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        Industry 4.0 新工業(yè)革命與工業(yè)自動(dòng)化轉(zhuǎn)型升級(jí)

        2014-09-10 01:37:16繆學(xué)勤
        石油化工自動(dòng)化 2014年1期
        關(guān)鍵詞:智能生產(chǎn)

        繆學(xué)勤

        (上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院,上海 200233)

        進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),世界經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了新的局面,增速緩慢、波瀾起伏、競(jìng)爭(zhēng)加劇。為了擺脫危機(jī)和取得可持續(xù)發(fā)展,世界各國(guó)都在加快新的技術(shù)和工業(yè)革命的變革。德國(guó)是高度工業(yè)化的,以制造業(yè)為導(dǎo)向的出口型經(jīng)濟(jì)技術(shù)強(qiáng)國(guó),為了保持在重要關(guān)鍵技術(shù)上的國(guó)際領(lǐng)先地位,提出了繼蒸汽機(jī)的發(fā)明、大規(guī)模生產(chǎn)和自動(dòng)化之后的第四次工業(yè)革命——Industry 4.0高科技戰(zhàn)略計(jì)劃。其基本設(shè)想是制造的產(chǎn)品集成有動(dòng)態(tài)數(shù)字存儲(chǔ)、感知和通信能力,承載著在其整個(gè)供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種必需的信息;整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈中所集成的生產(chǎn)設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)自組織,能夠根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活地決定生產(chǎn)過(guò)程。目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。

        1 Industry 4.0 產(chǎn)生的背景

        1.1 信息與通信技術(shù)的突破

        最近十年,信息技術(shù)不斷取得新的突破,產(chǎn)生了新一代的信息技術(shù)。按照美國(guó)ARC顧問(wèn)集團(tuán)的觀點(diǎn),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新一代信息技術(shù)主要包括社交媒體技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)與先進(jìn)分析技術(shù)。

        1) 社交媒體技術(shù)。在國(guó)內(nèi)微博和微信得到廣泛使用,已深刻改變了社會(huì)領(lǐng)域的各個(gè)方面。而在美國(guó),社交網(wǎng)站的發(fā)展驅(qū)動(dòng)了人們對(duì)于社交媒體技術(shù)在制造領(lǐng)域應(yīng)用的探索。今天的制造業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn),各個(gè)工廠工程師需要擁有非常廣泛的工程技術(shù)知識(shí),而設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)并且優(yōu)化生產(chǎn)流程是難度很高的任務(wù)。為此,如何快速查找工作所急需的專業(yè)知識(shí),如何快捷地找到正確的能幫助你的人,如何在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)全球協(xié)同等,都可以借助于社交媒體技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)社交媒體可以有利于工廠企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)的品牌建立與提升,獲得潛在客戶信息等需求。社交媒體技術(shù)的應(yīng)用還可以拓展到員工、客戶或者商業(yè)伙伴之間的協(xié)同工作領(lǐng)域,并能提高企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率[1]。

        2) 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是移動(dòng)和互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物,繼承了移動(dòng)隨時(shí)、隨地、隨身和互聯(lián)網(wǎng)分享、開(kāi)放、互動(dòng)的優(yōu)勢(shì),即運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)線接入,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供各種成熟的應(yīng)用,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)被稱為下一代的互聯(lián)網(wǎng)Web3.0。

        a) 互聯(lián)網(wǎng)將計(jì)算機(jī)進(jìn)行互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)了人與人的聯(lián)網(wǎng),徹底改變了人與人的互動(dòng)方式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,進(jìn)一步希望物理世界也聯(lián)網(wǎng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息世界與物理世界的交融,于是產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RFID) 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任意物品與互聯(lián)網(wǎng)相連,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

