工业互联网基本概念及关键技术

一、工业互联网七大关键技术的关系梳理1.1工业互联网的概念1.2第一个工业互联网提案——美国GE“工业互联网”一2012年末，美国GE公司提出的关于产业设备与IT融合的概念一定义：基于开放、全球化的网络，将设备、人和数据分析(工业互联网三要素)连接起来，用过对大数据的利用与分析，升级航空、医疗装备等工业领域的智能化，降低能耗，提升效率。分析分析机器人互联网的人1.3工业互联网提出的背景●借助互联网、大数据的，可以显著提高服务质量，实现增值一【传统方式】数据获取、计算分析和决策优化分设备运行过程一【工业互联网】设备、人和数据互联，三个过程控制设备动作、精确优化运行效率由此带来的“1%的威力”—1%提效创造1万亿美元市场：■中国，未来15年燃气发电机组能耗降低1%,节约80亿美元燃料；油气勘探开发的资本利用率提高1%,则能省下70亿美元；铁路网络的运输行业运营效率提高1%,又能省下20亿美元燃料成本。■全球，燃气发电厂生产效率提高1%,将节约价值660亿美元燃油；石油天然气勘探开发的资本利用率提高1%,每年将减少近900亿美元支出；铁路、航空、医疗、电力、石油天然气行业提效1%,15年内带来2760亿美元增长)1③分析的综合预见性不足③分析的综合预见性不足②互联广度不足产品服务产品服务①感知深度不足制造系统视觉感知相比传统温度变送器：■从检测“温度点”,到感知“温度场”视觉感知相比传统温度变送器：■从检测“温度点”,到感知“温度场”wrwrtuuAd云云Lt41.6提升互联广度产品规划产品设计生产规划试制量产使用装备预测性维护1.8制造业的需求互联网(信息)全面、深度感知制造物理过程制造系统(物理)二制造系统(物理)(信息物理深度融合)1.9互联网+第三产业释放巨大活力，成为重要经济增长极淘宝网商品、850万商家互联网+金融过5000亿，互联网+创新腾讯、阿里、百度等纷纷建立开放创新平台为你的成功做①次方·开放接口和数据，由第件，创业者500万能否把“互联网+”在服务业的技术体系，直接平移到工业领域?1.10工业互联网相关政策1.10工业互联网相关政策·2018年7月，工业和信息化部印发了《工业互联网平台建设及推广指南》和《工业互联网平台评价方法》。指南提出，到2020年，培育10家左右的跨行业跨领域工业互联网平台和一批面向特定行业、特定区域的企业级工业互·2019年1月18日，工信部已印发《工业互联网网络建设及推广指南》,初《2019年国务院政府工作报告》。报告提出，围绕推动制造业高质量发展，强化工业基础和技术创新能力，促进先进制造业和现代服务业融合发展，加快建设制造强国。打造工业互联网平台，拓展“智能+”,为制造业转型升工业工业互联网统一平台 2.1感知关键技术：物联网与RFID2.1.1物联网定义2.1.2物联网发展历史国际电信联盟《ITU互联网报告2005:物联网》,指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临2009感知中国”2.1.3物联网VS互联网共同点：技术基础相同物联网和互联网都是建立在分组数据技术的基础之上的，它们都采用数据分组网作为它们的承载网；承载网和业务网是相分离的，业务网可以独立于承载网进行设计和独立发展，互联网是如此，物联网同样。2.1.3物联网VS互联网不同点1:覆盖范围不同不同点2:终端接入方式不同不同点3:数据采集方式不同2.1.3物联网VS互联网不同点4:技术范围不同·物联网运用的技术主要包括无线技术、互联网、智能芯片技术、软件技术，几乎涵盖了信息通信技术的所有领域。·互联网只是物联网的一个技术方向。互联网只能是一种虚拟的交流，而物联网实现的就是实物之间的交流。网络层网络层感知层感知层物联网应用物联网应用支撑子层物联网应用支撑子层传输层与感知层互通 数据采集公共公共标识让物品“开口说话、发布信息”让物品“开口说话、发布信息”物联网体系架构——网络层设施之一纽带作用上下层的数据·IPv·IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。·WiFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段无线宽带网联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段·ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。·移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物移动通信网台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网”创造条件。智能家居M2M智能家居M2M应用精准农业智能医疗智能交通智能物流智能环保>有源(卡片内有锂电池，主动上传ID号)>无源(通过读卡器发出的感应电流工作)>半有源系统(低频唤醒、高频传输)存储器物理接存储器物理接口(调制解调)·典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统读写器电子标签应用系统读写器电子标签查询响应单元查询响应单元能量写教据写教据编码及应用软件解码端和数据传输端构成。