工业互联网应用的技术关键

2018-04-04 16:21 mikj 次阅读 条评论

工业物联网目前存在数字双胞胎、信息物理系统、边缘计算、OT+IT网络、TSN、5G与IPV6、标识解析技术、雾计算、测试床、PON网络等十大工业互联网关键技术,这些技术的发展与应用推动着工业物联网的发展。目前工业互联网主要存在数字双胞胎建模仿真技术、信息物理系统CPS、边缘计算、OT+IT网络、TSN时标网状图、5G与IPV6网络层技术、标识解析技术、雾计算、测试床、PON网络无源光网络等十大工业互联网关键技术。

1、数字双胞胎

数字化双胞胎是指基于现实世界,利用数字化技术营造的与现实世界物理模型对称的数字化镜像虚拟模型,是建模仿真技术发展的现代化产物。数字化双胞胎模型具有模块化、自治性和连接性的特点。利用数字化双胞胎模型,可以从测试、开发、工艺及运维等角度,打破现实与虚拟之间的藩篱,实现产品全生命周期内生产、管理、连接的高度数字化及模块化。

2、信息物理系统

信息物理系统由NASA于1992年提出,正成为引领全球新一轮产业变革的核心技术体系。CPS本质上是在信息空间和物理空间之间构建的基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系。《中国制造 2025》中明确强调:基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革,CPS 已经成为支撑工业互联网、物联网业、工业 4.0/智能制造和两化融合的核心技术。

3、边缘计算

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。边缘计算利用靠近数据源的边缘地带来完成运算,是在高带宽、时间敏感型、物联网集成这个背景下发展起来的技术,是云计算在实际运用中的拓展。在工业领域,边缘计算应用场景包括能源分析、物流规划、工艺优化分析等。2016年11月30日,边缘计算产业联盟(ECC)成立

4、OT与IT网络的融合

OT即操作技术,是工厂内的自动化控制系统操作专员为自动化控制系统提供支持,确保生产正常进行的专业技术,包括可编程逻辑控制器、数控机床、远程终端单元、PLC编程、DCS组态等一系列软硬件。IT即信息技术,是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术总称。过去,OT系统相互独立,形成信息孤岛。OT系统与IT系统融合,可以简化操作获得更大的生产率,提高安全性与预测性维护以避免危险的环境,减少所需人力成本,提高经营决策精度和速度,提高客户需求的响应速度和服务能力。但两者融合后带来的安全挑战不能忽视。

5、TSN设定工业优先权

TSN脱胎自AVB以太网音视频桥接技术,目的是解决数据在以太网传输中的时序性、低延时和流量整形问题,其价值源自两个方面:简化收敛以及增加连接性。TSN增加了各子任务之间的逻辑依赖关系,克服了甘特图的缺点,利用带时标的网状图表示各子任务的进度情况,以反映各子任务在进度上的依赖关系,成为工业控制网络面向千兆接口的解决方案。

6、5G与IPV6

5G(高速率、大容量和低时延的的第五代通信技术)与IPV6(即插即用、空间更大、传输更快、更安全的地址配置协议)为工业互联网提供网络层技术支撑。

7、工业标识解析技术

标识解析技术本身并不是一个新技术,其最初的应用主要是解决生产者对所生产产品的管理;随着物联网、工业互联网的发展,工业标识及标识解析技术实现“数据互通互联”和“互相操作”方面发挥着至关重要的作用。

8、雾计算

2016年谷歌搜索引擎大会首次提出云计算的概念,从此云计算的发展进入了井喷时代。随着移动设备、嵌入式设备和传感设备等智能设备的不断创新和普及,移动数据呈现出疯狂式的增长。将数据传输至远程中心云计算开始显露出传播时延、移动场景支持不足、无法满足地理位置分布相关的感知环境的实时要求、数据传输对网络带宽提出更高要求、安全性和隐私性等问题。为此,雾计算的概念被提出。这是一种依托于现今无处不在的IoT应用产生的一种新型计算模式,是一种分布式的计算模型,提供计算、网络和存储设备,让基于云的服务可以离物联网设备和传感器更近,协助云计算解决部分其无法解决的数据计算需求,更具扩展性和可持续性。

9、测试床

我国离散制造业正逐步从批量化生产阶段向个性化定制生产阶段转变。为此,一种面向个性化定制的测试床即软件定义可重构智能制造验证示范平台被提出。由此,生产制造系统能够通过软件定义的方式,针对产品设计和订单的变化,自动调整加工、装配环节的任务、工艺流程、路径规划与控制参数以及生产系统的结构和控制程序,大幅缩短生产系统软硬件调整以及产品的交付周期,使其快速响应高度定制化产品规模化生产的需求,实现小批量甚至单件化定制产品的规模化、经济型生产。

10、无源光网络

PON(无源光网络),是指ODN(光分配网)全部由光分路器等无源器件组成,不需租用机房和配备电源,是在所谓的“最后一公里”中缺少带宽时的解决方案。PON的突出优点是消除了户外的有源设备,所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。


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