智能制造管理 課件 第三章 德國工業(yè)4.0及其架構(gòu)

第三章德國工業(yè)4.0及其架構(gòu)1德國工業(yè)4.0及其三維模型2信息-物理系統(tǒng)CPS第一節(jié)德國工業(yè)4.0及其三維模型德國工業(yè)4.0及其三維模型一個網(wǎng)絡(luò)四大主題三項集成八項計劃德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略規(guī)劃模型：德國工業(yè)4.0及其三維模型工業(yè)4.0集成架構(gòu)德國工業(yè)4.0及其三維模型德國工業(yè)4.0標準參考架構(gòu)：RAMI4.0模型第二節(jié)信息-物理系統(tǒng)CPS什么是CPS定義：信息物理系統(tǒng)通過集成先進的感知、計算、通信、控制等信息技術(shù)和自動控制技術(shù)，構(gòu)建了物理空間與信息空間中人、機、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時交互、高效協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運行的按需響應(yīng)、快速迭代、動態(tài)優(yōu)化。建立信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem，CPS）以實現(xiàn)物理世界元素與信息空間的映射關(guān)系為目標，是實現(xiàn)智能制造的核心。什么是CPS不同機構(gòu)與學者對CPS的認識：CPS的本質(zhì)及架構(gòu)CPS由感知層、傳輸層、平臺層及應(yīng)用層幾部分構(gòu)成。感知層主要實現(xiàn)生產(chǎn)要素人、機、料、法、環(huán)的實時狀態(tài)收集，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標準化，并實現(xiàn)各要素之間的互聯(lián)互通是該層級的主要工作；傳輸層主要部署工業(yè)云平臺，包括服務(wù)器的布置以及網(wǎng)絡(luò)化工作；平臺層是CPS構(gòu)架的核心，其主要作用是通過對工業(yè)大數(shù)據(jù)的實時分析與建模等，將海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有價值的信息，以支撐上一層級的應(yīng)用服務(wù)；應(yīng)用層則是依據(jù)平臺層的數(shù)據(jù)分析成果，實現(xiàn)自動化控制與智能化決策，不斷提高企業(yè)的績效表現(xiàn)水平。

CPS的本質(zhì)及架構(gòu)CPS關(guān)鍵技術(shù)要素1.信息感知與自動控制數(shù)字孿生模型感知是指物理世界的實體，通過各種芯片、傳感器等硬件設(shè)備實現(xiàn)產(chǎn)品制造全生命周期內(nèi)要素（人、機、料、法、環(huán)）

數(shù)字化的過程，以形成物理世界與信息空間的映射關(guān)系，是價值鏈數(shù)據(jù)流動的起點，主要包括智能感知技術(shù)與虛實融合控制技術(shù)。CPS關(guān)鍵技術(shù)要素2.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是連接物理世界各生產(chǎn)要素與信息世界的信息網(wǎng)絡(luò)，是實現(xiàn)全工廠范圍內(nèi)互聯(lián)互通的手段。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要用于支撐工業(yè)數(shù)據(jù)的采集交換、集成處理、建模分析以及控制反饋，是實現(xiàn)全工廠從點（單臺設(shè)備）到線（產(chǎn)線），最后到面（全車間、全工廠）的全面互聯(lián)互通的重要基礎(chǔ)。CPS關(guān)鍵技術(shù)要素3.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺一個高度集成、開放和共享的數(shù)據(jù)平臺，是跨區(qū)域、跨領(lǐng)域、跨平臺的數(shù)據(jù)集散中心、數(shù)據(jù)存儲中心、數(shù)據(jù)分析中心和數(shù)據(jù)共享中心。企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及實時物料數(shù)據(jù)等，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集至工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺并進行存儲分析，解析異構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成分析，實現(xiàn)生產(chǎn)全要素、全流程、全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期管理的資源配置優(yōu)化，以提升生產(chǎn)效率、創(chuàng)新模式業(yè)態(tài)，構(gòu)建全新產(chǎn)業(yè)生態(tài)。CPS關(guān)鍵技術(shù)要素4.工業(yè)軟件工業(yè)軟件是算法的代碼化，而算法是對現(xiàn)實問題解決方案的抽象描述，對于生產(chǎn)企業(yè)而言，將排產(chǎn)計劃、資源計劃、物料搬運調(diào)度等算法打包并形成相應(yīng)的工業(yè)軟件，對于提高企業(yè)對制造過程的控制，提升KPI水平具有重要意義。CPS關(guān)鍵技術(shù)要素5.智能控制與決策智能控制與決策是信息物理系統(tǒng)的建設(shè)目標，是企業(yè)數(shù)據(jù)價值鏈閉環(huán)的終點。自動控制與決策是在數(shù)據(jù)感知