智能制造信息物理系统通过集成先进的信息通信和自动控制等技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。它是智能工厂的技术支持体系。
智能制造信息物理系统CPS
智能制造工厂中信息物理系统分为五个层级相互配合,支撑企业纵向集成、企业间横向集成与端到端集成,实现工业体系与信息体系的深度融合以及全面智能化。智能制造信息物理系统通过集成先进的信息通信和自动控制等技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。它是智能工厂的技术支持体系。
智能制造工厂中信息物理系统的五个层级介绍如下。
(1)智能制造感知执行层
感知执行层包括以感知装置和智能设备为代表的生产物理实体、物联网、数据采集与命令执行及设备安全防护等。
在CPS的感知执行层,CPS的数据采集管理通过物联网将数据按照事先制定的策略,对处于底层的智能设备与传感器数据进行收集和管理.CPS控制管理功能,负责将来自CPS上层的控制指令通过物联网,下发至底层的受控设备。
2)智能制造适配控制层
解决不同系统及设备间的通信兼容问题,并对生产装备与系统的健康、工况等状态进行综合评估;接收下发的本地APP控制执行模型,进行自组织、自适应的控制适配调整。在适配控制层框架结构中,底部功能区为数据的上传解析与指令分发,左侧功能区为数据信息的转化,右侧功能区为生产活动的指令执行。
(3)智能制造网络传输层
承担数据、信息与指令的传输与通信,包括ICT物理实体与系统软件部分、网络与数据安全部分、基础网络与设备集群间通信部分等。基础网络部分实现网络传输层的互联互通功能,网络与数据安全、ICT物理实体与系统软件部分对基础网络部分提供技术支撑。网络传输层负责CPS架构中所有层级之间的数据通信。
(4)智能制造认知决策层
认知决策层是CPS中的管理决策中枢,包括信息认知与挖掘、计算与数据管理,根据决策的需求建立APP控制执行模型库。这些库包括:生产工艺模型库、故障诊断模型库、质量判断模型库、物流仓储模型库、能源优化模型库等。智能决策分析是CPS的“大脑”,主要包括能够具备自学习和认知能力的知识库、端到端集成的产品全生命周期价值链数据、横向集成的决策协同优化与分析以及预测决策模型等。认知决策层内容示意如
(5)智能制造服务平台层
服务平台层提供安全环境下的工业协同价值网络,包括管理安全,在工业协同环境下,协同过程中的可用性、可靠性、机密性、完整性、操作安全和身份确认,这是保障智能制造体系下协同安全的重要主题。工业协同价值网络在智能制造体系下,遵循工业协同与互联标准,企业间实现协同设计、协同生产、协同物流与协同服务的过程协同、交互与服务网络,同时也是开展定制化服务和智能服务的交互与服务网络,包括:用户与供应商管理、服务与产品管理、账单与结算管理等功能。