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从技术体系角度解读什么是智能制造的基础?
发布时间:2019-01-24 10:59:00| 浏览次数:

信息物理系统(CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的一套综合技术体系。

都说信息物理系统是支撑两化深度融合的综合技术体系,但是从事工业的技术人员和从事信息技术的人员各说各话、互不理解,要真正实现融合非常困难。工业的人关心的是产品、工艺、生产、设备、管理、物料、协作等,而信息化的人关心的是计算机、控制、软件、数据库、电子、网络等等,经常不在一个频道上对话。


两化深度融合要做什么?应该在数字模型、过程仿真、工业互联网、业务流程管理、业务智能、电子商务、虚拟现实、直接制造、流程电子化、面向服务架构、企业架构、社会协同这12个方面共同推进,12个方面就是一个综合体系。

信息物理系统的四大核心

“一硬、一软、一网、一平台”则是信息物理系统的四大核心技术要素:“一硬”(感知和自动控制)、“一软”(工业软件)、“一网”(工业网络)、“一平台”(工业云和智能服务平台),实际上体现了一个智能体的运行过程:状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升且循环上升。状态感知靠传感器,精准执行靠自动控制,这就是“一硬”。实时分析靠软件,这就是“一软”。当然传感器的数据和发给控制器的数据没有工业数据总线的传递肯定不行,这就是“一网”。后台没有强大的计算机集群和大量工业软件分析决策也没有智能,这就是工业云,就是“一平台”。因此说“一硬、一软、一网、一平台”是信息物理系统的四大核心技术要素。

数字虚体

数字虚体两个作用,第一就是嵌入式系统,既可以研制新设备时全面应用它使得设备智能化,也可以改造传统设备,使老设备变得“智能”。这里就引出智能制造一个重要概念:传统的生产型企业转型升级为生产服务型企业,核心就是产品的智能化。第二个作用就是我们所熟悉的虚拟产品模型、工艺模型、生产模型、试验仿真模型、维护维修保障模型及各类管理模型等,这些模型构建了人和电脑之间的金桥,使得人和电脑之间有了一个共同的工程语言,换句话说,就是我们人类的大脑所作的事情可以变成软件、变成模型,而且被电脑所认识并理解执行。在人类持续把成熟的算法、知识、经验逐步地变成软件和模型的过程中,不断地把原先由人脑来干的事情交给电脑来做,我们不就是逐步走向智能了吗?


归根到底,智能制造的基础是完全理解CPS,CPS的基础是软件和模型。因此,我们说智能制造难点是建模,焦点在仿真,大规模工业软件的应用必不可少。


德国的“工业4.0”提出1-2-3-8新型工业体系,把CPS系统建立放在第一位,为什么?第一,传统的工业体系,就是人、机、料、法、环、测,也就是爱迪生的试错法,然而法、环、测三条都是人建立起来的。


第二,CPS是一种控制机制,是控制、通信、虚拟、创新、协同,当然这之后隐藏着大量的计算。CPS简单说就是虚实精确映射。因此一个CPS就创造了一个虚拟空间,也就是我们所说的数字虚体。


第三,这个数字虚体可以是一个嵌入式系统,也可以是虚拟模型(如产品CAD模型、CAE模型、CAPP模型以及各类工程应用和管理模型)。有了这种虚拟产品模型和管理模型,我们就可以在电脑上做大量的设计、分析、仿真、计算,从而来评估产品的功能和性能,而不必再造出产品做试验来评价产品功能和性能。这样的做法既提高了产品质量,也会大大缩短产品研发周期,进而增加效益。实际上,这就是第四次工业革命的要点。


按照管理学理论知识,企业分为决策层、管理层和执行层。一个企业的智能体现在正确的决策管理之下建立的自主研发体系,执行层再强大,不是智能,因此自动化设备、机器人、自动的物料配送、数控机床等再多都是执行层,是自动化的概念,不是智能工厂。


因此,世界上最好的工厂仅仅是数字化工厂,尚没有智能工厂,智能工厂是目标,不是现在。另外从人类四次工业革命的发展来看,每次工业革命都是几十年甚至上百年的历史。智能制造是一次马拉松比赛,中国作为一名运动员,正在热身,尚未上场。


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