>数据采集端由读写器、天线和标>信息处理端是指管理PC与服务器，>数据传输端是指由交换机、网线服务器局域网天线车辆标签2.1.10RFID:电子标签电子标签(ElectronicTag)也称也称应答器或智能标签(SmartLabel),是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。RFID电子标签■RFID=加上保护层的Inlay■有不同的形状和大小尺寸■标签的能量读写器天线读写器天线通信接口·控制器是读写器芯片有序工作的指挥中心，主要功能是：2.1.14RFID:通信设施·通信设施为不同的RFID系统管理提供安全通信连接，是RFID系统的重要组成部分。·无线网络可以是个域网(PAN)(如蓝牙技术)、局域网(如802.11x、WIFI),也可以是广域网(如GPRS、3G技术)或卫星通信网络(如同步轨道卫星L波段的RFID系统)。2.1.15案例学习：车辆识别系统简介一本系统根据不同管理需求，在道路，车库，出入路口设置监控点，主要实现以下两个监控功能：车辆自动识别和车辆自动出入。-针对不同车辆及交通路状实现：公交优先，智能交通等的应用。一对黑车、套牌车及非法营运车辆的识别监督。一在需要监管的车辆上发放标签，结合道路，车库，出入路口安装的读卡器，通过后台系统的智能判断识别，可实时车辆出入、车辆识别，智能调度。2.1.15案例学习：车辆识别系统简介cg系统分为：管制车辆(附着车辆标签),监控设备(包括读写器，天线),后台控制系统(包车辆标签读写器定位算法车辆标签车辆标签485转换器产品中间件系统设置信息显示系统设置信息显示2.1.15案例学习：车辆识别系统简介本系统与智能管理系统相结合，可以实现：·读写设备识别到电子标签的信息后，通过后台管理系统实时显示车辆动跟踪车辆的活动，轻松实现对车辆行踪的实时监控，可实现对公共服务车辆的交通2.2工业互联网传输关键技术：5G与边缘计算1980年代1980年代1990年代2000年代2010年代2020年代智能社会■■大哥大普及普及———5G2.2.25G的核心特点及应用场景在线4K视频大带宽eMBB无人机智慧城市工业互联网智能医疗工业互联网2.2.35G是物理空间和数字空间融合的桥梁物联网物联网物理空间3信息空间人工智能信息空间人工智能大数据2.2.55G市场规模有多大?直接产出按照2020年5直接产出按照2020年5G正式和2030年，5G将长率为24%。间接产出中游中国移动中国联通中游中国移动中国联通中国电信中国广电下游终端设备行业应用基站系统网络建设网络规划及维护建设建设服务5G5G商用初期要来源，预计2020年，合计约4500亿元，占直接经济总产出的94%。5G5G商用中期续增长，预计到2025年，经济总产出的64%。互联网企业与5G相关的信息服务收入增长显著,成为2030年，互联网信息服务接经济总产出的42%。频效提升MassiveMIMO(大规模天线)频率扩展SpectrumatHighFreque站点更密中国移动中国电信8.3333333333333毫米UItraDenseNetwork(超密集组网)S准则充分考虑前向兼容性系统实现方式灵活可配◆高低频统一设计…移动边缘计算(MEC)◆将内容分发推送到靠近用户侧◆应用、服务和内容都部署在高度分布的环境中；◆可以更好的支持5G网络中低时延和高带宽的业务要求。网络即服务网络即服务切片模板仓库切片模板A切片模板B)网络功能实例共享的网络功能网络功能不同应用场景，需要不同的网络功能组合，生成不同的网络切片高带宽、低时延业务，需要在网络边缘执行业务的终结，生成边缘网络切片各种不同的业务场景由不同的网络切片来负责处理组件化同时支持各种支持面向客户差异化场景的业务模式支持业务快速支持更高性能建立和修改可编排:低时延通信智能制造智能汽车智能家居智能医疗(各智能领域)收益率低收益率低2.3工业互联网平台关键技术：互联网统一平台》》2.3.1工业互联网平台功能架构消费者消费者供应链协作企业开发者工业安全防护能耗分服务—摘自《工业互联网平台白皮书(2017)》,工业互联网产业联盟》2.3.1工业互联网平台功能架构消费者消费者供应链协作企业开发者分析析优化工业安全防护(软件开发新模式)(可扩展操作系统)数据采集是基础—摘自《工业互联网平台白皮书(2017)》,工业互联网产业联盟2.3.2从信息网络维度，对平台的四个定位——大量工业用户参与的软件生态二、工业互联网平台是新工业体系的“操作系统” 应知心知执行执行信息空间》》应知心知执行执行信息空间“人-机-物”深度融合的智能网络空间复杂工业过程复杂工业过程物理空间》》2.3.3工业互联网本质内涵数据感知数据应用数据传输数据分发数据存储数据封装数据数据转换数据人数据》2.3.4工业互联网背景与内涵背景与内涵网络空间体系架构和演进——时延敏感网络新架构及网络行为特征数据科学问题——多源异构、时空关联大数据分析网络空间安全问题——信息与物理一体化安全从智能制造维度，工业互联网不是一张网，是互联的工业系统企业内部：跨企业间：理与应用2.3.6工业互联网发展的目标由“信息网络支撑的互联智能”向“知识驱动的自主智能”发展数字化深化应用nnpn发展动力——技术-模式双轮驱动物联网、大数据、云计算..