周立功致远电子：工业4.0与IoT物联网“智能制造“是关键！
摘要：随着信息技术与工业技术的高度融合，通讯网络、计算机技术、自动化技术和软件系统的深度交织产生了新的价值模型，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联，形成虚实结合的系统，德国人称其为“工业4.0”。互联网激活传统工业，保持制造业长期竞争力的必由之路：与前三次工业革命相比，我们认为工业4.0最大的进步在于利用互联网激活了传统工业过程，使工厂设备“能说话、能思考”，同时实现三大功能：最大程度地降低制造业对劳动力的依赖、将流通成本降到最低、最大程度满足用户个性化需求。
从长期来看，工业4.0对于智能工厂的投入将远超过一般工业，但项目盈利能力也将显著提高，并且资本投入越大、斜率越陡峭，即投资的边际回报率越高。无论在何种经济体，工业4.0都将是制造业发展不可绕开的必由之路，是未来世界制造业最大的一波“浪潮”。我们一直以来专注于工业控制领域，同时深刻感受到这次工业智能化给制造、生产带来的改变，物联网已经在不断的走进工业生产制造，在我们合作的企业中，工业生产数据实时采集（如MES系统）算是典型，而在工业生产信息网络中，ZigBee当之无愧成为了主角。
图1 采用ZigBee搭建的生产信息化管理网络
MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、工具工装管理、采购管理、底层数据集成分析、上层数据集成分解等等管理模块。它是企业CIMS信息集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES 可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业(家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药)，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企
业提供良好的企业信息管理。
图2 应用于系统中的ZigBee无线模块ZM5168
在整个系统中，ZigBee模块通过健壮的组网透传协议，可构建多种型态的网络拓扑结构，让整个制造系统的各个布局进行信息化组网，并可通过网关接入以太网，实现智能化管理，且在各种复杂的工厂环境成熟应用。
图3 用户MES硬件系统展会
目前德国主要工业领域中44%的企业已采用“工业4.0”相关的生产和技术模式。国内不断有越来越多的制造企业、工厂向该方向进军，这充分说明工业4.0已经从一个概念变成了现实。
图4 智能工厂模型
但我们知道，目前ZigBee很多采用类似ZigBeePro、Home Automation、Smart Enengy，但在组网过程中均容易出现节点掉线现象，且通信效率较低、支持的节点数量少等，针对这
些情况，周立功致远电子专门针对对这些参数有较高要求的应用，开发出了一套工业应用快速组网通讯协议——FastZigbee，该协议的主要特点是支持更多节点数量，攻克ZigBee节点掉线现象，使用方便、灵活，而且效率高，适合各种类型的组网功能。同时实现零门槛的zigbee组网使用。
传统zigbee协议：了解zigbee协议、基于第三方库编程开发、测试网络健壮性及稳定性并反复调试、规划应用网络、启动等待组网、实现zigbee通讯；
FastZigbee协议：黑匣子，软件配置，布网，实现zigbee组网通讯。
图5 传统Zigbee与FastZigbee
传统的zigbee通讯协议节点类型分为3种：协调器、路由器、终端节点。用户自行开发需从ZigBee的底层通讯机制到用户API全方位的了解掌握，并且由于无线协议的复杂性和无线实验平台环境搭建的高额成本，导致超过50%的用户存在ZigBee通讯的隐性问题。
图6 FastZigBee组网拓扑结构
下面我们来看看，zigbee目前使用最多的网络通讯，如点对点通讯、主从模式（一点对多点）通讯、组网通讯。这三种通讯是目前zigbee使用最普遍，也是相对简单的网络。
传统zigbee通讯协议，应对这些网络需要进行角色分配，设置相对麻烦，组网时间慢，通讯效率不高等确定，且应用不灵活。