        b) 在物聯(lián)網(wǎng)中,物品通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。在很多應(yīng)用中,接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備對(duì)其計(jì)算能力的要求遠(yuǎn)非RFID能比。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)中的物品不具備控制和自治能力,通信也大都發(fā)生在物品與服務(wù)器之間,所以物品之間無(wú)法協(xié)同控制。為了將控制技術(shù)融入互聯(lián)網(wǎng),2006年美國(guó)國(guó)家基金會(huì)(NSF)科學(xué)家Helen Gill提出了信息物理融合系統(tǒng)CPS(Cyber Physical System)的概念,將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推向了一個(gè)新的高度。CPS把計(jì)算與通信深深地嵌入實(shí)物過(guò)程,使之與實(shí)物過(guò)程密切互動(dòng)。由此可見(jiàn),CPS是將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng),讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能。由于分布式應(yīng)用系統(tǒng)中物理設(shè)備之間的協(xié)調(diào)是通過(guò)通信完成的,因而CPS把通信與計(jì)算和控制放在同等的地位[2]。CPS本質(zhì)上是一個(gè)具有控制屬性的網(wǎng)絡(luò),但又有別于處于封閉狀態(tài)的工業(yè)控制系統(tǒng)。

        3) 云計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算發(fā)源于搜索引擎平臺(tái),是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)出于追求低成本高效能的考慮開(kāi)發(fā)出的一種計(jì)算技術(shù),目前已成為提供各種互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的重要平臺(tái)。云計(jì)算是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ),以按需付費(fèi)為商業(yè)模式,具備彈性擴(kuò)展、動(dòng)態(tài)分配和資源共享等特點(diǎn)的新型網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算模式。在云計(jì)算模式下,軟件、硬件、平臺(tái)等IT資源將作為基礎(chǔ)設(shè)施,以服務(wù)的方式提供給使用者[3]。

        4) 大數(shù)據(jù)與先進(jìn)分析技術(shù)。在制造業(yè)領(lǐng)域,很多機(jī)器上都安裝了一個(gè)或多個(gè)微處理器來(lái)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),無(wú)處不在的傳感器和微處理器,形成了龐大的數(shù)據(jù)來(lái)源,其大小已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的規(guī)模,常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已難以完成捕捉、存儲(chǔ)、管理和分析這種大規(guī)模的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)是從各種類型的數(shù)據(jù)中,采用新處理模式快速獲得有價(jià)值信息,從而實(shí)現(xiàn)深度理解、洞察發(fā)現(xiàn)與精準(zhǔn)決策。其給制造業(yè)帶來(lái)的益處包括優(yōu)化流程、降低成本與提升營(yíng)運(yùn)效率。

        1.2 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命是解決經(jīng)濟(jì)危機(jī)的最佳手段

        2008年以來(lái),世界各國(guó)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到,用新一代信息技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)傳統(tǒng)工業(yè)是解決經(jīng)濟(jì)危機(jī)的最佳手段。在這種背景下,各國(guó)從不同角度,提出了新工業(yè)革命的不同版本。最具代表性的是美國(guó)著名未來(lái)學(xué)家杰里米·里夫金在其暢銷(xiāo)書(shū)《第三次工業(yè)革命》中提出的第三次工業(yè)革命的概念。作者認(rèn)為在蒸汽機(jī)和信息技術(shù)兩次工業(yè)革命之后,第三次工業(yè)革命時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始到來(lái),它的重要標(biāo)志是分布式發(fā)電與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的緊密結(jié)合。數(shù)億計(jì)的人們?cè)谧约旱墓S里、辦公場(chǎng)所、甚至家中就可以生產(chǎn)出綠色能源,不僅如此,還可在“能源互聯(lián)網(wǎng)”(The Internet of Energy)上與大家進(jìn)行能源共享,就像今天大家在網(wǎng)絡(luò)上分享信息一樣地簡(jiǎn)單便利。綠色能源、互聯(lián)網(wǎng)、個(gè)體創(chuàng)新和生產(chǎn)全球化代表著未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向,被稱作“第三次工業(yè)革命”[4]。