个性化定制、远程监控、预测性维护、云制造……工业互联网平台安全技术工业互联网平台安全技术开发者平台使能技术——摘自《工业互联网平台白皮书(2017)》,工业互联网产业联盟》》2.3.10泛在化感知技术信道信道跳频通信干扰信道序列干扰信道序列泛在化感知的新技术方向>频域轮询>频域轮询E>轮询机制的低效率》》2.3.11全互联制造网络全互联制造网络成，实现无缝信息传输★实现工厂全覆盖，管理和控制业务混流传输，并提供安全可靠保障的组网与传输技术草P:PriontybasedShaperP:PriontybasedShaper段。CCPrN》》2.3.11全互联制造网络N传到控制中心；发了多种无线网络共享频谱下的共存技术；。4N路8式与传感网传感网体系；现有：应用无关的包交换，难以保障管理、控制混合数据流的QoS工业SDN:面向服务的流交换敏装W中增加面向工业的协议修正。核心服务基础服务核心服务基础服务分析模型分析模型●动态自组织；★提供数据管理、建模等基础服务，数据分析、仿真、优化等核心服务，支撑制造应用开发；算法模型嵌入式设备资源受限、服务高并发性服务及时处理、动态服务组织。容灾特性制高效压缩传输方法轻量级高强度加密机制支持实时增量数据的组织工业大数据处理技术 d 统-表征模型转换装置转换装置与分析盛知数据混合数据索引感知数据数据获取/感知数据转换装置 》2.3.14工业互联网总结2.4工业互联网计算关键技术：云计算技术云计网络计算海量存储2.4.2云计算比较认可的三种定义的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务),只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互，就可以让这些资源能够被快速提供。虚拟化的资源通过互联网以服务的形式提供出来。终端用户不需要了解“云”2.4.2云计算比较认可的三种定义源(网络、服务器、存储、应用和服务等)的方便、按需访问；心已经拥有几百万台服务器，而Amazon、IBM、Microsoft、Yaho7.极其经济廉价。由于云的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，云的自动化集中式管理使大量企业无须负担日益高昂的数据中心管理成本，云的通用性使资源的利用率较传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受云的低成本优势。通常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月源使用效率(PowerUsageEffectiveness,PUE)值比普通企业的数据中心出色很多2.4.4云计算的特点核心服务服务质量保证安全膏理2.4.5云计算架构核心服务服务质量保证安全膏理用户访问接口用户访问接口口软件即服务(SaaS)口软件即服务(SaaS)□平台即服务(□平台即服务(PaaS)口基础设施即服务(IaaS)3.软件服务层(SoftwareasaService2.4.7平台即服务2.平台即服务(PlatformasaService)位于云计算3层服务的最中间。通常也称为"云计算操作系统"。它提供给终端用户基于互联网的应用开发环境，包括应用编程接口和运行平台等，并且支持应用从创建到运行整个生命周期所需的各种软硬件资源和工具。个口2.4.8软件即服务个口3.软件即服务(SoftwareasaService)是最常见的云计算服务，位于云计算3层服务的顶端。用户通过标准的Web浏览器来使用Internet上的软件。服务供应商负责维护和管理软硬件设施，收入)或按需租用方式向最终用户提供服务。ApP2.4.10公有云2.私有云2.4.11私有云由于私有云主要在企业数据中心内部运行，2.4.11私有云2.4.11私有云混合云是云基础设施由两种或以上的云(私有云、公有云或行业云)组成，o几个典型数据：(1).2014年全球云计算服务规模约为1700亿美元，美国云服务市场规模约占全球60%,远高于欧洲和日本以及中国等国家和地区。(2).预计2020年全球云计算服务市场规模到将达到2500亿美元。额的13%。——周期呢?怎么节省资源啊?怎么降低投资成本呢?规划呢?过程中的风险呢?维护成本啊?自服务自服务物理机+机房虚拟机+托管可计费可计费—云计算技术优势1统一登理维降低成本：各业务系统共享硬件资源和软件资源跨异构数据库跨异构硬件平台共享硬件资源资源建立与基础设施云相适应的符合云计算架构的软件体系，实现云计算的落地，实现面向服务的松耦合架构。