而Fastzigbee则能轻松应对这些网络，给予客户极致的用户体验，同时FastZigBee也同样满足ZigBee的布网规范。
1、如图所示，只需将A、B两点的目标节点地址相互指向，即可实现A、B两点之间数据透传。设置可使用配套的FastZigbee配置软件，打开串口-获取信息-修改配置，即可轻
松完成配置。
A
B
图 7 点对点通讯示意图
2、如图
所示，主从模式（一点对多点）通讯，只需将B 、C 、D
等从机节点的目标节点地址指向主节点
A ，同时A 设置成广播，或者用一条切换目标地址（无须重启）指令，即可实现A-
B 、
C 、
D 等节点的多点数据透传。同理设置只用使用配套的FastZigbee 配置软件即可。
A B
C
D
图 8 主从模式（一点对多点）通讯示意图
3、如图 所示，当主从节点的距离无法直接通讯时，只需将两点距离中一个节点（如C
点）设置成路由模式，则能完成数据转发，其他所有设置均和第2点的设置一样。
A B
C
D E
图
9 组网转发示意图 4、由以上三种基本网络，拓展出更复杂的网络，如下图10多级组网通讯
，多级组网通
讯。FastZigbee 协议应对该网络同样也是得心应手，使用方式完全和第3点的设置一样，只需将链路中无法达到的距离中间，
找个节点，设置成路由模式即可。FastZigbee 最大支持10
级路由转发，单级路由最大2.5KM ，能够满足绝大部分的网络。
A
B C
D
F G E Y Z X
图10 多级组网通讯示意图
FastZigBee已在众多的MES系统硬件中运用，为智能制造提供稳定可靠的组网通讯方案，周立功致远电子也将不断向智能工厂提供新的血液，从中国制造到中国智造，这是工业4.0的大时代！将大数据、云计算科技与移动互联网结合起来，中国的企业可以紧贴市场，与用户建立一种新型的互动关系，并且深入洞悉用户的需求。新一代IT技术还能帮助全产业整合和跨工业、服务业部门的整合，发挥中国产业的“团队优势”。周立功致远电子将推出更多的工业4.0配件，支持中国特色“工业4.0”的形成和执行，帮助中国各行各业创新升级，进而推动中国经济转型。
工业4．0与智能制造居然还有个名字叫两化融合
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工业4.0与智能制造居然还有个名字叫两化融合 两化融合（工业化与信息化融合)是一个由国家提出的长期发展战略目标。从提出两化融合到现在已经有十多年了但两化还没有真正融合到一起,很多地方甚至还没有做好开始融合的准备。其背后的原因,错综复杂;其经历的时间，三十多年;其发展的势头，持续增强；其未来的情形,任重道远。 一、三十年前也跨界 两化融合不是今天才有的，也不是从2002年提出这个口号时才有的。如果考察一下两化融合的历史进程，可以回溯到改革开放早期。大约在上个世纪８0年代初,伴随着IBM大型机、ＶAX小型机、阿波罗图形工作站等多种计算机进入中国,带来了一些运行在这些计算机上的机械设计、仿真软件、绘图软件、计算机软件语言，以及可以用软件语言调用的函数子程序接口和画线与渲染子程序接口,由此而有了“制造业信息化”的发端——开发计算机辅助设计（ＣAD)软件程序。在80年代中期机械部还推广过机电一体化技术,提倡用微电子技术改造机械设备。CAD软件和微电子属于信息技术，被设计和改造的机械属于工业化的范畴,这就构成了两化要素的最早的一种融合形式。 最初的CAD软件开发以二维绘图软件为主。当时能在阿波罗图形工作站上开发出来一套二维CAD软件的基本功能,会让人兴奋不已。笔者就是在那个时代，开始研发以二维图形裁剪为核心的交互式绘图软件系统。那个时候，能快速地画出一张符合技术要求的机械零件图，是一个非常重要的开发任务,零件图的图框、布图、尺寸、符号、技术要求标注等,都是必须要考虑的。如果能以“二维半”（二维形状拔高后的柱状形体)的形式做出一些零件立体图，那就是很高级的开发项目了。毕竟，一张可以随意修改每一根线条的零件图，胜过几乎无法修改的手绘图纸的千百倍,这就是信息化的力量。当年机械部、国家科委等都组织了多种形