        2 Industry 4.0戰(zhàn)略

        由于文化、政治和經(jīng)濟(jì)的不同,德國(guó)認(rèn)為不需要跟隨模式。于是,從實(shí)際國(guó)情出發(fā),德國(guó)于2012年首先提出將CPS的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于制造工業(yè),提出了基于CPS的Industry 4.0第四次工業(yè)革命戰(zhàn)略[5]。工業(yè)革命的具體劃分如圖1所示。

        圖1 工業(yè)革命的劃分

        1) Industry 1.0。第一次工業(yè)革命大約產(chǎn)生于1780年,18世紀(jì)中期英國(guó)發(fā)明了“蒸汽機(jī)”,隨之創(chuàng)造出制造蒸汽機(jī)的生產(chǎn)工具“手動(dòng)機(jī)床、刀具”。1784年第一臺(tái)機(jī)械紡織機(jī)誕生,使人類由“手工勞動(dòng)”向“機(jī)械化”變化,由“家庭手工業(yè)”向“大機(jī)器工業(yè)生產(chǎn)方式”轉(zhuǎn)變,生存率和勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅提高,推動(dòng)了世界由“農(nóng)業(yè)國(guó)”向“工業(yè)國(guó)”轉(zhuǎn)變。

        2) Industry 2.0。第二次工業(yè)革命產(chǎn)生于20世紀(jì)初,當(dāng)時(shí)美國(guó)的福特發(fā)明了汽車(chē)與大批量生產(chǎn)流水線,同時(shí)電力技術(shù)開(kāi)始推廣應(yīng)用,隨之而來(lái)創(chuàng)造出“自動(dòng)化機(jī)床”、“自動(dòng)線”。人類由“機(jī)械化零星生產(chǎn)”向“大批量自動(dòng)化生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,加速了現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展。

        3) Industry 3.0。20世紀(jì)70年代初,第一臺(tái)可編程邏輯控制器(PLC)Modicon 084問(wèn)世,在微電子、微型計(jì)算機(jī)與IT技術(shù)的推動(dòng)下,產(chǎn)生了第三次工業(yè)革命。特別是進(jìn)入20世紀(jì)80年代,發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)幾十年大工業(yè)生產(chǎn)的積累,為了適應(yīng)人們?nèi)找娑鄻踊男枨?,綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟硬件,形成了計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了企業(yè)全部生產(chǎn)系統(tǒng)和企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)的綜合自動(dòng)化和高效化,使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步地增長(zhǎng)。

        4) Industry 4.0。從現(xiàn)在開(kāi)始,由于數(shù)字化、智能化、信息化與網(wǎng)絡(luò)化等新技術(shù)不斷取得突破,催生了第四次工業(yè)革命的到來(lái)。在Industry 4.0 時(shí)代,每個(gè)工廠企業(yè)都將建立 “數(shù)字企業(yè)平臺(tái)“,通過(guò)開(kāi)放接口將虛擬環(huán)境與基礎(chǔ)架構(gòu)融為一體,從而構(gòu)成CPS,生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)將升級(jí)為信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)(CPPS)。Industry 4.0將由集中式控制向分散式、增強(qiáng)型控制基本模式轉(zhuǎn)變,創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組,將使人類從“自動(dòng)化生產(chǎn)”進(jìn)入“智能化生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)、都市化(Urban)生產(chǎn)”。

        3 Industry 4.0戰(zhàn)略計(jì)劃愿景與目標(biāo)

        Industry 4.0戰(zhàn)略愿景是成為智能網(wǎng)絡(luò)化世界的一部分[5]。物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)推動(dòng)這些領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革,從而產(chǎn)生了能源領(lǐng)域的智能電網(wǎng),可持續(xù)的移動(dòng)策略(智能汽車(chē)、智能倉(cāng)儲(chǔ))以及健康領(lǐng)域的智能健康。在制造環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)上的產(chǎn)品和系統(tǒng)日益智能化、橫跨整個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的垂直網(wǎng)絡(luò)化、端到端工程和水平集成。

