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上篇聊的是信息物理系统（CPS），CPS是工业4.0的核心。如果你对上篇的文章内容还有疑问，那我再打一个简单的比方。比如一个人，体型、外表可以看着是个物理系统，而大脑是信息系统，如果仅仅只有物理特性的人，那就是个废人，你可以看到大街上目光呆滞的有着严重智障的病患者，就是因为大脑和机体联系关系之间某个方面出了问题。而连接大脑和身体的是人的神经系统，连接这个物理和信息系统的神经系统可以看做我们所说的物联网。
01 互联、感知是智慧制造系统的先决条件
在我们了解了信息物理系统（CPS）之后，我们来探讨下，智慧制造系统是如何实现的。 实体的物理系统是客观存在这个世界上的，从某种意义上来讲，这些物理系统每时每刻都在产生出大量的数据，但这些数据不能为人的视觉、听觉、嗅觉和触觉等感官系统感受得到。对于制造业来说，我们看到的是一台机器停止了工作，但这台机器一直不停地告诉人们它磨损地的情况，但我们人类却熟视无睹，因为我们无法读懂机器所发出的信息。 工业互联网的出现，解决了这个问题，让万物互联，并深刻感知。在物联网的技术架构中，传感器技术、射频识别标签以及嵌入式系统技术是三大关键技术。 --传感器技术：是物联网应用中最关键的技术，也是计算机应用中的关键技术。通过传感器将模拟信号经过物联网网关转换成数字信号，这样计算机就可以识别这些信号。目前传感器种类众多，如：温度、压力、位移、速度、湿度、光线、气体等传感器。 --射频识别标签也属于一种传感器技术，因为射频识别技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合性技术。在自动识别、原料入库、产品出库和物流管理等领域，射频识别技术都有着广阔的应用前景。 --嵌入式系统技术是一种复杂的技术，因为它融合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术等多项技术。具有嵌入式系统特征的大大小小的智能终端正改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。 终端设备和传感器，通过Ethernet（工业以太网）、Wi-Fi、RFID、NFC(近距离无线通信)、LPWAN， 6LoWPAN(IPV6低速无线版本)、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G/4G/5G等网络遵循一定的通讯协议和传输协议将上述三项技术获得的信息传输到传输到云端或物联网网关，成为计算机可识别的数字信号，再进行相应的分析和处理。
02 智慧制造的体系架构 智慧制造系统架构层级自下而上共五层，分别为设备层、网络层、平台层、应用层和协同层。智能制造的系统层级体现了装备的智能化和互联网协议（IP）化，以及网络的扁平化趋势。具体包括： ---设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础； ---网络层包括控制网络（包括可编程逻辑控制器PLC、数据采集与监视控制系统SCADA、分布式控制系统DCS和现场总线控制系统FCS等）、工业物联网、互联网、各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统等； ---平台层级包括的是大数据平台、云平台；数据处理中心。 ---应用层包括各种企业应用，如企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等； ---创新层，这个层级是企业在物联网、互联网、人工智能等基础之上，结合行业及企业的需求，实现的在原有的应用之上的智能应用。
03 智能制造的五个特征 智能工厂及其部分主要特征：互联、优化、透明、前瞻和敏捷。这些特征均有助于进行科学决策，并协助企业改进生产流程。 --互联：互联是智慧制造最重要的特征，同时也是其最大的价值所在。智慧制造须确保基本流程与物料的互联互通，获取实时决策所需的各项数据。在真正意义的智能工厂中，传感器遍布工厂的设备和产线，因此系统可不断抓取数据集，确保数据持续更新，实时并真实反映当前情况。 --优化：通过整合来自产品全生命周期各个环节的数据，优化工厂实现高度可靠的运转，最大程度上降低人工干预。智能工厂具备自动化工作流程，可同步了解资产状况，同时优化了追踪系统与进度计划，能源消耗亦更加合理，可有效提高产量、运行时间以及质量，并降低成本、避免浪费。 --透明：通过产品全生命周期实时数据可视化，通过云计算处理并可视化输出，从而协助人工以及自动化决策流程。透明化网络还将进一步扩大对设备情况的认识，并通过基于角色的观点、实时警告与通知以及实时追踪与监控等手段，确保企业决策更加精准。 --前瞻：智慧制造能够基于历史与实时数据，预测何时发生及发生何种状况，从而提高正常运行时间、产量与质量，同时预防安全问题。在一个前瞻型体系中，员工与系统可预见即将出现的问题或挑战，并提前予以应对，还可以设置好预案，由机器自响应。前瞻和预案还包括识别异常情况，储备并补充库存，发现并提前解决质量问题，以及监控安全与维修问题。在智慧制造的生态系统之下，通过学习能力，会增强预测能力及预测的准确性。 --灵活：智慧制造具备敏捷的灵活性，可快速适应进度以及产品变更，并将其影响降至最低。可根据正在生产的产品以及进度变更，自动配置设备与物料流程，进而实时掌控这些变更所造成的影响。此外，灵活性还促使智能工厂在进度与产品发生变更时，最大程度上降低调整幅度，从而提高运行时间与产量并确保灵活的进度安排。 值得注意的是，世界上没有两个一模一样的智能工厂，制造企业可依据其特定需求，重点发展智能工厂的不同领域和特征。这也是工业互联网和商业互联网的最大的不同点。 *欢迎转载，注明出处* 欢迎关注微信公众号：物联研究 了解最新物联网科技资讯 也可扫描二维码，关注我们！ |
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