工业4.0即是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在 通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统相结合的手段，将制造也向智能化转型。 两大主题： 1.智能工厂：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络分布式生产设施的实现。 2.智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过 程中的应用。 发展优势 在生产能力上，工业 4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺 流程的灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作生涯更长，工作与生活更加 平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。 实现方式 主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。 工业3.0与工业4.0的比较
工业4.0能实现什么 1.生产智能化 2.设备智能化 3.能源管理智能化 4.供应链管理智能 化智能制造 工业4.0是一个产业的技术转型，是产业的变革。工业 4.0提出的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。智能制造技术现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设 计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。
本质：是基于“CPS”实现“智能共厂” 核心：是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键：是信息技术应用实现生产力飞速发展 智能制造的构成 智能制造是可持续发展的制造模式，他借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜 力，优化产品的设计和制造过程，大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生，同时实现循环再用，减少排放，保护环境。 基于工业4.0构思的智能工厂将由物理系统和虚拟的信息系统组成，称之为物理 信息生产系统（CPPS），是为未来制造业勾画的蓝图，其框架结构如图所示。 这种新的生产模式必将导致新的商业模式、管理模式、企业组织模式以及人才 需求的巨大变化。 首先是产品设计与生产的分离。工业4.0提出以通信和服务为基础构建网络化智能共产的设想，如图所示。
关于工业4.0智能制造信息及方案流程 陈志成：中国人工智能学会基础专业委员会常务委员、中国通信学会云计算专家委员会委员、北京格分维科技有限公司总经理 我原来在高校工作了一段时间，是教师，担任计算机学科方面的负责人，现在创办一个公司，做人工智能方面的工作。我从学校出来，有一些背景因素，很多教授、院士，他们做了很多很好的理论研究，但是我们的产学研做的并不是想象中的那么好，企业很难把人工智能中比较超前的理论运用起来。很多老师聊天说，人工智能是不是要死亡了，是不是真的不行了，没有什么用途了，离我们生活太遥远了。我创办企业的想法，是希望将课本上的一些理论，变成日常生活当中可以用的一些产品，不管是小的产品也好，大的产品也好。也许这也是一种情怀，大家都想做一些事情，而我想做人工智能。 我的演讲分为四部分内容：第一，介绍工业4.0的本质，我认为工业4.0的本质是智能制造，目前对于工业4.0的理解各种各样，但是大体而言，还是依据德国的提法来理解。2011年至2013年，德国针对工业4.0给出了一些资料，总体思路还是智能制造的概念。前面说人工智能要死亡了，可是现在机会来了，人工智能可能会有大发展了。第二点介绍我们现在正在做的事情，就是制造企业的机联网，主要是指机器设备的联网，及其管理控制。第三点讲基于机联网之上的云计算服务，以及相关的研究课题。最后跟大家分享一个能源大数据系统的案例。 工业4.0的本质是智能制造 智能时代已经来临，五年之前，老师们在讨论人工智能怎么发展，原中国人工智能学会理事长钟义信老师、何华灿老师等也都在讨论。人类社会的发展经历了三个阶段，第一个阶段是农业社会，人类劳动工具以简单的镰刀、锄头为主。第二个阶段是工业社会，也就是动力机车时代，以蒸汽机、机床为代表的时代。第三个阶段是信息社会，网络时代到来了，电话、电灯、电视，现在的互联网、通信网，这就是目前的信息社会。 我们来看看前面三个时代，从研究者角度来分析，看看它的工具水平、研究的科学问题、及核心基础理论。材料时代主要是简单的材料加工，用树枝就可以获取到一些食物类的
