工业4.0组件架构模型让智能制造落地

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12月28日,由中国电子信息产业发展研究院、中国制造企业双创发展联盟联合主办,中国电子报社、北京东方国信科技股份有限公司联合承办的中国制造企业“双创”平台建设现场会在北京成功举行,首届中国工业互联网“双创”***大赛在会上正式启动。中国发明协会常务理事、走向智能制造研究院执行院长赵敏在会上表示:“CPS是实现智能制造、工业4.0、工业互联网、工业物联网、工业价值链的关键使能技术,是它们的*大公约数。”

CPS是实体空间与虚拟空间融合的*大公约数

赵敏指出,德国工业4.0是基于IoT、物联网来做。德国国家工程院院长孔翰宁提出,在智能工厂中,人、机器和产品如同在社交网络一样进行交互,智能工厂与智能物流、智能电网、智能建筑等的接口是未来智能基础设施的重要组成部分,以分布、联网的自治系统应对与日俱增的复杂性和灵活性,智能工厂生产智能产品。

而对于美国工联网,美国工业互联网联盟(IIC)构架任务组联合主席林诗万指出,工业互联网或工业物联网在美国和欧洲已基本不作区分,因为高度类似,只是细节方面有些不同,可以统称为“工联网”。工业物联网系统是将工业控制系统与企业系统、业务流程、分析工具和人员连接和集成的大型系统。

日本在学习德国工业4.0的基础上,推出了日本工业价值链参考体系。在这个架构中,按照三个维度进行企业管理,但是*突出的不是信息化,而是先把企业进行适度分解再进行重构,让原有的企业技术体系、管理体系在当今的工业互联网的架构下进行重构。

赵敏表示,工业物联网是通过工业资源的网络互联、数据互通和系统互操作,实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应,达到资源的高效利用,从而构建服务驱动型的新工业生态体系。工业物联网是支撑智能制造的一套使能技术体系。其中重要的一点是,物理实体空间与数字虚拟空间如何融合,这就要找它们的*大公约数,我们会发现CPS系统是它们的*大公约数。

物理实体空间与数字虚拟空间的融合,包括商业层、功能层、信息层、通信层、集成层、资产层。实际上所谓的CPS,是利用赛博空间当中的一些数字化的模型、数字化的逻辑,以及由此所形成的软件,为物理世界服务,实际上就是软件定义。整个过程是,物理世界运行、运行规律化、规律模型化、模型算法化、算法代码化、代码软件化、软件优化物理世界运行。实际上智能制造说的就是这样一个逻辑,人可以细分**体、人脑和人智,**次、**次工业**解放的是人体,第三次工业**重点解放的是人脑,再下次工业**,我们人脑、人体都可以被解放,但是人智以知识的形式写到数字空间,使规律、算法、代码利用数字空间更好地规范优化物理世界运行。因此把人智转化成机智,实际上就是智能制造要做的*核心的事情。从解放人类体力到解放人类脑力的跨越,其背后逻辑在于构建一套赛博空间与物理空间的闭环赋能体系,由软件定义不断优化制造资源配置,实现智能制造。

赵敏强调,走向智能制造的**步,就是要把德、美、日工业发展战略,从技术上看都是实现各种“Thing”互联,即以物联网(IoT)为基础来实现工业的转型升级,再通过赛博物理系统连接,按照“一硬、一软、一网、一平台、一框架”构建CPS。

工业4.0组件架构模型让智能制造落地

赵敏表示,从另一个维度上讲的是系统级别。要按照一种架构和工业标准去构建智能制造体系,否则将来无法形成一个生态,没有办法跟别人接轨,也没有办法把很多系统直接连接。所以要尽量按照标准做,即加上管理壳。管理壳是一种管理软件,是虚实之间承上启下的关键要素。任何物体加上管理壳后,变成工业4.0组件,也就是CPS。把任何物经过编码整理变成物件,再把物件加上管理壳,变成工业4.0组件,*后让它符合工业4.0标准,再连接起来。工业4.0组件之间广泛连接,*终形成物联网。

智能制造有多种定义,各界的认识并不统一。赵敏认为,智能制造是基于CPS与软件技术构建“状态感知—实时分析—自主决策—精准执行—学习提升”的数据闭环,以软件形成的数据自动流动来消除复杂系统的不确定性,在给定的时间、目标场景下,优化配置资源的一种制造模式。

赵敏指出,总的来说,CPS是实现智能制造、工业4.0、工业互联网、工业物联网、工业价值链的关键使能技术,是它们的*大公约数;工业互联网、工业物联网是实现CPS的基础;ROMI4.0是构建CPS的框架;选好框架、打牢基础、互联互通,是实现智能制造的先决条件。

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