工业互联网建设-智能制造技术体系
智能制造的实现需要建立在一套完整的技术体系之上, 信息物理系统集成先进的信息通信和自动控制等技术构建了一个物理空间与赛博空间相互映射、 实时交互、 高效协同的复杂系统, 是智能制造发展的关键技术支撑。信息物理系统的核心在于构建一套基于数据自动流动的状态感知、 实时分析、 科学决策、 精准执行的闭环赋能体系, 从而解决生产制造过程中的复杂性、 不确定性, 提高资源配置效率
支撑智能制造的综合技术体系
信息化和工业化融合是人类社会两个重要发展历史进程的交汇。从社会形态演进角度看, 其所引发的生产方式变革与生活方式调整正在构建信息社会发展新蓝图。
CPS打通状态感知、 实时分析、 科学决策、 精准执行四个环节, 连接了物理空间和赛博空间, 构筑起数据自动流动的闭环赋能体系, 通过隐性数据显性化、 隐性知识显性化, 实现由数据转化为信息、 信息提炼成知识、 知识转化决策, 在这一过程中, 解决了物理世界四个基本问题:首先是描述(Descriptive) 物理世界发生了什么(What happened) ;其次是诊断(Diagnostic) 为什么会发生(Why it happened) ;再次是预测(Predictive) 接下来会怎样(What will happen) ;最后是决策(Decision) 应该怎么办(How to do) , 决策完成之后就可以驱动物理世界执行(Action) , 最终实现制造资源的优化配置。
CPS的技术要素:“一硬”“一软”“一网”“一平台”
状态感知就是通过各种各样的传感器感知物质世界的运行状态, 实时分析就是通过工业软件实现数据、 信息、 知识的转化, 科学决策就是通过大数据平台实现异构系统数据的流动与知识的分享, 精准执行就是通过控制器、 执行器等机械硬件实现对决策的反馈响应, 这一切都依赖于一个实时、 可靠、 安全的网络。我们可以把这一闭环赋能体系概括为“一硬”(感知和自动控制) 、 “一软”(工业软件) 、 “一网”(工业网络) 、 “一平台”(工业互联网平台) , 即“新四基”。“新四基”与中国制造2025提出的“四基”(核心基础零部件、 先进基础工艺、 关键基础材料和产业技术基础) 共同构筑了制造强国建设之基。
工业软件是对工业研发设计、 生产制造、 经营管理、 服务等全生命周期环节规律的模型化、 代码化、 工具化, 是工业知识、 技术积累和经验体系的载体, 是实现工业数字化、 网络化、 智能化的核心。简而言之, 工业软件是算法的代码化, 算法是对现实问题解决方案的抽象描述, 仿真工具的核心是一套算法, 排产计划的核心是一套算法, 企业资源计划也是一套算法。
工业互联网平台是高度集成、 开放和共享的数据服务平台,是跨系统、 跨平台、 跨领域的数据集散中心、 数据存储中心、 数据分析中心和数据共享中心, 基于工业互联网平台推动专业软件库、 应用模型库、 产品知识库、 测试评估库、 案例专家库等基础数据和工具的开发集成和开放共享, 实现生产全要素、 全流程、 全产业链、 全生命周期管理的资源配置优化, 以提升生产效率、 创新模式业态, 构建全新产业生态。这将带来产品、 机器、 人、 业务从封闭走向开放, 从独立走向系统, 将重组客户、 供应商、 销售商及企业内部组织的关系, 重构生产体系中信息流、 产品流、 资金流的运行模式, 重建产业价值链和竞争格局。
CPS的层级体系:单元级、 系统级、 系统之系统级
信息物理系统具有明显的层级特征, 小到一个智能部件、 一个智能产品, 大到整个智能工厂都能构成信息物理系统。信息物理系统建设的过程就是从单一部件、 单机设备、单一环节、 单一场景的局部小系统不断向大系统、 巨系统演进的过程,是从部门级到企业级, 再到产业链级, 乃至产业生态级演进的过程, 是数据流闭环体系不断延伸和扩展的过程, 并逐步形成相互作用的复杂系统网络, 突破地域、 组织、 机制的界限, 实现对人才、 技术、 资金等资源和要素的高效整合, 从而带动产品、 模式和业态创新
信息物理系统通过数据、 软件、 网络、 平台等信息技术与人员、 机器、 物料、 环境、 供应链等制造要素的深度融合, 构建一个赛博空间与物理空间数据自动流动的闭环赋能体系, 实现生产制造的自主协调、 智能优化和持续创新, 推动制造业与互联网融合发展。