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行業動態

CPS信息物理系統

2016-03-25 13:07:23

    

無論是德國工業4.0、美國工業互聯網、還是中國制造2025的兩化深度融合戰略,其共同點、核心均是CPS信息物理系統。CPS是研究、實現工業4.0等戰略的關鍵。

 

       現在大家對CPS的概念的理解不同,眾說紛紜。以下是筆者的一些理解,希望能達到拋磚引玉的效果,通過共同探討,將CPS概念剖析地更透徹,將有助于推動工業4.0的實現。
 
       CPS是CYBER Physical System的簡稱,被廣泛翻譯成信息物理系統,CPS這個詞起源于美國(2006年2月發布的《美國競爭力計劃》),火爆于德國,雛形產生于日本,最大受益者應為中國。
 

  

       下面簡述一下:CPS中第一個單詞是CYBER,源于希臘語,后被美國人借用后,就代表與Internet相關或電腦相關的事物,即采用電子或計算機進行的控制。很多學者認為,CPS翻譯成信息物理系統有些不妥,一來,CYBER與physical的本義是網絡信息化的丶物理的,并非兩個簡單的名詞,翻譯成信息、物理,詞的屬性就有問題。二來,信息只是這種CPS系統中的一個方面,不只是信息通訊丶采集、管理等內容,更有智能控制丶自律制造等成分。所以,有些學者認為,CPS與其翻譯不準確,索性音譯,就叫賽博物理系統,也是有一定道理的。

    作為IT強國,美國一直強調的是“軟實力”,擅長的是信息化,在設備(數控設備、嵌入式設備等)方面,并不擅長,所以,美國雖然率先提出CPS概念,但隨后的幾年里,CPS不溫不火;
 
       德國為了“確保制造業的未來”,提出了工業4.0的概念,核心就是CPS系統,并成為了火爆全球的概念,這主要得益于德國雄厚的工業基礎,特別是數控設備為代表的機械,以及發展迅速的德國信息技術;
 
       而日本MAZAK在多年前就推出了CPC系統。其CPC是 Cyber Production Center的簡稱,中文是智能生產中心,這是一套工廠內實現網絡化管理的軟件,通過將機器、加工程序、夾具以及生產日程安排等所有的數據都進行共享,從而實現對工廠的實施管理,幫助用戶工廠實現智能化,該軟件由四個系統構成,它們分別是:加工程序自動編制系統(CAMWARE)、智能化日程管理(Cyber Scheduler)、智能刀具管理(Cyber Tool Manager)和智能監控系統(Cyber Monitor)。這套系統推出后,很多參觀者嘆為觀止,評價很高。但由于這套系統開放性較差,不兼容其他控制系統,所以在市場上并沒有引起大規模應用,但其理念卻是非常領先的。甚至筆者一直懷疑,美國人提出CPS,沒有用Information, computer( 如CAD/CAM/CAE)等字樣,而用了CYBER這個外來語,很有可能就是借鑒了日本CPC的概念。馬扎克CPC的確實現了軟件與生成設備的深度集成,很一種很典型的信息物理系統。
 
       作為制造大國的中國,企業正面臨著嚴峻的經濟轉型,正處于由制造大國向制造強國的邁進階段,同樣也為“確保制造業的未來”,國家提出了“中國制造2025”國家級戰略,是非常及時、非常正確的,與美國工業互聯網,德國工業4.0異曲同工,可以有效地幫助企業實現升級轉型。
 
       中國的工業、信息技術發展迅速,工業基數大,中國人學習能力超強,抓住這次工業革命的機會,并與美國、德國等世界級領頭羊幾乎是同一時間提出了類似的國家戰略,方向正確、目標清晰,筆者相信,以CPS為核心的工業4.0對中國的促進將是最大的,因為別的國家是從優秀到卓越,難度很大,效果不會太顯著,中國企業很可能就是由“及格”到優秀,甚至是卓越,效果應該是最顯著的。
 
       CPS在國內一些實際應用方面,一些公司也做很多有益的探索與應用。廣東捷訊智能系統有限公司作為國內領先的數字化車間供應商,率先研發CPS系統并取得了良好的應用效果。系統實現了生產設備的互聯互通,如:設備聯網、網絡通訊、遠程實時監控、生產過程的協同生產準備、故障智能提醒、可視化展示、決策支持等功能。車間成功地實現了少人化,1個操作工可以照看5臺設備,設備利用率平均在75%以上,這是離散行業,全國最高的效率。
 
       筆者認為,隨著工業4.0、中國制造2025等戰略的推進及普及,CPS必將成為這些戰略的突破口與落腳點,成為這些戰略成功的關鍵。對制造企業而言,以CPS為指導思想,首先在企業制造設備層面實現互聯互通,然后在此基礎上,實現生產過程的智能化管控,最終實現3個集成(縱向集成、橫向集成、端對端集成),打通整個價值鏈,實現社會化生產。
 
       從這個角度來講,在工業4.0革命中,CPS不只是一種技術,也是一種基于自動化、信息化、網絡化的生產管理模式,乃至是影響到我們將來工作、生活的發展趨勢。


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