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一“码”当先,向工业物联网进军

2018-11-08 09:06来源:科技日报

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  本报记者 过国忠 实习生 雷 宁

  随着2018世界物联网大会在江苏无锡落下帷幕,“万物相连”的概念在公众中渐渐清晰,“智慧+”场景成为现实。然而,在复杂多变的工业场景中如何实现互联互通并保障数据安全,成了亟待解决的问题。如今,这个难题有了解决方案。

  仅需一点纳米墨水、一台高速赋码打印机、一个读取器,国内一家上市企业生产转子需要的小铁块就能够被轻易标识,并经历1000°C的高温炙烤与水洗铁刷,进入企业的数字生产线,成为工业物联网这张大网的一部分。这些做法在过去难以想象,但刘华博士和他的团队研发的纳维码数字标识技术做到了这一点,并且拿下了千万订单。

  纳维码技术成功地打通了严苛的工业环境中物与网的环节,使工业产品与产品零部件能够与物联网相连。这项神奇的技术是如何做到这一点并被市场看好的?记者带着疑问采访了高铭科维科技无锡有限公司的负责人刘华。

  需求催生技术,“小发明”找到大市场

  纳维码技术实际上是基于空间编码技术、采用新型发光材料的光学编码与识别技术。简单说就是一改过去条码和二维码的编码与印刷方式,用纳米材料制成的纳米墨水代替普通印刷材料,把平面的黑白印刷点变成立体发光点,通过光学编码进行数据承载,并使用特殊光学手段进行快速识别。

  纳维码技术可以成为物联网感知层面的应用技术,纳维码的标识能够成为万物相连的基础节点。

  “与传统编码相比,用新型材料打印出的纳维码好处显而易见。首先它是附着在物体上的,几乎看不见,最小能够达到2—3毫米,不影响物体本身组织结构。其次它性质稳定,光学材料的特性决定了纳维码在现有技术条件下至少100年不会灭失,可以经受包括高温、流水、切割、打磨、焊接等各种环境的考验。最重要的是安全,目前来说光子的排列组合是不可复制的,相当于一个物体只会有唯一一个‘身份证’。而且纳米墨水非常便宜,4毫升就能印刷80万个码。”刘华介绍说,纳维码这些特性满足了工业级别物联网应用在生产、流通、储存与成本控制等环节对感知技术的多方面需求。

  刘华学的是物理专业,“对于学物理的人来说,数字标识、数字编码不是什么难题。但将数字标识、数字编码应用到实际当中,让它能够对任何一个物体进行标识,使企业因此能有效地对产品进行管理,这就不容易了。”他说,数字标识、数字编码落地遇到了很大瓶颈,之前没有技术能够满足需求。

  2000年,刘华出国进修,在澳大利亚国家激光工程中心做研究员,正好遇到了这种在任意物体上进行标记的研究课题。

  刘华和团队通过解决材料与识别问题,攻克了该项技术难题。

  很快刘华就发现纳维码技术不光能够解决物体标识这一个问题。

  物联网场景要求万物联通,物联网的出现无疑带动了二维码技术、电子标签技术、传感识别技术的兴起,但现有的感知技术并不能适用全部场景,尤其是在工业领域。“我们不可能为每一个纸张、皮革、陶瓷、金属等材料制成的零部件和产品装上电子标签,而且原有技术制成的标签,不仅成本高,也很难在后续的生产环节中保持稳定。”刘华说,这就需要一个新的解决办法,而将纳维码技术运用在物联网场景中,则能够补充现有感知技术的短板。刘华的“小发明”找到了大市场。

  为量产跑遍全球,成果最终叶落归根

  看到了纳维码技术的应用前景,刘华和团队里几个核心技术成员很快在澳大利亚创立了独立的研究中心,推广纳维码技术的市场化应用。

  然而,出了实验室,他们就不得不面对一个现实问题——量产。“技术太新了,关键技术使用的纳米材料、数字打印设备、识别设备等,没有供货商能够大量提供。”刘华说,在实验室里,1试管纳米材料够一个研究者使用5年,但要想纳米墨水量产,1试管材料肯定是不够的。刘华团队跑遍了全球,最终失望而回。

  无奈之下,为推进已有研究成果的转化,他们决定自主研发所需材料。解决材料的问题花了4年时间。不过,结果令人欣喜。澳大利亚国家纳米生物光子工程中心主任Jim Piper教授接受采访时表示:“通过自主研发,刘华团队在纳维码技术使用的材料生产上掌握了话语权。”

  刘华介绍,随后团队又从零开始,自主研发了专用打印设备与识别设备。

  翻过了量产这座大山,更加现实的问题摆在刘华面前。在为技术找市场的过程中,一家提供货币防伪技术的全球顶尖公司,想要收购纳维码技术作为货币防伪技术使用,刘华不能接受。“继续研发纳维码技术是想与物联网产业接轨,但在海外难以找到市场支撑,他们对新技术的接受度不高。把纳维码技术作为防伪技术我们认为是‘降级’使用。”刘华难免有些沮丧。

  2016年,刘华回国,目睹了国内物联网产业的蓬勃兴起以及国人对新兴技术的热情,他做出判断:中国很有可能在物联网产业上弯道超车。

  与团队商量后,刘华立刻在无锡这个中国物联网产业高地创建高铭科维科技无锡有限公司,负责技术成果的落地。“回国短短一年半,已经非常幸运地证明,当初的选择是正确的。物联网发展真正好的土壤在中国,纳维码技术很多产业化成果在回国后迅速‘变现’了。”

  获得工业领域大单,迎接更多应用挑战

  回国进行纳维码技术的成果转化,刘华首先要面对二维码。“在国内,二维码技术已经非常成熟,不可能因为应用推广纳维码这个新兴编码技术,就把二维码技术一脚踢开。”这就需要在既有市场接受度下,让市场对纳维码合理认知。包括纳维码这个名字,也是刘华团队在与中国物品编码中心等机构的沟通交流中,为方便市场理解而拟定的。

  安全一直是物联网产业发展的重中之重,但之前的编码技术在安全方面做不到充分保证。“纳维码不可复制、独一无二的特性,还可以做监管码使用。”无锡市物联网产业协会秘书长彭静说。

  这也坚定了刘华团队将纳维码技术转化落地为监管码的信心。而其安全性已经引起了中国标准科技集团有限公司的兴趣,“目前我们有一些小范围的项目正在试行中。”刘华说。

  更大的订单还是来自工业领域。对于一个初创的企业来说,能够接到上市公司总额千万的项目无疑令人振奋,这家上市公司为西门子、通用电气公司提供工业用转子,而后两者要求供货商提供的产品能够有长达20年的质保,即要求20年内供货商提供的产品必须能够追溯来源。“纳维码技术刚好满足了要求。”该公司负责人介绍。通过手持读取器读取纳维码,产品信息瞬间会被获取,如果发生质量问题,也可以知晓是哪个环节出了问题。

  彭静表示:“粗笨原材料能够被标识,这对国内智能制造行业的升级有非常大地推动作用。智能制造关键在于信息化,现有的工业物联网事实上面临着有平台无数据的困惑。”为了产生数据,企业需要进行周期很长的新生产线开发,一般企业不愿意花费精力去做这件事。这也给刘华团队带来新的挑战,他们需要再次扎根,二次开发,为企业做数据收集。

  “这既是挑战,也是机遇,团队目前正跳出纳维码技术的单独应用,往工业4.0平台发展。”刘华希望能有更多的团队加入进来,一起为工业物联网产业提供更好的解决方案。

[责编:战钊]

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