硬件平台2业务成本高企的原因：硬件和软件资源独占天云带宽接入方安全服务格测算标准：1个例如：客户需求的非标准云主机，月租价格云主机-定义云主机-定义基于云计算及虚拟化技术，将计算、存储、网络等资源虚拟化为资源池，分割成独立的虚拟服务器，为客户提供弹性灵活的云主机租用服务服务器使用了英特尔⑧至强⑧E5-Benchmark测试结果显示与市场主流CPU相当。微型(个)内存月租年租(元)将公网访问流量对多台云主机进行流量分发的服务，支持自动检测并隔离不可用的主机，从而提高业务的服务能力和可用性。负负载减小时自动回收通过预/设阀值增加高峰时期空闲时期二、智能隔离二、智能隔离≤并断开路二规格及资费规格及资费项目客户带宽范围(元/月·M)个·月)和带宽捆绑无费用规格及资费规格及资费类型容量(10G)容量(1G)网络流量(1G)请求量(万请求)容量(1G)单价(元/月)单价(元/月】单价(元/月)单价(元/月)单价(元/月)价格体系其他访问产品案例1产品案例1企业一企业一企业自建方式采购硬件设备两台web、两台DB(CPU:4核、Mem:4G、Disk:500G)服务器型号：Del1PowerEdgeT620合计：两台web、两台DB(CPU:4核、Mem:4G、Disk:500G)合计：7800*4元/年合计：4000*2无费用网络设备、合计：0路由器负载均衡合计：300*2元/年+300元/年合计：14400元/年4M企业宽带合计：940元/年 装饰部分：吊顶灯、抗静电地板、墙面、乳电气部分：发电机、双路电源切换装置空调部分：20平方米9kw的精密空调安防部分：门禁控制、监控装置约计4万左右无费用附加费用电费约1万元左右无费用维护人员月工资：3000利用研发团队中的技术人员仅维护系统，故该部分不产生费用费用合计总价：99120元1月1日4月1日机房建设、人员招聘、4月15日系统运行1月1日1月10日建立私有云1月15日系统开发系统运行公有云业务的解决方案比较丰富，主要的有：恒大冰泉、深圳智和、广州巴士在线公司、消防监督平台等。以下为一些案例截图：t公有云业务的解决方案比较丰富，主要的有：恒大冰泉、深圳智和、广州巴士在线公司、消防监督平台等。以下为一些案例截图：t佛山日報主流媒体权威报道立足佛山服务经济关注民生服务社党委机关报D生—云产品介绍——虚拟私有云产品案例2产品案例2明细导航立时主主页产品中心解决方案应用场景服务支持新间中心视频会议支撑管理平台2大中型企业内部业务网络托管口安全性要求比较高口短期内上线使用口与现有公司网络无缝连接口要求设备资源独享口初始投资预算不高用户群特点用户群特点主要聚焦电子政务云、医疗云、环保云、教育云、公网络拓扑网络、访问控制。构成资源池则第三步：申请网络带宽，将网络绑定到虚拟路由器二二在标准服务之外，专享私有云包括如下服务内容，具体服务项目根据客户的需要进行定制定制类——代建私有云大中型企业私有云数据中心集成口安全性要求很高口要求有专属机房环境口希望具有云计算特点口初始投资预算充裕对数据中心的安全级别要求较高、物理资源及平台资源管理的独享性要求较高的地方政府、事业单位、医疗卫生、制造行业、媒体行业、教育行业等信息化改产品定义：提供企业私有云相关的咨询设计、设备采购、系统集成、软件开发、部署实施、项目管理等一揽子整体ICT服务个11.5万元1.2万元8折云管理平台套8折1200元系方统式业务开设成费用费用、备费用集房集房费用、维一、客户需求业务支糖系练务远程联通资源地私有公计算资源池公管理系统务用户交换机填一、客户需求业务支糖系练务远程联通资源地私有公计算资源池公管理系统务用户交换机填项目案例项目案例二、客户网络架构1PowerEdgeR720NTPM主板/2×E5-26302.32E562062.40GHz/2*4G内4台3XeonE56062.13GHZ/2*4G内存/2*146G硬盘。6台4POWER64.2GHZ/2*4G内存/ 2台三、效益分析采用联通方案部署私有云平台，不仅费用比传统虚拟化软件如Vmware的要降低50%,可靠性也得到保障。机房地点通时间成本费用虚拟私有云联通机房共享短较高云资源租用费(标准版)低专享私有云联通机房独享较短高云资源租用费(专享版)较低代建私有云客户机房独享内部互联较长最高设备费用、集成费用机房费用、维护费用较高用户群特点3客户具有IT和CT方面需求有APN需求的而且公司没有固定机房，希望能提供一站式解决方案，既包括APN等CT产品，也包括云产品服务，如云主机及云存储，以及互联网带宽接入。客户群包括车载类客户、无线监控类、智慧城市行业应用等APN需求量大的客户。3G上网卡融合类—3G上网卡网络拓扑及原理网络拓扑及原理机，使用IRF虚拟化技术，交换机上部署2块防火墙板卡，接>S9512核心交换机与太阳城AR、中桥AR运行ospf协议，接入gd_vpdn的VPN,S9512目前只对外公告道，客户APN接入后默认路由指向S9512,在S9512通过默服务的访问控制策略，FW3,FW4通过默认路由指向云平台流量承载A网中侨AR云平台太阳城AR2产品案例产品案例通达电器(车载应用客户),通达电器是广州市白云区通达汽车灯具电器厂，是一家国内主流客车生产企业电气产品的主要配套商。