        Industry 4.0集中于創(chuàng)建智能產(chǎn)品、規(guī)范和方法,其中智能工廠(Smart Factory)制訂Industry 4.0的主要細(xì)節(jié)內(nèi)容。智能工廠能夠管控各種復(fù)雜情況,很少發(fā)生停車(chē),并能更有效地制造產(chǎn)品。智能工廠與智能汽車(chē)、智能物流和智能電網(wǎng)的接口,將使得智能工廠成為未來(lái)智能基礎(chǔ)設(shè)施的主要部分,如圖2所示。這將導(dǎo)致產(chǎn)生常規(guī)價(jià)值鏈的變革,并出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)模式。

        圖2 智能基礎(chǔ)設(shè)施組成示意

        Industry 4.0戰(zhàn)略愿景與目標(biāo)具體描述為以下幾個(gè)方面:

        1) 在制造企業(yè)中,所有執(zhí)行者與資源之間將采用新的、高水平的社交媒體技術(shù)交互方式。一切都圍繞制造資源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行考慮,該網(wǎng)絡(luò)包括制造機(jī)器、機(jī)器人、運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)以及各類生產(chǎn)設(shè)施。制造資源網(wǎng)絡(luò)基于知識(shí)是自治的、能夠響應(yīng)各種情況完成自身控制、具有自組織能力、并配備有分布廣泛的傳感器,同時(shí)與相關(guān)的規(guī)劃和管理系統(tǒng)緊密結(jié)合。作為愿景的關(guān)鍵部分,智能工廠將被嵌入到企業(yè)內(nèi)部的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中,并具有包括制造過(guò)程和制造產(chǎn)品的端到端的工程特征,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字和物理世界的無(wú)縫融合。

        2) Industry 4.0 智能產(chǎn)品都將能唯一地被識(shí)別,任何時(shí)間都能確定其位置,甚至在智能產(chǎn)品加工期間,也能知道其制造過(guò)程的詳細(xì)情況。這就意味著在某些領(lǐng)域,智能產(chǎn)品將能控制半自治生產(chǎn)的個(gè)別階段。此外,還將能確保了解制成品的各種參數(shù),從而做到功能最滿意,同時(shí)還能分辨在其生命周期期間磨損與損傷情況。共享上述信息可以從物流、調(diào)度和維護(hù)方面優(yōu)化智能工廠,同時(shí)實(shí)現(xiàn)與業(yè)務(wù)管理應(yīng)用的整合。

        3) 在Industry 4.0的未來(lái),工廠還能將單個(gè)用戶指定的產(chǎn)品性能結(jié)合進(jìn)設(shè)計(jì)、配置、定制、規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)行和再周轉(zhuǎn)中;工廠在制造之前或制造期間,甚至也有可能在運(yùn)行期間直接響應(yīng)最后一分鐘提出的變更需求。這將使得智能工廠能夠制造單個(gè),甚至極少數(shù)量的產(chǎn)品。

        4) Industry 4.0愿景的實(shí)現(xiàn)將使得企業(yè)員工能夠控制、調(diào)整和配置智能制造資源網(wǎng)絡(luò)以及建立在所處環(huán)境和與上下文有關(guān)的目標(biāo)基礎(chǔ)上的制造步驟。企業(yè)員工將能從執(zhí)行任務(wù)的路徑中解放出來(lái),集中精力從事創(chuàng)新和增加附加值活動(dòng)。但是,他們?nèi)詫⑻幱陉P(guān)鍵角色地位,特別是在保證質(zhì)量方面。

        4 Industry 4.0的主要特征

        為了確保德國(guó)在制造業(yè)市場(chǎng)和裝備制造業(yè)供應(yīng)商兩個(gè)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位,Industry 4.0采用在制造業(yè)布局CPS以及加速CPS技術(shù)和產(chǎn)品市場(chǎng)化雙戰(zhàn)略。Industry 4.0在戰(zhàn)略層面能夠創(chuàng)建水平價(jià)值網(wǎng)絡(luò),在業(yè)務(wù)流程層面(包括工程)提供跨越整個(gè)價(jià)值鏈的端到端集成,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)。具體表現(xiàn)為以下三方面特征:

