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2018我國工業網際網路行業核心技術拆解及詳細分析

對工業物聯網的三大核心技術環節進行再詳細的拆解,落實到製造業的部分,核心技術包括:

(1)工業網路通訊技術——工業乙太網;

(2)智慧化的裝置——以智慧機器人為代表;

(3)智慧化感知——機器視覺。

我們加以詳細闡述如下:

1.工業乙太網

工業乙太網是指將乙太網技術應用到工業網路中。由於傳統乙太網的通訊機制無法保證實時性,因此針對其應用於工業領域的不足,需要工業乙太網提供相應的補償機制。工業乙太網可以提供靈活的響應式系統,滿足工業領域對實時性的需求,可用於控制資料和生產資料的傳輸,支援裝置級的互聯、協作和整合。工業乙太網的產業化發展歷程。現場匯流排誕生於80年代,2006年至2011年全球年複合增長率將達到22%。主要領導企業為德國赫斯曼和西門子公司;工業乙太網從2000年左右進入市場,在2005-2010年間保持年均50%的複合增速,主要產業化先驅包括赫斯曼、西門子和羅傑康。

高效能、工廠裝置和IT系統整合,以及工業物聯網的需求驅動促進了工業乙太網的增長。根據HMS釋出2017年工業網路市場份額報告顯示,工業乙太網的增長速度比往年更快,同比增長22%。2016年工業乙太網佔全球市場的46%,而2016年則為38%。

在具體的通訊中,EtherNet/IP和PROFINET份額最大,其中PROFINET主要市場在中歐,EtherNet/IP在北美佔主導地位。緊跟其後的是EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK。

工業乙太網示意圖

工業網路市場份額

2.工業機器人

工業機器人為代表的智慧裝置,是工業生產資料產生和累計的初始源頭,也是最末端的執行終端,智慧化的裝置是實現工業網際網路重要的一環。2013年國內工業機器人銷量達到3.69萬臺,同比增長36.52%,首次超過了以技術利用見長的日本,中國當年購買量佔全球工業機器人銷量的五分之一。2016年繼續保持高速增長,工業機器人銷量突破87000臺,同比增長超過26.9%。另外,隨著製造業智慧化的升級改造,我國智慧製造裝備產業呈現較快的增長,根據中國產業研究院的統計,2016年我國智慧製造裝備市場規模已達1.28萬億。在產業政策的激勵和市場需求的帶動下,機器人和智慧製造企業產業化能力不斷提升。

中國智慧製造裝備行業市場規模

中國工業機器人銷量

3.機器視覺

智慧機器需要進行資料採集、通訊和協同資訊處理,所有的資料、生產狀況需要被感知、被獲得,這一過程需要智慧感測器、機器視覺等。

只有機器裝置具備了主動感知環境、產品工藝、操作者水平的變化,主動調整軟體和程式,自動適應周圍的變化,並根據這些變化不斷地學習和優化自己的控制性能才是智慧化。機器視覺是讓機器裝置具備外界感知能力的一種實現方式。典型的機器視覺系統,主要用計算機來模擬人的視覺功能從客觀事物的影象中提取資訊,進行處理並加以理解,最終用於實際檢測、測量和控制一個典型的工業機器視覺應用系統包括:光源、光學系統、影象捕捉系統、影象數字化模組、數字影象處理模組、智慧判斷決策模組和機械執行模組。

機器視覺應用案例

機器視覺發展至今,早已不是單一的應用產品。機器視覺的軟硬體產品已逐漸成為生產製造各個階段的必要部分,這就對於系統的整合性提出了更高的要求。工業自動化企業要求能夠與測試或控制系統協同工作的一體化工業自動化系統,而非獨立的視覺應用。在現代自動化生產過程中,人們將機器視覺系統廣泛地用於工況監視、成品檢驗和質量控制等領域。

2016年全球機器視覺系統及部件市場規模為45.7億美元,相對於2008年增長了134%。最近幾年全球機器視覺系統市場規模平均增速約9%左右;從產業地區分佈看,2016年全球機器視覺產業主要分佈於德國、美國和日本地區,佔比分別為30%、24%和14%。

全球機器視覺系統市場規模(億美元)

全球機器視覺產業分佈情況

機器視覺在國內起步較晚,真正工業領域的廣泛應用也就十幾年的時間。2006年以前,中國機器視覺產品應用主要集中在外資製造企業、出口加工企業及菸草企業,規模很小。目前,我國已成為機器視覺發展最活躍的地區之一,工業領域是機器視覺應用比重最大的領域,主要用於產品質量檢測、分類、機器人定位、包裝等,一方面替代人工視覺,另一方面用於提高生產的柔性和自動化程度。在大批量工業生產中,用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率,減少人工風險。另外,將機器視覺應用於機器人的引導中,可以實現生產柔性化,使生產線很容易適應產品的變化,這成為未來發展趨勢之一。目前行業正處於快速發展期,具有很大的發展空間。具體表現為行業市場容量在快速增長、應用領域逐漸擴大。2018年中國機器視覺市場規模達到30.3億元,同比增長27%,僅9年年均複合增長率為24.9%。

國內機器視覺系統市場規模(億元)

深圳辰視智慧科技有限公司是一家集機器視覺、工業智慧化於一體的高新技術企業,是由一支中國科學院機器視覺技術研究的精英團隊在深圳創立。

辰視智慧擁有基於深度學習的三維視覺引導、機器人運動控制、視覺檢測、三維建模等方面的核心技術,並研發了機器人三維視覺引導系統 、機器人二維視覺引導系統、三維檢測系統、產品外觀檢測系統等可根據客戶需求定製化的智慧產品。以高效·低成本·模組化的方式為自動化整合商、自動化裝置廠商、機器人廠家提供機器視覺的相關解決方案。

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