工信部力推信息物理系统综合应用

3月22日,由中国电子技术标准化研究院、中国信息物理系统发展论坛、走向智能研究院共同发起的"CPS信息物理系统专家宣讲团"活动在北京正式启动。中国电子技术标准化研究院软件工程与评估中心副主任、中国信息物理系统发展论坛秘书长郭楠首先讲解了3月1日刚刚发布的《信息物理系统白皮书(2017)》的主要内容。

中央文件要求

发展CPS技术与应用

CPS即信息物理系统,被视为支撑两化深度融合的综合技术体系。《中国制造2025》指出:"基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革。"在《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》中,针对CPS的下一步工作也作出了明确部署。CPS如此重要,已经成为中国制造业迈向智能制造的一个重要技术入口。

《信息物理系统白皮书(2017)》是在工信部信软司和国家标准委工业二部的指导下,集合中国信息物理系统发展论坛成员单位的集体智慧编制而成,得到了社会各界专家学者及企业家的关注和认可。

《信息物理系统白皮书(2017)》撰著者之一,中国信息物理系统发展论坛秘书长郭楠在宣讲中透露,近年来,美国和德国高度重视CPS,围绕技术研发、验证测试平台建设作出了一系列部署、当前《中国制造2025》正处在全面部署、加快实施、深入推进的阶段,迫切需要研究信息物理系统的背景起源、概念内涵、构成要素、应用场景、发展趋势,以凝聚共识、统一认识更好地服务于制造强国建设。这是《信息物理系统白皮书》出台的大背景。

物理空间与信息空间形成

数据闭环优化资源配置

郭楠认为,CPS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,这套系统能够将物理空间的各种"隐性数据"(尺寸、温度、气味等)不断采集传输到信息空间变成"显性数据",在信息空间对数据进行分析理解转换成有价值的信息,并计算出一定目标约束下及一定范围内的最优解,形成对外部环境理解的"知识"储备,同时将这个最优解以物理空间物理实体能够接收的形式作用到物理空间。

白皮书将CPS的本质定义为:构建一套信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系,解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化。CPS具有单元级、系统级、SoS级等不同层级,表现出六大典型特征:数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成、系统自治。

核心技术要素为

"一软一硬一网一平台"

信息物理系统的技术体系分为总体技术、支撑技术、核心技术。核心技术要素总结归纳为:"一硬"(感知和自动控制):智能感知技术(传感器技术等)、虚实融合控制技术。"一软"(工业软件): 嵌入式软件技术、MBD技术、CAX\MES\ERP软件技术等。"一网"(工业网络):现场总线技术、工业以太网技术、无线技术、SDN。以及"一平台"(工业云和智能服务平台):边缘计算、雾计算、云计算。

CPS究竟在工业活动中可以应用于哪些场景呢?郭楠举例说,传统生产制造模式中的生产设备分散,且特殊设备处于高危区域中,所以造成生产设备的操作、监测、管理等极为不便。此外,因设备与设备之间的不能通信而造成生产制造过程缺乏协同性,由于缺乏数据传导渠道和工具,对生产制造过程中的状态、数据、信息很难进行传输和分析。CPS能够打破生产过程的信息孤岛现象,实现设备的互联互通,实现生产过程监控,合理管理和调度各种生产资源,优化生产计划,达到资源和制造协同,实现"制造"到"智造"的升级。

此外,伴随着装备越来越智能化、产品模块越来越集成化,企业面临着装备运行复杂、使用难度日益增大的困扰,这些无疑会对企业的管理和服务带来巨大挑战。企业需要能够保证装备在协同优化、健康管理、远程诊断、智能维护、共享服务等方面进行高效应用。利用CPS数据驱动、虚实映射、系统自治等应用特征,为解决上述需求提供了有效的手段。

郭楠还介绍了CPS技术实际应用中的三个案例,如中控CMC芯片实现组件范围内数据自动流动闭环。石化盈科构建企业内人、机、物、环境的数据自动流动闭环,中船工业打造船舶(个体)、船队(群体)、产业链(社区)间数据自动流动的闭环。

为做好信息物理系统CPS的宣传贯彻工作,"CPS专家宣讲团"将每周邀请一名精通CPS的专家,从不同角度讲解CPS,为广大企业用户进行网络宣讲。


本文标题:工信部力推信息物理系统综合应用 - 科技
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