        1) 水平集成。在生產(chǎn)、自動(dòng)化工程和工廠領(lǐng)域,水平集成是指用于制造和業(yè)務(wù)規(guī)劃流程不同階段的各種工廠系統(tǒng)的集成,其中包括在公司內(nèi)部(例如入庫(kù)、生產(chǎn)、出庫(kù)、市場(chǎng))和幾個(gè)不同公司之間(價(jià)值網(wǎng)絡(luò))的集成。該集成的目標(biāo)是提供端到端的解決方案,通過(guò)水平集成開(kāi)發(fā)公司內(nèi)部的價(jià)值鏈和網(wǎng)絡(luò)。

        2) 端到端系統(tǒng)工程??缭秸麄€(gè)價(jià)值鏈的端到端系統(tǒng)工程包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施以及服務(wù)五個(gè)階段。這就需要采用跨越不同技術(shù)學(xué)科的整體性系統(tǒng)工程方法。貫穿工程流程的端到端數(shù)字集成,橫跨不同的公司和整個(gè)產(chǎn)品價(jià)值鏈,同時(shí)考慮用戶需求,將數(shù)字世界和真實(shí)世界進(jìn)行集成。端到端數(shù)字系統(tǒng)工程和由此產(chǎn)生的價(jià)值鏈最優(yōu)化,將意味著用戶不再選擇由制造商指定的預(yù)先定義了性能范圍的產(chǎn)品,取而代之的是將單個(gè)功能和部件配合,以滿足指定的要求。通過(guò)CPS實(shí)現(xiàn)的基于模型的開(kāi)發(fā),允許采用一種端到端、模型化的數(shù)字方法,它包括從用戶需求到產(chǎn)品結(jié)構(gòu),直至最終產(chǎn)品生產(chǎn)。這就使得在一個(gè)端到端系統(tǒng)工程工具鏈中就能識(shí)別和描述所有的依賴關(guān)系。基于同一模型能夠平行地開(kāi)發(fā)制造系統(tǒng),意味著它與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)始終保持并駕齊驅(qū),使制造單個(gè)產(chǎn)品成為可能。目前,國(guó)內(nèi)已著手開(kāi)展這方面的工作[6]。

        3) 垂直集成。垂直集成是指為了能夠?qū)崿F(xiàn)端到端解決方案在不同層級(jí)(例如執(zhí)行器和傳感器、控制、生產(chǎn)、管理、制造和執(zhí)行以及公司規(guī)劃級(jí))的各種工廠系統(tǒng)的集成。

        5 “智能工廠”是Industry 4.0 的核心

        目前,Industry 4.0 已處在德國(guó)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃的首要位置。該計(jì)劃主要分為兩大主題:

        1) “智能工廠”重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。

        2) “智能生產(chǎn)”主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。

        在智能工廠中,人員、機(jī)器和資源相互之間進(jìn)行通信,就像在社交網(wǎng)絡(luò)一樣。智能產(chǎn)品能夠知道其被制造和打算被使用的詳細(xì)情況,主動(dòng)支持制造過(guò)程,回答諸如“什么時(shí)候我被加工?”,“處理產(chǎn)品的哪一個(gè)參數(shù)?”,“產(chǎn)品被傳遞到何處?”等問(wèn)題,從而能夠根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活地決定生產(chǎn)過(guò)程。

        為了實(shí)現(xiàn)Industry 4.0計(jì)劃,德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手,投入高達(dá)5億歐元支持該計(jì)劃,由德國(guó)人工智能研究中心(DFKI)牽頭,西門(mén)子公司、菲尼克斯電氣公司以及SAP公司等23家工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)參加,組成了“智能工廠創(chuàng)新聯(lián)盟”。該聯(lián)盟的目標(biāo)是研發(fā)、演示、應(yīng)用和分享創(chuàng)新的智能工廠技術(shù),提出融合規(guī)劃、工程和生產(chǎn)工藝以及相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)的全面解決方案,為該技術(shù)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造條件[7]。

