物联网和工业4.0实用指南 物流和生产中的方法、工具和实例

您准备好迎接贵公司的物流、生产和供应链的数字革命了吗？本书为您提供了如何在物联网（internet of things,IoT）的帮助下实现工业4.0的具体指南。您可能在想：他又开始满口胡言了。也许是的，但我坚信，物联网是数字化转型的核心驱动力。没有其他技术能像工业物联网那样完整地代表工业 4.0。结合分析或机器学习等技术，物联网能够解决以下几方面的问题：
1)将公司的流程数字化。
2)为各部门和公司建立相互联系。
3)构建自动化业务流程。
4)实施新的商业模式。
5)使业务流程更智能化。
通过物联网与其他创新技术的交互，通过将物联网系统融合到用于规划、控制和监测的传统企业软件当中，可以在供应链的复杂价值链中映射和实施流程创新和合作模式。
工业4.0和工业物联网已经在实质性地改变着今天的供应链——我们正处在改变的初期。特别是在德国这样的国家，作为物流业的世界冠军，以及机械工业、设备制造和汽车工程的故乡，德国可以从工业物联网领域的创新中受益。在工业物联网中，机器、设备和部件可以通过数字孪生进行映射。关于物体的位置、速度和状况的实时信息为新型服务和商业模式开辟了机会。
通过收集和汇总整个供应链中的机器数据、库存数据和运输数据，供应链的流程变得更透明、更快速、更灵活、更安全。产品可以以更个性化的方式和更低的成本进行生产。整个生产设备由此变得更独立。对参与物流链和生产链的各方来说，供应链网络都变得可预测和透明。
我的这番话语能激起您的兴趣吗？您想在物联网的帮助下优化和精简您公司的内部和外部流程吗？您想了解如何通过物联网——在您目前的商业模式基础上——开辟新的机会和领域吗，例如以数字服务的形式？您想学习如何开展一个在复杂性区别于传统的信息技术项目和创新项目的物联网项目吗？您想了解其他人是如何实施类似项目的，以及他们的成功因素是什么吗？如果您对这些问题感兴趣，那么这本书就是为您而写的，因为它将支持您的公司在物联网的帮助下，在物流、生产和供应链领域提升到一个新的发展水平。
在第1章中，我解释了物联网的含义以及该技术的潜力。这一切都始于一台咖啡机，其视频被发布在内部网络上。您将了解到，虽然说物联网在私人领域也越来越重要，但是物联网首先是在工业领域，特别是在生产和物流领域开辟了巨大的机会——尤其是对于德国，这个在机械制造和设备工程领域拥有深厚知识储备的经济体。
在第2章中，我会为您提供规划、建设和运营物联网系统所需的技术基础。我们来看看关于物联网参考架构的国际标准（ISO/IEC 30141：2018），并阐明对物联网世界很重要的其他基本要素。
什么是没有云平台的物联网系统？有可能的是，没有互联网，物联网就会有缺失。因此，在第3章中，我们将详细介绍市场上可用的云平台，我将告诉您在选择平台时应该注意的事项。
在工业4.0的背景下，起决定性作用的不仅是物联网应用、物联网系统或云平台，还有公司的数字主干，物联网系统的信息将被整合到其中。因此，在第4章中，我们研究了与物联网相关的公司软件系统以及这些系统如何处理物联网信息。这是物联网为整体整合的供应链做出价值贡献的重要基础。
物联网是工业4.0的核心技术。然而，无论是与公司软件的数字主干相连，还是与我们数字世界中的其他创新技术相关，它都不是孤立存在的。出于这个原因，我在第5章专门讨论物联网与大数据、人工智能、增强现实、虚拟现实和3D打印等技术的交互。
物联网项目很复杂。这主要是由于网络技术、电气工程、控制技术和调节技术、云技术、内部软件、综合信息系统及计算机科学之间的相互作用关系比较复杂。另外，现代方法对于物联网解决方案的设计实际上是必不可少的。特别是在工业 4.0 的背景下，通过使用物联网来关注用户和提高流程效率是成功的关键。在第6章中，我将向您展示如何尽早地在设计阶段充分利用解决方案获得尽可能大的利益。
在第7章中，我介绍了来自工业界的具体物联网实例，这些实例来自于物流领域和生产部门的真实客户。我解释了客户是如何得出解决方案的，并描述了具体的技术组件。
不要忘记贵公司的整体战略。让您和您的公司做好准备，迎接比我们今天所能想象的更大的变化，甚至于根本性的转变。我将在第8章中告诉您如何对此做出反应，如何为自己的未来定位，以及如何建立和维持战略合作伙伴关系。在这里，您还将学习如何通过使用和整合敏捷方法，将您公司的项目变成物联网战略。物联网能扩展您的传统商业模式，甚至帮您实现转型。
好书离不开感谢。特别感谢我的妻子吉蒂（Gitti）以及两个孩子玛琳（Marlene）和古尔蒂（Kurti）在我撰写这部作品时给予的耐心和支持，这部作品创作于2020年新型冠状病毒（简称新冠）肺炎大流行、孩子在家学习以及我公司的成立和发展时期。我还要感谢我的朋友和编辑德克·诺德豪夫 （Dirk Nordhoff）（deutschmitdirk.de），我从20世纪90年代末开始与他一起工作，感谢他的帮助。我俩的职业生涯都是从冯克（Funke）媒体集团旗下的Westdeutschen Allgemelinen Zeitung(《西德意志报》)的记者开始的。没有他和我的编辑朱莉娅·斯特普的出色支持和

