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工业4.0和UWB技术的关系

什么是工业4.0?UWB技术能否用于工业4.0?工业4.0概念德国于2013年先提出,德国政府上升至德国国家创新战略之一,是德国面向2020年的科技战略之一。在2013年汉诺威展会上,德国教研部、科技部、西门子公司、博世公司等巨头等联合推出了工业4.0。目前它仅仅是一个相对远景计划。工业4.0的概念到目前还没有清晰的定义,说明国内的主导力量比较分散,没有形成统一的合力。从整体上来说,工业4.0的目标是从供应商到制造车间,再到客户,全过程实现智能化生产和网络化销售。工厂内部生产过程高度智能化,云技术和大数据贯穿其中,CPS赋予设备互联通信,UWB赋予要素定位,并且可以实现全过程数字管理,全程实现人、设备、产品的工业定位,形成一个完整的生态结构,在这个生态结构中,主要的角色有:供应商、企业、工厂、设备、客户等,连接这些角色的是CPS系统。

工业4.0的核心是什么?核心包括了三项总集成:

  

第一、横向业务集成,整合业务合作伙伴、公司与公司之间、公司与用户之间的主体网络,横向业务集成中主要用到的工具包括CRM、SCM等管理平台;  

第二、第二,纵向业务网络集成,主要是整合企业内部生产流程之间的信息沟通问题、流程重塑问题,设备可定位问题,包括机器设备、供应链系统、生产系统和运营系统等,主要运用的工具包括ERP、MES、DCS、SCADA、HMI等系统平台,重点在于实现全程可控的智能制造的过程,而UWB技术可以实现的高精度定位,在这个领域里是不可缺少的定位技术。

第三、价值链端到端的网络化集成。在这个生态链上,产品从用户需求、创意、设计、制造运行到服务的全体过程,形成对产品的全生命周期动态管理,主要的工具软件包括CAD、PDM和PLM等平台软件。

工业4.0的基础是网络物理系统(CPS),这个概念主要是将企业内部的设备、产品、相关设施、人力等广泛连接成一个网络物理系统。更确切的说,这个系统就是我们所说的生产制造企业的互联网化和物联网化。从广义上理解,就是一个在智能传感器的基础上,深度融合了计算、通信、位置和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化生产设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环,对时间、空间多维坐标的定位,实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。因此,UWB定位技术的高精度是CPS的主要技术之一,他和RFID定位就构成了CPS位置基础的基石。CPS的最终目标是实现信息世界和制造企业的完全融合,构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的物联网络,并最终从根本上改变人类工业进程的方式。可以说是第五次生产技术革命。是虚拟世界和现实世界在工业领域应用中的高度融合,是工厂、机器、生产资料和人通过网络技术的高度联结。是工业4.0的实践基础,没有CPS的支撑,智能工厂、智能制造都是空中楼阁。   

海量运算是CPS接入设备的普遍特征,因此,接入设备通常具有强大的计算能力。物联网中的物品不具备控制和自治能力,通信也大都发生在物品与服务器之间,因此物品之间无法进行协同。从这个角度来说物联网可以看作CPS的一种简约应用,或者说,CPS让物联网的定义和概念明晰起来。在物联网中主要是通过RFID与读写器之间的通信,通过RFID定位技术或者UWB定位技术来实现三维坐标的确认,人并不会介入其中。