智能制造管理 课件 第三章 德国工业4.0及其架构.pptx

第三章德国工业4.0及其架构

1德国工业4.0及其三维模型2信息-物理系统CPS

第一节德国工业4.0及其三维模型

德国工业4.0及其三维模型一个网络四大主题三项集成八项计划德国工业4.0战略规划模型：

德国工业4.0及其三维模型工业4.0集成架构

德国工业4.0及其三维模型德国工业4.0标准参考架构：RAMI4.0模型

第二节信息-物理系统CPS

什么是CPS定义：信息物理系统通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，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，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。建立信息物理系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）以实现物理世界元素与信息空间的映射关系为目标，是实现智能制造的核心。

什么是CPS不同机构与学者对CPS的认识：

CPS的本质及架构CPS由感知层、传输层、平台层及应用层几部分构成。感知层主要实现生产要素人、机、料、法、环的实时状态收集，基础数据的标准化，并实现各要素之间的互联互通是该层级的主要工作；传输层主要部署工业云平台，包括服务器的布置以及网络化工作；平台层是CPS构架的核心，其主要作用是通过对工业大数据的实时分析与建模等，将海量的数据转换成具有价值的信息，以支撑上一层级的应用服务；应用层则是依据平台层的数据分析成果，实现自动化控制与智能化决策，不断提高企业的绩效表现水平。

CPS的本质及架构

CPS关键技术要素1.信息感知与自动控制数字孪生模型感知是指物理世界的实体，通过各种芯片、传感器等硬件设备实现产品制造全生命周期内要素（人、机、料、法、环）?数字化的过程，以形成物理世界与信息空间的映射关系，是价值链数据流动的起点，主要包括智能感知技术与虚实融合控制技术。

CPS关键技术要素2.工业物联网工业物联网是连接物理世界各生产要素与信息世界的信息网络，是实现全工厂范围内互联互通的手段。工业物联网主要用于支撑工业数据的采集交换、集成处理、建模分析以及控制反馈，是实现全工厂从点（单台设备）到线（产线），最后到面（全车间、全工厂）的全面互联互通的重要基础。

CPS关键技术要素3.工业大数据分析平台工业大数据平台一个高度集成、开放和共享的数据平台，是跨区域、跨领域、跨平台的数据集散中心、数据存储中心、数据分析中心和数据共享中心。企业生产过程数据、信息系统数据以及实时物料数据等，通过工业物联网采集至工业大数据分析平台并进行存储分析，解析异构数据结构并实现数据集成分析，实现生产全要素、全流程、全产业链、全生命周期管理的资源配置优化，以提升生产效率、创新模式业态，构建全新产业生态。

CPS关键技术要素4.工业软件工业软件是算法的代码化，而算法是对现实问题解决方案的抽象描述，对于生产企业而言，将排产计划、资源计划、物料搬运调度等算法打包并形成相应的工业软件，对于提高企业对制造过程的控制，提升KPI水平具有重要意义。

CPS关键技术要素5.智能控制与决策智能控制与决策是信息物理系统的建设目标，是企业数据价值链闭环的终点。自动控制与决策是在数据感知、收集、存储、分析与挖掘的基础上，对生产过程进行精准执行，同时基于对时间的预知和对环境的认知，对制造过程做出精准决策，这是智能制造实施的根本目的。