物联网是描述设备、机器和系统的智能网络，并为提高供应链和生产过程的自主性、效率和透明度做出了重大贡献。本书针对的是希望在物流和生产中使用物联网应用程序以使其公司适合工业4.0的专家和经理。
本书使用了来自物流、生产、维护和维修领域的大量实例，解释了物联网在工业环境中的应用领域，并介绍了实施物联网项目的策略和实践。
任何在物流和生产中寻找使用物联网的有形方法、工具和实例的人都会在这本书中找到成功实现的答案。

安德里亚斯·霍舒特(Andreas Holtschulte)，德国人，企业物流专业毕业，工业工程师，是工业4.0和物流数字化转型领域公认的思想领袖和演说家。 15年来，他一直在为物流和供应链领域的公司提供关于业务流程数字化、开发数字业务模型和在ERP、SCM和LVS领域推出全球软件的咨询。自2008年以来，他一直在SAP环境中担任顾问和软件架构师。在华尔道夫的SAPSE，作为数字供应链的全球解决方案架构师和全球产品所有者，他与他的团队开发了仓库管理的工业解决方案，并在SAP扩展仓库管理(SAPE WM)领域担任三个行业解决方案的产品经理)。现在他与公司一起进行供应链、仓库管理和IT结构的转换和数字化。

前言
第1章联网事物：在物联网(IoT)中的人、机器和系统
1.1云中物：什么是物联网
1.2一切是如何开始的
1.2.1台联网咖啡机
1.2.2作为开拓者的无线电技术
1.2.3四次工业革命
1.3物联网应用示例
1.3.1消费领域的实例
1.3.2工业领域的实例
1.4物联网环境的潜力和发展
1.4.1德国的物联网在哪里
1.4.2数字说明了什么
第2章物联网系统蓝图
2.1物联网组件和术语
2.1.1传感器和执行器
2.1.2热、温、冷存储
2.1.3数字孪生
2.1.4DevOps
2.2符合ISO/IEC 30141：2018的特性和要求
2.2.1物联网系统的安全性(标准7.2节)
2.2.2物联网系统架构要求(标准7.3节)
2.2.3物联网系统的功能(标准7.4节)
2.3符合ISO/IEC 30141：2018标准的物联网系统架构
2.3.1物联网概念模型
2.3.2物联网参考模型
2.3.3物联网参考架构
第3章物联网平台
3.1没有互联网的物联网
3.1.1边缘计算
3.1.2雾计算
3.2云计算
3.2.1软件即服务（SaaS）
3.2.2基础设施即服务（IaaS）
3.2.3平台即服务（PaaS）
3.3物联网——一个不断增长的市场
3.3.1竞争中的物联网供应商
3.3.2物联网作为一个单独的细分市场
3.4物联网平台的选择标准
3.4.1弗劳恩霍夫研究作为决策辅助工具
3.4.2集成传感器与独立传感器
3.4.3数据安全和IT安全
3.5多云战略
第4章物联网和企业软件
4.1软件购买的一般提示
4.2企业资源计划（ERP）系统
4.3仓库管理系统（WMS）
4.4运输管理系统（TMS）
4.5制造执行系统（MES）
第5章物联网与其他技术的交互
5.1大数据
5.2人工智能(AI)
5.3增强现实(AR)和虚拟现实(VR)
5.43D打印
第6章成功筹备物联网项目
6.1拉姆斯设计思维
6.2设计思维——比头脑风暴更好的方法
6.2.1设计思维阶段概述
6.2.2成功实施的技巧
6.3实例的现实检查
6.4物联网项目的合作伙伴和支持
6.5购买还是升级
第7章物联网实例
7.1生产和物流中的无人搬运车
7.1.1初始情况
7.1.2AGVS控制站——云端自主品牌
7.1.3通过简化取得成功
7.1.4架构和组件
7.2实时回收箱管理
7.2.1问题陈述
7.2.2具有设计思维的解决方案设计
7.2.3解决方案
7.2.4架构和组件
7.3新冠肺炎警告应用程序
7.4物流和生产中的跟踪和追溯
7.4.1内部物流中的物联网
7.4.2物联网仓库防盗监控
7.4.3全球供应链的跟进
7.5仓库和生产中的智能眼镜
7.6物联网物体识别
7.7生产中的维护和服务
7.8机械工程中的物联网商业模式
第8章从项目到物联网战略
8.1以敏捷的方式实施项目
8.1.1Scrum
8.1.2看板
8.1.3快速原型设计和简化可实行产品
8.2构建数字化商业模式
8.3物联网战略合作伙伴关系
8.4创新与转型

物联网是描述设备、机器和系统的智能网络，并为提高供应链和生产过程的自主性、效率和透明度做出了重大贡献。本书针对的是希望在物流和生产中使用物联网应用程序以使其公司适合工业4.0的专家和经理。
本书使用了来自物流、生产、维护和维修领域的大量实例，解释了物联网在工业环境中的应用领域，并介绍了实施物联网项目的策略和实践。
任何在物流和生产中寻找使用物联网的有形方法、工具和实例的人都会在这本书中找到成功实现的答案。

安德里亚斯·霍舒特(Andreas Holtschulte)，德国人，企业物流专业毕业，工业工程师，是工业4.0和物流数字化转型领域公认的思想领袖和演说家。 15年来，他一直在为物流和供应链领域的公司提供关于业务流程数字化、开发数字业务模型和在ERP、SCM和LVS领域推出全球软件的咨询。自2008年以来，他一直在SAP环境中担任顾问和软件架构师。在华尔道夫的SAPSE，作为数字供应链的全球解决方案架构师和全球产品所有者，他与他的团队开发了仓库管理的工业解决方案，并在SAP扩展仓库管理(SAPE WM)领域担任三个行业解决方案的产品经理)。现在他与公司一起进行供应链、仓库管理和IT结构的转换和数字化。