        6 智能工廠的體系架構(gòu)

        由于CPS進(jìn)入制造和物流的技術(shù)集成以及在工業(yè)流程中使用物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù),從而產(chǎn)生了創(chuàng)新的工廠系統(tǒng)——智能工廠。完全不同于傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化系統(tǒng),智能工廠采用面向服務(wù)的體系架構(gòu),具體體系架構(gòu)如圖3所示。從中可以看出,對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);對(duì)應(yīng)于控制級(jí)采用CPPS;對(duì)應(yīng)的監(jiān)控管理級(jí)連接到安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng),采用服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)。

        圖3 智能工廠的體系架構(gòu)

        1) 基于嵌入式Internet技術(shù)、無(wú)線自組織的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信M2M(Machine-to-Machine)通信網(wǎng)絡(luò)。M2M是基于特定終端行業(yè),以公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為接入手段,為客戶提供機(jī)器到機(jī)器的通信解決方案,滿足客戶對(duì)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、指揮調(diào)度、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和測(cè)量、遠(yuǎn)程診斷等方面的信息化需求。M2M不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)在機(jī)器和機(jī)器之間的傳輸,它是機(jī)器之間的一種智能化、交互式通信,即使人們沒(méi)有實(shí)時(shí)發(fā)信號(hào),機(jī)器也會(huì)根據(jù)既定程序主動(dòng)進(jìn)行通信,并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)智能化地作出選擇,對(duì)相關(guān)設(shè)備發(fā)出正確的指令。工業(yè)控制需要實(shí)現(xiàn)智能化、遠(yuǎn)程化和實(shí)時(shí)化,隨著無(wú)線寬帶的突破,具有高數(shù)據(jù)傳輸速率、低占空比、IP網(wǎng)絡(luò)支持以及泛在移動(dòng)性的M2M將提供更佳的承載基礎(chǔ)[8]。

        2) CPPS。由于工業(yè)控制的可靠性要求非常高,因而生產(chǎn)流程控制采用靠近工廠機(jī)器設(shè)備的CPPS。按照文獻(xiàn)[9]: CPS是計(jì)算過(guò)程和物理過(guò)程的集成系統(tǒng),利用嵌入式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,并通過(guò)反饋環(huán)實(shí)現(xiàn)計(jì)算過(guò)程和物理過(guò)程的相互影響。CPPS是一種網(wǎng)絡(luò)型嵌入式系統(tǒng),它將打破在PC機(jī)時(shí)代建立的傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的體系架構(gòu),從而全面實(shí)現(xiàn)分布式智能。

        3) 安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)。智能工廠的IT設(shè)施建立在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,云計(jì)算的本質(zhì)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)模式,它類似于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心??刂剖铱梢岳斫鉃樗接性疲紤]到控制的可靠性要求非常高,為CPPS提供服務(wù)的App平臺(tái)建立在工廠企業(yè)的私有云上。但是一些營(yíng)運(yùn)和生產(chǎn)管理,例如PLM,SCM,CRM,QMS,ERP以及MES的一些功能可以通過(guò)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù),從而可以降低創(chuàng)建和優(yōu)化基礎(chǔ)架構(gòu)的成本、提升生產(chǎn)管理的智能化水平、高效地跨地域協(xié)同以及提高快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的能力等。

