江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司   這是一個高技術(shù)戰(zhàn)略項目，以建立智能工廠為目標(biāo)，其技術(shù)基礎(chǔ)是賽博物理系統(tǒng)(CPS)，其特征是自適應(yīng)性、資源有效性、人機工效及其與客戶和業(yè)務(wù)組件在業(yè)務(wù)和價值流中的整合，可以從四個維度透視其增值過程，即訂單、產(chǎn)品、工廠和技術(shù)，通過水平和垂直集成，貫穿整個生命周期的工程連續(xù)性，所有的工具實現(xiàn)無縫集成。通過自優(yōu)化、自重構(gòu)、自診斷及對人的認知和智能支持，形成高度的客戶定制化，這也是未來社會對工業(yè)的需求。

還有一個重要的變化是用信息技術(shù)來設(shè)計和仿真生產(chǎn)過程，也就是說，不僅僅用信息技術(shù)把產(chǎn)品設(shè)計和仿真出來，同時還要把生產(chǎn)這個產(chǎn)品的過程也設(shè)計和仿真出來，全面整合、優(yōu)化產(chǎn)品生命周期和生產(chǎn)生命周期。

歐盟隨即發(fā)起了IMC-AESOP計劃，即智能監(jiān)測與控制(Intelligent Monitoring & Control)——面向服務(wù)的過程監(jiān)測與控制架構(gòu)(Architecture for Service Oriented Process Monitoring& Control)計劃。IMC-AESOP計劃的合作伙伴包括施耐德電氣、SAP、霍尼韋爾、微軟等。研究內(nèi)容主要是基于云的分布式異構(gòu)系統(tǒng)的過程自動化，同時在這個層面研究、解決邏輯架構(gòu)和功能架構(gòu)，這和復(fù)雜系統(tǒng)工程是一樣的。首先根據(jù)需求來設(shè)計邏輯架構(gòu)和功能架構(gòu)，最后再落實到物理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來進行優(yōu)化。所以未來工業(yè)設(shè)施的基本特點就是基于云的賽博物理系統(tǒng)(CPS)，把在傳統(tǒng)工業(yè)中自動化和信息化的各種方式聯(lián)合起來，實現(xiàn)整個企業(yè)范圍內(nèi)的監(jiān)測與控制。同時這個網(wǎng)絡(luò)將要形成大規(guī)模的生態(tài)系統(tǒng)和大規(guī)模的協(xié)同，目的是使今天難以實現(xiàn)或者高昂代價實現(xiàn)的事在未來很容易實現(xiàn)。是否具備這種能力，直接決定著未來的戰(zhàn)略競爭成敗和生存能力。

結(jié)合德國工業(yè)4.0以及歐盟提出的IMC-AESOP計劃來看，未來工廠設(shè)計運行面臨諸多挑戰(zhàn)，所以面向未來制造的賽博物理模型應(yīng)采用的是“偶模型”法。從早期設(shè)計階段構(gòu)建數(shù)字圖像，在產(chǎn)品設(shè)計階段將系統(tǒng)信息和物理知識導(dǎo)入，在此基礎(chǔ)上建立仿真模型以作為未來分析的參考，也就是建立“數(shù)字雙胞胎”(digital twins)。所謂“數(shù)字雙胞胎”，就是所有設(shè)備要有一個數(shù)字模型，先建立一個健康模型，同時經(jīng)過實測不斷地完善這個模型。在后續(xù)使用階段，它能持續(xù)記錄和跟蹤設(shè)備的狀況。仿真的模型被認為是真實環(huán)境的鏡像。最終由于云計算技術(shù)的普適連接，這個“偶模型”為工廠管理者提供機器狀況更好的可達性。今后的產(chǎn)品從設(shè)計之初，就要誕生一個“數(shù)字雙胞胎”，在全生命周期內(nèi)都跟著這個產(chǎn)品，任何時候?qū)Ξa(chǎn)品的分析判斷都基于這個數(shù)字模型，產(chǎn)品在任何時候進行了維修，都會在這個模型中體現(xiàn)。

中國制造2025

為了應(yīng)對一系列變化帶來的深刻影響，推動制造業(yè)實現(xiàn)由大變強，中國正式發(fā)布了“中國制造2025”，這是第一次從國家戰(zhàn)略層面描繪建設(shè)制造強國的宏偉藍圖。從其中規(guī)劃的目標(biāo)和內(nèi)容來看，高端裝備制造業(yè)是重中之重。實施好“中國制造2025”，要以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展為主題，以信息化與工業(yè)化深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向。

綜上所述，美國的再工業(yè)化戰(zhàn)略主要包括國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)(NNMI)計劃、先進運載器制造(AVM)計劃、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，德國工業(yè)4.0主要是智能制造、賽博物理系統(tǒng)(CPS)，中國制造2025是兩化融合、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。所以，制造強國與制造大國方向一致，殊途同歸，新一輪工業(yè)革命的共同基礎(chǔ)就是賽博物理系統(tǒng)(CPS)。

新一輪工業(yè)革命的新特征

聚焦新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)領(lǐng)域，分別涉及數(shù)字制造(數(shù)字化和自動化)、智能制造(智能化)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò)化)，在復(fù)雜系統(tǒng)工程和復(fù)雜組織體架構(gòu)的支撐下，提取制造智能傳遞給賽博物理系統(tǒng)(CPS)。

賽博物理系統(tǒng)