客户需求——两家巴士公有的平台需求，每个巴士公司约200台车(终端)。终端网络接入继续采用联通3G卡，但采用APN方案与平台通讯，每个巴士公司独立一个APN域名。平台侧服务器采用2台云主机(两家巴士公司系统相互独立)。线接入，为客户提供互联网接入管理。3效益——通过APN云主机结合，不仅有助于增加客户的粘度，也有助于为行业应用拓展。云平台增值类——软件服务备注拟化软件)据中心版(hyper-v)数据库 增值类——网络安全服务服务项目使用费服务项目使用费200元/台·月在用户托管主机与外部访问客户端之间划出一道安全边界：入侵检测2000元/台·月采用世界领先的入侵监测产品，自动不间断地进行7x24实时监控网络活动，最大程度地保护用户的网络和主机系统的安全，对违规活动进行记录并提供入侵检测分析报告。Web应用每月500元(2)50M带宽以下，每月1500元(3)100M带宽以下，每月3000元为客户提供web应用防护。具备对sq1注入跨站等web应用攻击防护能力。经过Web应用防火墙过滤Web的攻击行为之后，重新注入到网络中，达到保护企业门户网站不受入侵的效果。1000元/月，可以新建20个账号基于标准TCP/UDP协议，提供安全可靠的VPN接入手段，用户在任何地方都能通过SSLVPN网关代理访问部署在云平台的资源每站点每月2000元为客户提供DDoS攻击检测、流量超常检测、流量阀值自学习、黑洞路由牵引等的流量监控服务按照灾备容量大小计费：2000元/T为客户提供实时复制、高可用、持续数据保护、文档分享及容灾、云灾备、系统迁移、灾备一体机等服务服务响应产品交付服务管理服务响应产品交付服务管理系统加固漏洞检测有云业务开通及时·参照“中国联通集团客户响应工作管理办法”2015年实现故障处理及时率99.9%,业务开通及时率99.99%,开展SLA延伸服务，售后服务满意度提升至98%。故障处理及时故障处理及时监控网管平台现场支撑有云机可用率金牌客户提供99.95%、银牌99.9%的服务标准等服务虚机开通·为客户提供10019专属报障受理标准服务客户满意率>=标准服务客户满意率>=98%理案例：为国税总局提供云服务口国税总局网络发票平台依托联通3G移动网络、固定网络安全接入的通信能力，结合税务行业信息化应用，实现联网实时开票、实时验票、开票受票信息查询统计等功能。自助开票与专用终端中国联通网络发票集中平台件件全国统一数据库白全国统一数据库件国税总局各省国税局各省地税局通用机打发票销售，方价值价值案例：为国际客户爱立信提供云服务储境4、10%自由扩展范围问DMZ区计算资源区计算资源区南苑机房(1)、所有业务使用同一管理网段，并划分多vlan;(2)、存储使用本地硬盘做分部署存储；(4)、两个SPF+端口配置成负载分担LAG,QSFP+端口作为上联端口。N计算资源区亦庄机房VLAN101VLAN102VLAN103VLAN201-230政务外网互联网政务外网互联网国家电子政务外网省节点各数据源单位机房业务前置数据库发展研究中心机房中心外网应用区域安全设名终端接不联通呼和浩特云计算基地联通云计算机房云内网应用区域一托管私有云mm政务外网骨政务外网骨干节点漏洞扫描网络审计网管系统服联通沃云平台a数务器8云互联网应用区域一共享公共云漏洞扫描网络市计漏洞扫描网络市计侵侵墙流量制云安全及交付案例：广州越秀公安视频云平台项目●该客户计划对分区19个分局的1894个摄像头进行高清改造，并将5PB数据存在云平台●总建设规模达9500多万元，其中存储中心拟采用云平台方式搭建，约有1500万规模方案云实的的据表型系统运维管理员系统服务系统系统主机池主机池在储池理适配层适配层硬件设备接口(Linux/Unix/MSWindows+Hypervisor)存储设备网络设备服务器设备存储设备网络设备服务器设备项目意义：树立广州妇儿作为全省乃至全国医疗信息化创新标5、专业化运维团队，提供365*24小时的专享运维服务区群联通云平台2.5工业互联网数据关键技术：大数据与数据中台2.5.1数据中台●传感器●传感器●分布式存储●数据清洗·数字营销·质量管理·风险管理●运营效率提升卡通农场部落冲突海岛奇兵聚划算卡通农场部落冲突海岛奇兵聚划算2.5.2数据中台源于芬兰有戏制造商SuperCell皇室战争皇室战争生鲜生鲜菜鸟宝中心搜索用户中心交易中心支援支援支援支援平台炮火支撑精兵作战中台指挥部能复用的，它是企业业务和数据的沉淀，其不仅能降低重复建设、减用户用户用户数据清洗数据打通数据打通数据打通项日C项日C采集数瓣2.5.5为什么要建大数据中台?