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一般来说,智能制造生产体系是由复杂的系统组成的,其复杂性一方面来自智能机器的计算机理,另一方面则来自智能制造网络的形态。依靠这些复杂的元素,智能制造生产体系能够给工业企业带来相当多的效益。与传统的生产方式相比,智能制造需要更多的传感元件,也需要像机器人那样更加精巧的执行设备。这些元件和设备提供的信息可以为智能制造提供必要的控制和决策依据。在美国GE所规划的智能制造生产体系中,甚至还包含了安装在产品(例如航空发动机)中的大量传感器,它们可通过工业互联网获得实时的信息综合,从而为这些产品的优化运行提供科学的决策依据。智能制造一般情况下都不是孤立的系统,而是由大量的生产环节或以产业链的方式连接起来的部分组成的。这些部分能否协同执行,主要取决于它们之间信息互联互通的技术性能。此外,在智能制造生产体系中,不仅在机器的自动化与智能化工作方面需要大量的数据采集和计算,而且在制造执行层面的管理上也需要大量的数据融合与分析。由此可见,在智能制造生产体系复杂性的背后,人们所遭遇到的问题实质上是如何去处理规模巨大的生产过程或产品特性的状态数据。20多年的发展实践表明,将互联网技术引入到智能制造的生产体系中来,是解决这类问题的最有效方法。
推进智能制造生产体系建设是在全球化经济模态下提升国家竞争力的最重要的手段之一,世界各国都想在这一领域中取得发展的先机。我国出台的“中国制造 2025”规划中就包含了智能制造工程、制造业创新建设工程、工业强基工程、绿色制造工程、高端装备创新工程五个重大工程的建设内容,其中智能制造是最核心的工程。这项规划的目标是到2025年,我国的工业生产制造智能化水平应达到能够进入国际第一方阵的程度,实现从制造大国到制造强国的转型。这充分说明智能制造的技术研发和工程应用已成为我国工业政策制定、科技创新规划和产业资源配置的重点领域。因此,在未来10年的时间里,我国势必将按照“中国制造 2025”规划中关于“新一代信息技术”的目标和任务要求,进一步加大对工业互联网基础技术研究和公共设施建设的实质性投入,以便为智能制造生产体系的形成并发挥重要的作用提供更好的条件。目前,有关方面正在进行智能制造研究与发展的路线图规划,根据我国现有的技术基础,做出研究路线、发展进程、关键技术等方面的具体部署。作为智能制造生产体系的一个重要组成部分,工业互联网的研究与发展问题,也应该成为一个专题,并把它列入到相应的发展路线图中来。
面向智能制造的工业互联网
作为服务于智能制造的工业互联网,它所面对的一个重要的科学问题是:是否能够建立一种通用性、灵活性、可靠性都很好的服务环境,既能最大限度地满足不同行业智能制造的需求,又能有效地控制工业互联网的开发成本。解决这个问题的最好方法就是建设一种平台化的服务环境。一种技术环境何以能称之为平台,只因它能够给开发者提供科学高效的工具,能够给应用提供可靠稳定的执行机制,能够给管理者提供便捷灵活的监控手段。这就好比说一个连接各大城市的路网,只要它有平坦的路面、合理的交叉路口、科学的交通规则和严格的路政管理,那么它就是一种服务性的平台环境,因为所有汽车的拥有者,无论什么车型(对应不同的应用),都能够得到平台提供的相关资源和服务。这种路网平台只要有合理的属性(例如道路的宽度、坡度等),就能够为众多的用户提供满足不同需求的服务。用户只需要投资运载工具的费用和为相应的服务支付必要的费用(如过桥费),而不必为路网平台巨额的基础设施建设成本而发愁。由此可见,建设一种工业互联网的技术平台就和建设一个路网平台一样重要,人们需要平台提供的工具进行智能制造系统的开发,需要平台提供的资源执行智能制造的算法,需要平台提供的方法管理智能制造的过程。
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