賽博物理系統(tǒng)(CPS)就是采用信息技術(shù)(計算機、軟件和網(wǎng)絡(luò))去引導(dǎo)物理過程和系統(tǒng)的通信與控制。賽博(Cyber)這個詞來源于Cybernetics，主要指通信與控制，現(xiàn)在也泛指計算、信息、網(wǎng)絡(luò)、電磁空間。中文沒有特別準(zhǔn)確的詞能夠代替，所以采用音譯比較嚴謹。賽博物理制造系統(tǒng)包括從計算單元、總線單元、傳感器、驅(qū)動器的技術(shù)分類和從控制執(zhí)行層、生產(chǎn)管理層、企業(yè)管理層和企業(yè)聯(lián)盟層的企業(yè)分層。從架構(gòu)分析賽博包括計算單元和總線單元，物理包括傳感器和執(zhí)行器，制造智能覆蓋生產(chǎn)管理層和控制執(zhí)行層，業(yè)務(wù)智能涵蓋企業(yè)聯(lián)盟層和企業(yè)管理層，所以需要從各個方面和各個角度來勾畫賽博物理系統(tǒng)(CPS)的架構(gòu)。

賽博物理系統(tǒng)(CPS)是異構(gòu)系統(tǒng)的連接，比如飛機上的機內(nèi)系統(tǒng)有航電系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等，它們是基于總線連接起來的。而機外系統(tǒng)，比如機場的空中交通管理(ATM)系統(tǒng)，各種飛機跟地面站、地面站之間的聯(lián)系;還有無人機系統(tǒng)中地面站跟飛機、衛(wèi)星之間的聯(lián)系，也都出現(xiàn)了跨系統(tǒng)連接。多種設(shè)備和系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)同作用，這種形態(tài)早已出現(xiàn)，只是現(xiàn)在要把這種形態(tài)轉(zhuǎn)移到制造現(xiàn)場去。因為計算機連接的時候，它的總線、協(xié)議、接口都是定義了的，所以容易連接。而現(xiàn)在要把已有的設(shè)備、未來的設(shè)備、不同廠商、不同的協(xié)議、不同的嵌入式計算機、不同的接口進行連接，應(yīng)該有相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來描述，采用各種工業(yè)技術(shù)來支撐。而且如果沒有一個頂層架構(gòu)去描述，這么大的復(fù)雜系統(tǒng)也容易產(chǎn)生混亂。因此，各種物理設(shè)備、機器連接起來面臨的挑戰(zhàn)將是巨大的，需要先進的方法論去支撐。

智能制造

實施好“中國制造2025”，要以智能制造為主攻方向，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為重要支撐，推動制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，實現(xiàn)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級。新一輪工業(yè)革命的核心就是智能制造。

數(shù)字化是表達方式，是把之后的物理過程能夠進行虛擬表達，提前仿真;自動化是把執(zhí)行的規(guī)則交給機器，智能化則是把主動學(xué)習(xí)、主動記憶及一些決策的規(guī)則交給機器;網(wǎng)絡(luò)化是實現(xiàn)機器的互聯(lián)。

智能制造全盤規(guī)劃分步實施架構(gòu)模型

學(xué)習(xí)、記憶及決策過程包括識別、判斷和選擇，所以智能制造的前提是挖掘制造智能。智能的本身，實際上是人對事物整個過程的全面深刻的理解，而我們現(xiàn)在先需要回答：對制造體系智能的理解到了什么程度?我們怎么把它表達出來?然后再把設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，從智能加工、智能庫存到智能配送。在這個過程中，所有設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)和組織，都是要可以智能進行的。制造智能是將方法、工具、過程和識別、分析、判斷以及選擇能力進行全面的理解和掌握，全面掌握了知識并具有控制、預(yù)測、管理整個過程的能力的時候才形成了智能。我們對加工過程、制造過程中的制造智能提取后交給機器，機器才能實現(xiàn)學(xué)習(xí)、記憶及決策過程。

但不是把所有事情都交給機器，人應(yīng)將主要精力聚焦于復(fù)雜性判斷、溝通、決策。因此，德國提出將來每個工人旁邊都配有機器人，人與機器人一起工作，人思考更高層面的事情，監(jiān)控機器人，不斷優(yōu)化和改進機器人的工作。智能制造是個很廣泛的話題，將會成為目前工業(yè)發(fā)展和制造業(yè)進步的重大變革。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

GE提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

美國通用電氣(GE)公司提出的以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為創(chuàng)新特征的第三次浪潮已經(jīng)成為新一輪工業(yè)革命的特征之一。第一次浪潮是工業(yè)革命，機器和工廠的出現(xiàn)，推動經(jīng)濟的進步和范圍的擴大;第二次浪潮是互聯(lián)網(wǎng)革命，計算機技術(shù)和分布式信息網(wǎng)絡(luò)的崛起;第三次浪潮是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，機器、設(shè)備組和設(shè)施，通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、分析技術(shù)的整合。

雖然互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)誕生多年，各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展并已成為一種生活方式，但是新一輪工業(yè)革命應(yīng)該是在互聯(lián)網(wǎng)的支撐下，對物質(zhì)和能量進行連接。人類沒有信息可以活著，有了信息可以活得更好，但沒有能量和物質(zhì)是無法生存的，所以互聯(lián)網(wǎng)最后要連接物質(zhì)和能量，這是人類發(fā)展的必然趨勢，也是賽博物理系統(tǒng)的本質(zhì)。

鳳谷工業(yè)爐集設(shè)計研發(fā),生產(chǎn)銷售,培訓(xùn)指導(dǎo),售后服務(wù)一體化,專利節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,每年為企業(yè)節(jié)省40%-70%的能源成本,主要產(chǎn)品加熱爐,工業(yè)爐,節(jié)能爐,蓄熱式爐,垃圾氣化處理設(shè)備，歡迎致電咨詢:0510-88818999