        4) 基于CPS的高級(jí)工廠輔助系統(tǒng)?!爸悄芄S創(chuàng)新聯(lián)盟”十分重視將各種無(wú)線技術(shù)、平板電腦、智能手機(jī)以及室內(nèi)精確定位等多種IT領(lǐng)域成熟的最新技術(shù),創(chuàng)新地引入新一代工廠系統(tǒng),制成高級(jí)工廠輔助系統(tǒng)。2012年4月,谷歌公司發(fā)布了 “谷歌眼鏡“ 新產(chǎn)品,這是一款可穿戴移動(dòng)終端產(chǎn)品?!肮雀柩坨R“采用了“擴(kuò)增實(shí)境”(Augmented Reality)又稱增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),在“實(shí)境”現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上,將圖像、聲音和其他感官增強(qiáng)功能實(shí)時(shí)添加到真實(shí)世界的環(huán)境中,以虛擬現(xiàn)實(shí)把它擴(kuò)增,把真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫(huà)面或空間,可以使用戶充分感知和操控虛擬的立體圖像。為此,“智能工廠創(chuàng)新聯(lián)盟”專門(mén)成立了項(xiàng)目組,經(jīng)過(guò)研究試驗(yàn),打算將該技術(shù)用于工業(yè)維護(hù)系統(tǒng): 通過(guò)頭盔式顯示器將多種輔助信息顯示給用戶,包括虛擬儀表的面板、被維修設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及被維修設(shè)備零件圖等,從而大幅提高維護(hù)效率。利用這些高級(jí)工廠輔助系統(tǒng)還可以支持、幫助和培訓(xùn)新一代工作人員。

        7 結(jié)束語(yǔ)

        當(dāng)前,中國(guó)的制造業(yè)面臨十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。長(zhǎng)期以來(lái),高投入、高消耗、高污染的生產(chǎn)模式已無(wú)法延續(xù)。為了提升競(jìng)爭(zhēng)力,保持可持續(xù)發(fā)展,必須采用CPS、物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)網(wǎng)技術(shù),向智能、綠色和高效的智能工廠轉(zhuǎn)型升級(jí)。新一代智能工廠系統(tǒng)要求傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)必須向新一代信息與通信技術(shù)開(kāi)放。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該轉(zhuǎn)換其研究聚焦點(diǎn),從在各個(gè)獨(dú)立的學(xué)科(如分散系統(tǒng)或通信)開(kāi)展?jié)u近的局部改善性研究,走向整體系統(tǒng)功能的再工程化研究。國(guó)內(nèi)同行應(yīng)該借鑒德國(guó)提出的新工業(yè)革命理念、目標(biāo)和制訂的路線圖,打破傳統(tǒng)理念,堅(jiān)持進(jìn)行持續(xù)地技術(shù)轉(zhuǎn)型,重視將IT領(lǐng)域成熟的最新技術(shù)引入工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,勇于創(chuàng)新,打造中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化升級(jí)版。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 曹煒.新興流程和技術(shù)幫助產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型[J].控制工程中文版,2012(04): 10-11.

        [2] 溫景容,武穆清,宿景芳.信息物理融合系統(tǒng)[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào),2012,38(04): 11-22.

        [3] 張煒民,趙立君,劉瑋. 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2012: 34-38.

        [4] 杰里米·里夫金. 第三次工業(yè)革命[M].張?bào)w偉,孫豫寧,譯.北京: 中信出版社,2012: 27-46.

        [5] SUZANNE G. Industry Prepares for the Next Industrial Revolution[J].Control Engineering, 2013(07): 18-19.

        [6] 葉向東.?dāng)?shù)字化石油煉制和石油化工工廠建設(shè)初探[J].石油化工自動(dòng)化,2013,49(04): 1-4.

        [7] ZUHLKE D. Smart Factory — Towards a Factory of Things[J].Annual Reviews in Control, 2010,34(01): 129-138.

        [8] 楊剛,沈沛意,鄭春紅,等.物聯(lián)網(wǎng)理論與技術(shù)[M].北京: 科學(xué)出版社,2010: 102-106.

        [9] EDWARD A L. Cyber Physical System: Design Challenges[D].Berkeley: University of California, 2008: 1-3.

        [10] 靳江紅,吳宗之,趙壽堂,等.安全儀表系統(tǒng)的功能安全國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述[J].化工自動(dòng)化及儀表,2010,37(05): 1-5.

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