Industrial IoT (Internet of Things) for Manufacturing Professionals

業務運營、設備、電子系統和數據系統的基礎知識

對軟體和系統有基本的瞭解

對 Statistics 的基本理解（在 Excel 級別中）

與其他技術不同，物聯網要複雜得多，幾乎涵蓋了核心工程機械、Electronics、固件、中間件、雲、分析和移動的每個分支。對於它的每個工程層，都有經濟學、標準、法規和不斷發展的技術水準等方面。這是第一次，提供了一個適度的課程來涵蓋物聯網工程的所有這些關鍵方面。

對於製造業專業人士來說，最關鍵的方面是瞭解工業物聯網領域的進步，其中包括預測性和預防性維護、基於狀態的機器監控、生產優化、能源優化、供應鏈優化和製造公用事業的正常運行時間等。

總結

• 一項高級培訓計劃，涵蓋智慧工廠中物聯網的當前技術水準。
• 跨越多個技術領域，培養對物聯網系統及其元件的認識，以及它如何幫助製造業管理人員
• 智能工廠的IIoT模型應用現場演示

目標受眾

• 負責各自製造組織內業務和運營流程的經理，希望瞭解如何利用物聯網來提高他們的系統和流程效率。

持續時間 3 天 （ 8 小時 / 天 ）

對物聯網或物聯網市場價值的估計是巨大的，因為根據定義，物聯網是設備、感測器和計算能力的集成和分散層，覆蓋了整個消費者、企業對企業和政府行業。物聯網的連接數量將越來越多：目前有19億台設備，到2018年將達到90億台。到那一年，它將大致相當於智慧手機、智慧電視、平板電腦、可穿戴電腦和個人電腦的數量總和。

在消費領域，許多產品和服務已經跨界到物聯網領域，包括廚房和家用電器、停車場、RFID、照明和供暖產品，以及工業互聯網中的一些應用。

然而，物聯網的底層技術並不是什麼新鮮事，因為自互聯網誕生以來就存在M2M通信。然而，在過去的幾年裡，隨著智慧手機和平板電腦在每個家庭中的壓倒性適應，出現了許多廉價的無線技術。行動裝置的爆炸性增長導致了物聯網的當前需求。

自 2014 年以來，工業物聯網（IIoT for manufacturing）已被廣泛使用，從那時起，發生了大量的 IIoT 創新。本課程將介紹工業物聯網領域創新的所有重要方面。

該培訓旨在對新興行業進行技術和商業回顧，以便物聯網愛好者/企業家能夠掌握物聯網技術和商業的基礎知識。

課程目標

該課程的主要目標是介紹新興的技術選擇、平臺和物聯網在製造業智慧工廠中實施的案例研究。

1. 研究一些常見的 IIoT 平臺（如西門子、MindSphere 和 Azure 物聯網）的商業和技術。
2. 適用於 AWS-IoT 應用程式的開源/商業企業雲平臺，Azure -IOT、Watson-IOT、Mindsphere IIoT 雲以及其他小型 IoT 雲
3. 物聯網開源/商用電子平臺-Raspberry Pi、Arduino、ArmMbedLPC等
4. IIoT 的安全問題和安全解決方案
5. 移動/桌面/網路應用程式 - 用於註冊、數據採集和控制 –
6. 用於物聯網的 M2M 無線協定 - WiFi、LoPan、BLE、乙太網、Ethercat、PLC：何時何地使用哪一個？
7. 物聯網機械、Electron ics/感測器平臺、無線和有線協議、移動到 Electronics 集成、移動到企業集成、數據分析和總控制平面的所有元素的基本介紹

第1節：Business 物聯網為何如此重要的概述

• 來自 Nest、CISCO 和頂級行業的案例研究
• 北美的物聯網率以及他們如何圍繞物聯網調整未來的商業模式和運營
• 廣泛的應用領域
• 2020年智能工廠
• 工業互聯網
• 機器的預測性和預防性維護
• 跟蹤機器的利用率和生產率
• 製造工廠的能源和成本優化
• Business 物聯網規則生成
• Big Data 的 3 層架構 - 物理（感測器）、Communication 和數據智慧

第2節：物聯網簡介：關於感測器的一切

• 感測器的基本功能和架構 — 感測器主體、感測器機制、感測器校準、感測器維護、成本和定價結構、傳統和現代感測器網路 — 有關感測器的所有基礎知識
• 感測器電子學的發展——物聯網與傳統技術，開源與傳統PCB設計風格
• 感測器通信協議的發展——從歷史到現代。Modbus、中繼、HART 等傳統協定到現代 Zigbee、Zwave、X10、藍牙、ANT 等。
• Business 感測器部署驅動因素 — FDA/EPA 法規、欺詐/回火檢測、監督、品質控制和過程管理
• 不同類型的校準技術——手動校準、自動化校準、現場校準、初級校準和輔助校準——及其在物聯網中的影響
• 感測器的供電選項 — 電池、太陽能、Witricity、移動和 PoE
• 使用單矽和其他感測器（如溫度、壓力、振動、磁場、功率因數等）進行實踐培訓。

