最具历史观的定义:工业4.0
工业4.0是最具历史观的概念:历史上共发生过3次工业革命,分别以机械化、电气化、自动化为主要特征。三个工业阶段被称为工业1.0,工业2.0,工业3.0,工业4.0时代正在到来。

工业4.0不仅仅是工业3.0的延续:计算机的发明,及在工业中的应用,已经可以实现生产环节的自动化,即工业3.0,但它主要强调中枢控制单元对运动单元的控制能力,对运动单元对中枢控制单元的反馈和反应、各运动单元之间的交流较少触及,因此必然无法生成决策。

工业4.0的核心概念之一:CPS,信息物理融合系统

工业3.0和工业4.0区别在于自动决策的层级:工业3.0中,控制单元仅对动作的执行做控制,人仍要向控制单元发出指令;工业4.0中,软件将替代大部分人类的决策过程,由中枢控制软件向受控单元网络发出指令,安排资源调配、时间分配等,并接受受控单元网络的反馈。

工业4.0的核心概念之二:PLM,产品全生命周期管理

典型的智能制造系统由3大部分组成,分别是信息空间、物理空间、通信系统:
信息空间:由数据库和工业控制软件两部分组成,它们共同的特点是,它们的存在和呈现依附于实物(比如说计算机和硬盘),但它们的变化并不依托于实物的运动。
信息物理融合系统:CPS,Cyber-PhysicalSystem,由具备物理输入输出,且可相互作用的单元组成的网络。强调各硬件单元之间的相互交流,进一步的,可由交流衍生出决策。

  • 工业控制软件:在现阶段,主要起到辅助人类梳理信息、做出规划和决策、并发出指令;
  • 数据库:一切有效决策必然是基于已知信息,信息、基础设施和规则,构成了数据库。
    产品全生命周期管理:PLM,ProductLifecycleManagement,对一个产品的整个生命周期进行管理,从最初的生产设计和生产规划,到生产工程的建设和生产(包括物流),再到产品的使用和服务。PLM是一种企业信息化的商业战略:它实施一整套的业务解决方案,把人、过程和信息有效集成在一起。

物理空间:主要是指用于工业加工的设备及其他硬件,多数自动化设备不仅包含执行运动的单元,也包括PLC、传感器等非运动单元,此二者常集成在设备上,其中PLC负责控制设备的运动,在功能上PLC等是信息空间的一部分;传感器负责生产过程中的信息采集,功能上是通信系统的一部分。

通信系统:工业4.0和工业3.0相比,最重要的特点之一,就是不仅软件和设备之间可以进行信息的交流,软件与软件之间、硬件与硬件之间,也存在信息的交流。通信系统是信息传递和交流所依赖的载体,按照通讯范围常用的通信方式包括内网、局域网、外网等。通信系统也包括一些硬件的基础设施,包括路由器、电缆/光缆、信号发生器/接收器等。

  • 内网:仅能实现系统内各单元之间的相互通信;
  • 外网:可实现与系统外(包括市场、其他公司等)的相互通信;
  • 局域网:允许系统访问外网,但不允许外网访问系统。

信息空间+物理空间+通信系统=完整的CPS系统
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