RFID天线设计与仿真天线设计与仿真 36 性能优化性能优化 读写距离 谐振频率等 读写距离 谐振频率等 适应工况适应工况 抗高温 高压 振动 液态 金属环境等 抗高温 高压 振动 液态 金属环境等 技术难点 技术难点 自主设计了抗金属 抗液体 抗振动等 特种 自主设计了抗金属 抗液体 抗振动等 特种RFID标签 标签 实现振频实现振频32Hz 数据保存时间 数据保存时间 10年 计数次数 年 计数次数 10 万次 万次 在美的家电生产流程管理 茅台酒类防 伪等获得成功应用 在美的家电生产流程管理 茅台酒类防 伪等获得成功应用 研究进展 研究进展 国家发明专利国家发明专利 随部件移动的视觉对位装置随部件移动的视觉对位装置 CN1738526 一种视觉引导下的拾放装置 一种视觉引导下的拾放装置 200810197555 4 IEEE Signal Processing Letter 2007 14 5 344 347 2009 16 4 295 298 增益和方向性增益和方向性 液态环境使用标签液态环境使用标签 抗金属屏蔽标签抗金属屏蔽标签 37 关键技术研究 倒装键合工艺与材料关键技术研究 倒装键合工艺与材料 37 超细间距超细间距 99 7 接触电阻稳定性接触电阻稳定性 键合性能定量预测 与优化控制 键合性能定量预测 与优化控制 技术难点 技术难点 提出了定量评价键合界面性能的加热因子指标 提出了定量评价键合界面性能的加热因子指标 建立了基于加热因子的工艺控制创新方法 建立了基于加热因子的工艺控制创新方法 研制了高性能银粒子研制了高性能银粒子ACA 达到国外同类产品先进水平 达到国外同类产品先进水平 研究进展 研究进展 Soldering 2009 21 4 38 44 聚合物微球聚合物微球微球金属化微球金属化 银粒子银粒子 自主研制的自主研制的ACAACA封装的封装的Inlay产品产品 38 关键技术研究 精密视觉定位与检测关键技术研究 精密视觉定位与检测 38 高效率高效率 图像匹配 周期 图像匹配 周期 20ms 视觉 定位时间 视觉 定位时间99 9 适应柔性 基板上图像模糊 变形 残缺等 适应柔性 基板上图像模糊 变形 残缺等 技术难点 技术难点 发明了一种基于多反射镜的飞行视觉定位方法 发明了一种基于多反射镜的飞行视觉定位方法 提出了去噪去模糊 边缘提取以及图像匹配等新算法 提出了去噪去模糊 边缘提取以及图像匹配等新算法 解决了混合噪声干扰 运动解决了混合噪声干扰 运动 离焦模糊 图像缺失等难题 离焦模糊 图像缺失等难题 实现了实现了RFID倒装贴片过程的快速精确定位倒装贴片过程的快速精确定位 20 m 研究进展 研究进展 国家发明专利国家发明专利 随部件移动的视觉对位装置随部件移动的视觉对位装置 CN1738526 一种视觉引导下的拾放装置 一种视觉引导下的拾放装置 200810197555 4 IEEE Signal Processing Letter 2007 14 5 344 347 2009 16 4 295 298 飞行视觉定位装置飞行视觉定位装置 定位精度 定位精度 1 m 视觉处理时间 视觉处理时间 50ms 3D管脚视觉检测系管脚视觉检测系 统 已应用于南通富统 已应用于南通富 士通的测试分选机士通的测试分选机 39 关键技术研究 微小芯片精密操作关键技术研究 微小芯片精密操作 39 多自由度多自由度 高精度的 定位 对准与调平技 术 定位精度 高精度的 定位 对准与调平技 术 定位精度1 5 m 6DOFs 超薄芯片超薄芯片 超薄芯片 的拾放与操作技术 厚度 超薄芯片 的拾放与操作技术 厚度10 m 技术难点 技术难点 发明了四自由度倒装键合头 翻转头等装置 发明了四自由度倒装键合头 翻转头等装置 提出了视觉引导下运动控制 双动子直线电机高速高精运动控制 音圈电机力 提出了视觉引导下运动控制 双动子直线电机高速高精运动控制 音圈电机力 位控制快速切换等方法 位控制快速切换等方法 实现了高效高精实现了高效高精 5000UPH 10 m 倒装贴片 倒装贴片 研究进展 研究进展 国家发明专利国家发明专利 一种四自由度倒装键合头一种四自由度倒装键合头 ZL200410061154 8 一种芯片拾放控制方法及装置 一种芯片拾放控制方法及装置 200910272685 4 芯片尺寸 芯片尺寸 100um 定位精度 定位精度 1um 贴片速度 贴片速度 2 4片片 s 40 关键技术研究 多物理量精确控制关键技术研究 多物理量精确控制 40 超薄基板张力控制超薄基板张力控制 大跨 距 大跨 距 20m 宽幅 超薄 宽幅 超薄 50 m 基材基材 多路高精度温度控制多路高精度温度控制 32 个芯片同步上 下位置加 热 加热精度控制在 个芯片同步上 下位置加 热 加热精度控制在 1 技术难点 技术难点 提出并实现了柔性基板张力控制 多路高精度温度控制 高粘性流 体点胶精确控制等新方法 提出并实现了柔性基板张力控制 多路高精度温度控制 高粘性流 体点胶精确控制等新方法 在在RFID标签封装设备点胶模块 热压模块获得成功应用 保证了标签封装设备点胶模块 热压模块获得成功应用 保证了 RFID标签封装的高成品率标签封装的高成品率 99 7 研究进展 研究进展 国家发明专利国家发明专利 一种多路高精度温度控制器一种多路高精度温度控制器 ZL200810048371 1 一种卷到卷间歇式柔性基材传输的张力控制方法 及装置 一种卷到卷间歇式柔性基材传输的张力控制方法 及装置 ZL200710053106 8 ASME JVA 2008 130 4 0410051 15 热压头数 热压头数 32对对 温控精度 温控精度 1 力力 位混合控制位混合控制 41 装备研发 装备研发 RFID标签封装装备标签封装装备 41 自主开发了我国第一台全自动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 标签封装成套装备并实 现系列化 总体技术指标 贴片精度 20 m 贴片效率 贴片效率 5000UPH 成品率 成品率 99 等 达到国际先进水平 等 达到国际先进水平 自主开发了我国第一台全自自主开发了我国第一台全自动动RFID标签封装成套装备并实标签封装成套装备并实 现现系系列列化化 总体技术指标 贴片精度 总体技术指标 贴片精度 20 m 贴片效率 贴片效率 5000UPH 成品率 成品率 99 等 达到国际先进水平 等 达到国际先进水平 自主研发的高性能全自动自主研发的高性能全自动RFID封装装备封装装备 42 标签批量化生产标签批量化生产 42 应用国产天线基板 芯片 导电胶等实现了数十万应用国产天线基板 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 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 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 标签制造龙头企业得到应用 应用国产天线基板 芯片 导电胶等实现了数十万应用国产天线基板 芯片 导电胶等实现了数十万RFID标标 签高效高可靠封装 成品率签高效高可靠封装 成品率 99 在中山达华 北京维 在中山达华 北京维 深 永红印刷等深 永红印刷等RFID标签制造龙头企业得到应用 标签制造龙头企业得到应用 43 系列读写器研制系列读写器研制 43 攻克空间传播模型 调制解调 攻克空间传播模型 调制解调 MIMO 多标签防碰撞 多