业务业务前台技术中台项目c分库分表分布式缓存力项目项目BZookeedeZookeede查询系统)查询系统)布订消息系统)作业流调度系统志采坐工分布式协词的务系统6dē相关产品相当于大数据操作系统，通用性好，生态支持好；Storm,专注于流式计算，功能强大；Mapreduce,分布式计算基本计算框架，用于离Hbase,一种NoSQL列簇数据库，支持数十亿行数百万列大型数据储存和支持SQL操作，数据存储采用HDFS;Hive,通过HQL(类似SQL)来统计分析生成查询结果，通过解析可以Mapreduce上执行的任务，典型的应用场景是与hbase集成；中与很多组件提供发布订阅的功能，还可以监测节点是否失效(心跳检测)如HBase、Kafka中利用zookeeper存放了主从节点信息；功能，可以接收生产者(如webservice、文件、hdfs、hbase等)的数据，本身可以缓存起来，然后可以发送给消费者(同上),起到缓冲和适配的作；收集和传输，也支持非常多的输入输出数据源；数据采集非结构化数Flume数据采集0ozie结构化数据报表展示报表展示构建设备全生命周期模型：图数据质量检查对比验证完整性准确性合法性残缺数据错误数据异常数据分析设备运行状态用户用电情况设备故障检测●国区票筑血图区清游血图区清游8致据管理联网平台打造的新一代综合8致据管理品组织果构品组织果构2.5.12案例：大数据中台应用于航天卫星设备监测数据同步：数据处理：同步4转染同形*转换期NRm1810822,2共4782梁10·*e果eem2m压号号大和S田多星监控综合管理系统是基于三七数据大数据中台打造的卫星管理系统：多量监控造合管理系续,中*多量监控造合管理系续常电查软件在轨卫星分类数量统计em*@(em*@(00a州测地课2.6工业互联网智能关键技术：人工智能技术让机器像人类一样思考让机器像人类一样思考广义人工智能定义让机器像人类一样看懂让机器像人类一样运动2010's-至今深度学习早期的人工智能令人兴奋不已机器学习开始兴起早期的人工智能令人兴奋不已机器学习开始兴起2.6.4深度学习从专家的经验中，归纳规律/规则系统从数据中归纳规律，提取知识从专家的经验中，归纳规律/规则2.6.5机器学习VS深度学习将颜色信息作为一个特征，使其能被识别人工智能2.6.6人工智能写文章?语言生成视觉深度语言生成视觉深度x有很多蔬菜和水果。xxO2.6.8人工智能的核心：算法实现核心：机器通过算法实现人工智能突破方向：认知智能是下一个突破方向方法一：工程学方法方法二：模拟法(ModelingApproach)人工智能的核心：算法基础条件：基础条件：计算和数据作用：提升运算速度，策略网络策略网络监普武学习监普武学习S6000万局对弈大数据基础人工智能深度神经网络算法高效能计算搜素速度为1万位置/秒2.6.11新一代人工智能2.6.122017年7月国务院发布《新一代人工智能发展规划》2020年2025年2030年第一步，到2020年人工智加强人工智能加强人工智能领域军民融合培育高端高效的智能经济重点任务构建泛在安全高效的培育高端高效的智能经济重点任务建设安全便捷的智能社会建设安全便捷的智能社会智能重大科技项目2.6.14人工智能应用场景础器件大力发展人工智能新兴产业智能运载工具无人机车载车载控制器机转向摄像头角度摄像头传感器数据数据库2.7工业互联网执行关键技术：工业机器人1、1、工业机器人意义与定义1910年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。1、工业机器人意义与定义1、工业机器人意义与定义阿西莫夫“机器人三定律”第一法则：机器人不得伤害人类，或坐视人类受到伤害；第一法则：机器人不得伤害人类，或坐视人类受到伤害；第二法则：除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令；第三法则在不违背第一及第二法则下，机器人必须保护自己。1、工业机器人意义与定义1、工业机器人意义与定义有些工作对人体有伤害，如喷漆，重物搬运；有些产品要求极高的质量，如焊接、精密装配；有些工作人难以参与，如核燃料加注、高温熔炉；有些工作枯燥乏味，如流水生产线。。。什么是工业机器人?什么是工业机器人?如何定义?1、工业机器人意义与定义1、工业机器人意义与定义“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”——国际标准化组织，1987(1)拟人功能：机器人是模仿人或动物肢体动作的机器，能像人那样使用工(2)可编程性：机器人具有智力或具有感觉与识别能力，可随工作环境变化(3)通用性：一般机器人在执行不同作业任务时，具有较好的通用性。比如，通过更换机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的任务。能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人示教再现型机器人通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人感觉控制型机器人适应控制型机器人学习控制型机器人机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”智能机器人2.22.2并联机器人根据机械结构(坐标形式)根据机械结构(坐标形式)分类2.12.1串联机器人1、手臂可伸缩(沿r方向);2、滑动架(托板)可沿柱上下移动(z轴方向)3、水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个整体而旋转(绕z轴)。