工业4.0智能制造 与企业精细化生产运营 专为制造型企业量身订制，全面提升企业“智造”水准解决制造型企业面临的现实困惑与挑战，让“中间力量”迅速成为“中坚力量” 课程背景 作为全球“最大的工厂”，中国在制造领域发挥着巨大的作用，在德国推出工业4.0战略之时，中国借其之势，从“制造”向“智造”全力迈进，新一轮科技革命和产业变革与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇。对中国制造而言，这既是宝贵的机遇，又是空前的挑战。毫无疑问，工业4.0时代将是中国在全球制造业竞争场上获得提升和超越的绝佳契机。信息技术推进的制造业正在以飞快的速度走进智能化。每一个行业的业态都将发生巨变。高品质、低成本、短交期的大规模定制时代将大幅提升人类的生活幸福指数。而万物互联技术的使用让物联有了智能化的基础。随着移动互联、工业4.0时代的到来，企业转型大势所趋，调整发展战略、探索发展方式已成为企业的新常态。同时，由于市场环境、竞争环境的不停变化，企业需要在转型过程中不断调整、完善其转型战略和发展模式，在转型过程中逐步提升竞争力也成为企业的新常态。 适合对象 各类制造型企业的总经理、厂长、生产经理、供应链管理者、质量经理、车间主任、科（课）长、一线管理者等生产管理干部 课程时间 2天（12小时）
主讲导师 中国管理科学研究院人才战略研究所专业委员会委员；；国资委特聘生产管理培训专家；清华继续教育学院经理人研修班特聘专家；国家发改委培训中心特邀生产管理培训师；中国教育培训协会顾问导师；香港生产力促进中心精益生产管理顾问；现任海纳管理学院咨询事业部总经理。 张小强老师 FMP （Fine Management Positioning ）培训模式创始人；2009-2014年度全球生产类十强华人讲师；“双七”领导力大中华区启航导师。 出版著作有：《砍掉浪费》 《一本书读懂工业4.0》 《新常态正能量》 《疯狂管理》
浅谈工业4.0与中国制造2025 在2013年4月的汉诺威工业博览会上，德国正式推出高科技战略计划——“工业4.0”，通过工业4.0战略的实施，德国希望成为新一代工业生产技术(信息物理系统)的供应国和主导市场，提升全球竞争力。2015年3月，中国国务院总理李克强在全国两会上作《政府工作报告》时正式提出了“中国制造2025”计划通过“中国制造2025”战略的实施，全面提升中国制造业发展质量和水平，使中国迈入制造强国行列，成为制造强国。 从一些书籍、媒介平台上也可知道，中国制造2025与美国、日本等国制定的制造规划不同，与德国工业4.0在很多方面都有相似的地方，两者都强调实现智能制造，中国制造2025的制定与实施在某些程度上也受到了德国工业4.0的影响。但是两者有什么不同呢？ 一、工业4.0 德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。 工业4.0可以概括为：一个核心，两个重点，三大集成，四个特征和六项措施。一个核心：互联网+制造业，将信息物理融合系统（CPS）广泛深入地应用于制造业，构建智能工厂、实现智能制造。两个重点：领先的供应商策略，成为“智能生产”设备的主要供应者；主导的市场策略，设计并实施一套全面的知识和技术转化方案，引领市场发展。三大集成：企业内部灵活且可重新组合的纵向集成，企业之间价值链的横向集成，全社会价值链的端到端工程数字化集成。四个特征：生产可调节，可自我调节以应对不同形势；产品可识别，可以在任何时候把产品分辨出来；需求可变通，可以根据临时的需求变化而改变设计、构造、计划、生产和运作，并且仍有获利空间；四是过程可监测，可以实时针对商业模式全过程进行监测。六项措施：实现技术标准化和开放标准的参考体系；建立复杂模型管理系统；建立一套综合的工业宽带基础设施；建立安全保障机制和规章制度；创新工作组织和设计方式；加强培训和持续职业教育。 二、中国制造2025