演示：記錄來自溫度感測器的數據

第3課：M2M 基礎 Communication：感測器網路和無線協定

• 什麼是感測器網路？什麼是自組網？
• 無線網路與有線網路
• WiFi- 802.11 系列：N 到 S — 標準和常見供應商的應用。
• Zigbee 和 Zwave — 低功耗網狀網路的優勢。長距離Zigbee。介紹不同的Zigbee晶元。
• 藍牙/BLE：低功耗與高功率、檢測速度、BLE 等級。藍牙供應商介紹及其評論。
• 使用無線協定（例如BLE的Piconet）創建網路
• BLE 和 Zigbee 的協定棧和數據包結構
• 其他長距離射頻通信鏈路
• LOS 與 NLOS 連結
• 容量和輸送量計算
• 無線協定中的應用問題 — 功耗、可靠性、PER、QoS、LOS
• 使用 LPWAN 進行 WAN 部署的感測器網路.各種新興協議的比較，如LoRaWAN， NB-IoT 等。
• 感測器網路實踐培訓

演示  ： 使用 BLE 進行裝置控制

第 4 節：回顧 Electronics 平臺、生產和成本預測

• PCB vs FPGA vs ASIC 設計 - 如何做出決定
• 原型電子產品與生產電子產品
• 物聯網 QA 證書 - CE/CSA/UL/IEC/RoHS/IP65：這些是什麼以及何時需要？
• 多層PCB設計及其工作流程的基本介紹
• ElectronICS可靠性-FIT與早期死亡率的基本概念
• 環境和可靠性測試-基本概念
• 基本開源平臺：Arduino、Raspberry Pi、Beaglebone，需要時？

第 5 節：工業物聯網的硬體/協定 Elements 用於製造業 

• 目前技術的現狀和對市場上現有技術的審查
• PLC – 架構
•  PLC數據 的雲集成
•  PLC數據的視覺化
•  數位孿生 
•  PLC協定 （Modbus、現場匯流、Profibus）及其與雲 的整合
•  工業通道的概念

第 6 節：物聯網行動應用平台簡介

• 物聯網行動應用協定棧
• 移動到伺服器的集成 - 需要注意的因素是什麼
• 在移動應用層面可以引入哪些智慧層？
• IoS 中的iBeacon
• 窗戶 Azure
•  亞馬遜 AWS-IoT
• 移動應用程式的 Web 介面 （ REST/WebSockets）
• 物聯網應用程式協定 （MQTT/CoAP）
• 物聯網中間件的安全性 - 金鑰、令牌和隨機密碼生成，用於閘道設備的身份驗證。

演示：用於跟蹤啟用物聯網的垃圾桶的移動應用程式

分論壇 7： Machine Learning 智慧工業物聯網

• 機器學習簡介
• 學習分類技術
• 貝葉斯預測準備訓練檔
• 支援向量機
• 預測機器的故障 - 振動分析 
• 目前特徵分析 
• 時間序列資料和預測  

演示：使用 KNN 演演算法進行回歸分析

展示 ： 基於 SVM 的影像與影片分析分類

第 8 課：IIoT 分析引擎

• 洞察分析
• 可視化分析
• 結構化預測分析
• 非結構化預測分析
• 推薦引擎
• 模式檢測
• 發現工廠 電氣故障的根本原因
•  機器故障的根本原因
•  面向製造業 的物流供應鏈分析

第 9 節：物聯網實施中的安全性

• 為什麼安全性對於物聯網至關重要
• 物聯網層安全漏洞機制
• 隱私增強技術
• 網路安全的基礎
• 物聯網數據的加密和加密實現
• 可用平臺的安全標準
• 歐洲物聯網平臺安全立法
• 安全啟動
• 設備身份驗證
• 防火牆和 IPS
• 更新和補丁

第 10 課：Database 物聯網雲的實施

• SQL 與 NoSQL-哪一個適合您的物聯網應用程式
• 開源與許可 Database
• 可用的M2M雲平臺
•  Cassandra -時間序列數據
•  Mongo-資料庫 
•  西門子 MindSphere 
• GE普雷迪克斯 
•  IBM BlueMix的
•  AWS IoT 

第11節：一些常見的製造業 IIoT 系統

•  製造業中的能源優化
•  振動分析，構建預測性維護
•  通過電能品質分析構建預防性維護
•  物流供應鏈推薦系統
•  工業安全 工業物聯網系統
•  IIoT 系統資產識別 
•  用於製造工廠（冷水機組、空氣壓縮機、暖通空調）公用事業的 IIoT 系統

演示：物聯網的零售、運輸和物流用例

第 12 節：Big Data 物聯網

• 4V-Big Data的體積、速度、多樣性和真實性
• 為什麼 Big Data 在物聯網中很重要
• Big Data 與物聯網中的傳統數據
• Hadoop 對於物聯網 - 何時以及為什麼？
• 圖像、地理空間和視頻數據的存儲技術
• 以分散式資料庫 Cassandra 為例
• IoT 的並行計算基礎知識
• 微服務架構

展示 ： Apache Spark