一般旋转不允许旋转360°,因为有液压，电气类似于可伸缩的望远镜套2.在垂直面内绕轴回转(φ3.在基座水平面内转动(θ●柱坐标机器人机械臂的上臂和前臂相连，该枢轴常称为肘关节，允许前臂-t转动角度a;上臂与基座相连，与基座垂直的面内的运动可绕此肩关节进行角度φ;而基座可自由转动，因而整个组合件可在与基座平行的平面内移动角度θ,具有这类结构的机器人的工作包络范围大体上是球状的。优点：机械臂可以方便灵活的到达机器人基座附近的地方，大为减少，结果是采用同样大小的·C圆柱状腕的腕的较精巧的电气执行器(如伺服电机2、2、工业机器人的分类A悬臂笛卡尔式A悬臂笛卡尔式约束较其它机器人所受的约束少，故重复性和精度高；关节机器人·其坐标更近乎自然状态，故但有些运动形式，由于需要大量计算，此结构可能较难平行的直线轨迹。2、2、工业机器人的分类B门形笛卡尔式(桁架机器人)一般在需要精确移动以及负载较大的时候使用，这类机器人常常安在顶板(天花板)上。2.22.2并联机器人相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一2.2并联机器人2.2并联机器人从运动形式来看，并联机构可分为平面机构和空间机构；细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动按并联机构的自由度数分类：2自由度并联机构3/4自由度并联机构6自由度并联机构并联机器人装配6自由度并联机构3.1工业机器人的组成业机器人业机器人控制系统驱动系统(液压缸、电机等)控制系统驱动系统执行机构操作对象检测系统3.13.1工业机器人的组成A执行机构执行机构也称操作机，使机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件和关节组成。从功能角度，执行机构可分为：手部、腕部、臂部、腰部(立柱)和基座等。手部：又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分腕部：是连接手部和臂部的部件。其作用是调整或改变手部的姿态，是操作机中结构最臂部：又称手臂，用以连接腰部和腕部，通常由两个臂杆(大臂和小臂)组成，用以带基座(行走机构):基座是机器人的支持部分，有固定式和移动式两种，该部件必须具3.13.1工业机器人的组成B驱动系统包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝杆、链、带以及·电机驱动：直流伺服电机、步进电机、交流伺服电机。3.1工业机器人3.1工业机器人的组成通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求一般由控制计算机和伺服控制器组成。控制计算机发出指令，协调各关节驱动之间的运动，同时还要完成编程、示教/再现，以及和其他环境状态(传感器信息)、工艺要求，外部相关设备(如电焊机)之间的信息传递和协调工作。伺服控制各个关节驱动器，使各杆按一定的速度、加速度、和位置要求进行运动。3.13.1工业机器人的组成D检测系统检测系统的作用就是通过各种检测器、传感器、检测执行机构的运动状况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证其动作符合设计要求。3、3、工业机器人的组成和性能参数自由度数负载能力工作空间性能参数精度/重复定位精度最大工作速度其它动态特性3.23.2工业机器人的性能参数A自由度机器人自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪(末端操作器)的开合自由度。冗余度机器人：要定位要定位要定位前旋转钻头特定作业时具有多余自由度的机3.2工业机器人的性能参数行印刷电路板上接插电子器件的作业时就成为冗余度机器人。利用冗余的自由度可以增加机器人的灵活性，躲避障碍物和改善动力性能。3、3、工业机器人的组成和性能参数3.23.2工业机器人的性能参数B定位精度/重复定位精度(a)重复定位精度的测定；(b)合理定位精度，良好重复定位精度； (c)良好定位精度，很差重复定位精度；(d)很差定位精度，良好重复定位精度定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间重复定位精度是指机器人重复定位其手部至同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度，即重复度，3、3、工业机器人的组成和性能参数3.23.2工业机器人的性能参数C工作范围工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫做工作区域。工作范围的形状和大小是十分重要的，机器人在执行某作业时可能会因为存在手部不能到达的作业死区而不能完成任务。3.23.2工业机器人的性能参数D最大工作速度有的厂家指工业机器人主要自由度上最大的稳定速度，有的厂家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技术参数中加以说明。工作速度愈高，工作效率愈高。工作速度愈高就要花费更多的时间去升速或降速，或者对工业机器人的最大加速度率或最大减速度率的要求更高。3.23.2工业机器人的性能参数E最大承载能力(负载)承载能力是指机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大质量。承载能力不仅决定于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常，承载能力包含了机器人末端操作器的质量。机械部分工业机器人机械部分工业机器人末端执行器肘旋转3肘旋转手腕手臂2人机座21~4.14.1机器人末端执行器末端执行器是机器人直接用于抓取和握紧(或吸附)工件或夹持专用工具(如喷枪、扳手、焊接工具)进行操作的部件，它具有模仿人手动作A夹钳式取料手连杆圆弧平动式手爪齿轮齿条摆动式手爪弹性力手爪B吸附式取料手气吸附气吸附气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差按形成压力差的方法，可分为真空吸附、气流负压气吸、挤压排气负压气吸式几种。磁吸附磁吸附磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料，因此对某些不允许有剩磁的零件要禁止使用，所以，磁吸附取料手的使用有一定的局限性。3C专用操作器及换接器各种专用末端操作器和电磁吸盘式换接器C专用操作器及换接器换接器换接器换接器插座和换接器插头专用末端操作器换接器的要求主要有：·同时具备气源,电源及信号的快速联接与·在失电、失气情况下，机器人停止工作时不8-换接器配合端；9-末端操作器多工位换接装置有棱锥型和棱柱型两种形式。·棱锥型换接装置可保证手爪轴线和手腕轴线一致，受力较合理，但其传动机构较为复杂；·棱柱型换接器传动机构较为简单，但其手爪轴线和手腕轴线不能保持一致，受力不良。多工位末端操作器换接装置4、4、工业机器人的结构4.24.2机器人手腕腕手腕是连接末端执行器和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机器人末端执行器适应复杂的动作要求。(1)臂转绕小臂轴线方向的旋转称臂转。(2)腕摆使末端执行器相对于手臂进行的摆动称腕摆。(3)手转使末端执行器(手部)绕自身轴线方向的旋转称手转。4.3机器人手臂一般机器人的手臂有3个自由度，即手臂的伸缩，左右回转和升降(或俯仰)运动。手臂回转和升降运动是通过机座的立柱实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受末端执行器、手腕和手臂自身的重量。4.44.4机器人机座固定式机器人固定式机器人机座直接联接在地面基础上，也可固定在机身上。4.44.4机器人机座行走式机器人行走式机器人行走部机构按其运动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。·无固定轨迹式：行走部按其行走机构的结构特点分为轮无固定轨迹式印刷和造纸金属焊接食品娱乐焊接装配弧焊焊接机器人弧焊焊接机器人焊接机器人目前使用最多的一类机器人，世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。点焊对焊接机器人的要求不是很高。因为点焊只需点位控制，而且在点与点之间移位时速度要快捷，至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求，这也是机器人最早只能用于点焊的原因。点焊用机器人不仅要有足够的负载能力作要平稳，定位要准确，以减少移位的时间。弧焊过程比点焊过程要复杂得多，焊丝端头的运动轨迹、焊枪姿态、焊接参数都要求精确控制。点焊搬运机器人搬运机器人牛奶码垛牛奶码垛在搬运领域里物品码垛是机器人应用最为广泛的一项功能啤酒码垛啤酒码垛搬运机器人搬运机器人5、5、工业机器人的应用在高温、低温、有害气体、超洁净环境下的应用。搬运机器人搬运机器人高温环境搬运打磨抛光机器人打磨抛光机器人喷涂机器人喷涂机器人涂胶机器人涂胶机器人激光切割机器人激光切割机器人应用在电切割、激光切割、水切割等领域数控加工机器人数控加工机器人测量机器人测量机器人其他机器人其他机器人娱乐、电影、雕刻、屠宰甚至导弹制造6、6、工业机器人的发展方向工业机器人技术正向智能化、模块化和系统化的方向发展O结构的模块化和可重构化控制技术的开放化、PC化和网络化多传感器融合技术的实用化六自由度六自由度结构的模块化和可重构化二自由度二自由度三自由度四自由度6、工业机器人的发展方向控制技术的开放化、PC化和网络化VIDEOVIDEOMONIFORING多传感器融合技术的实用化模式3:互联物流》》3.1工业互联网的应用范式模式3: