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“工業(yè)4.0”是制造業(yè)基于大數(shù)據的轉型
德國在去年就提出了工業(yè)4.0的概念。他們認為,18世紀引入機械制造設備的工業(yè)是1.0時代,20世紀初的電氣化與自動化是 2.0時代,20世紀70年代開始的信息化是3.0時代,現(xiàn)在正在進入工業(yè)4.0時代,即實體物理世界和虛擬網絡世界融合的時代。但是德國業(yè)界對工業(yè) 4.0的響應者不多,原因之一是所謂虛擬網絡-實體物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)融合的主要思想,美國早在若干年前就提出來了。
美國白宮召開了第一次CPS成員會議。李杰教授作為專家組成員參加了會議。他們要討論的事情,與德國的工業(yè)4.0其實是一樣的內容。雖然德國先提出了概念,但他們剛剛起步、著手轉型,而美國一直在做以CPS為概念的先進制造。
對于CPS的概念,李杰認為可以用日常生活中常見事物來解釋。正如人們在facebook里建立的各種關系,在物理世界里是不可見的,但卻可以得出這個人的生活社群、行為習慣、過往經歷等等。同樣,任何產品都有虛擬和實體兩個世界(譬如蘋果手機是實體,但是APPs是虛體),如何將虛擬世界里的關系透明化,正是工業(yè)4.0時代需要做的產品。未來產品例如機床、飛機、汽車等都應該會有實與虛的價值接合。這樣的道理,是德國人提出概念的依據,但是李杰團隊在美國已經自2001年開始積累大量和工業(yè)界合作建立成功案例。
需要強調的是,德國提出的工業(yè)4.0和美國的CPS,核心要義就是制造業(yè)能基于數(shù)據分析的轉型。
傳統(tǒng)制造的5M系統(tǒng)
傳統(tǒng)的制造可以描述為一個5M系統(tǒng),它包含了材料(Material,特性和功能)、機器(Machine,精度和加工能力)、方法(Methods,效率和產能)、測量(Measurement,探測和改進)以及建模(Modeling,預測、優(yōu)化和防范)。增量制造,通俗叫3D打印,也是運用集成的5M方法來生產產品的一個新范例,當然它的生產范圍現(xiàn)階段限于特定的低產量或者定制領域(比如國防或者醫(yī)療)的應用產品上。
為使制造商更具競爭力,將先進的計算和信息物理融合系統(tǒng)結合起來,以適應或者利用最近的大數(shù)據環(huán)境是今天的制造業(yè)所需要的。隨著智能傳感器技術,如 RFID技術的發(fā)展,收集數(shù)據已經變得很簡單,但仍然存在的問題是,這些器件及數(shù)據是否在正確時間、為正確的目的、提供了正確的信息。除非數(shù)據被處理后可為需要者提供內容和意義,否則這些數(shù)據也是無用的。單純將傳感器連接到設備上或者將一臺設備與另一臺進行連接,是不會給用戶提供足以做出更好決策所需信息的。
制造信息系統(tǒng)的6C功能
制造信息系統(tǒng)的基本定義可以用6C功能來進一步強化說明,它包含連接(Connection,傳感器和網絡)、云(Cloud,任何時間及需求的數(shù)據)、虛擬網絡(Cyber,模式與記憶)、內容(Content,相關性和含義)、社群(Community,分享和交際)與客制化(customization,個性化服務與價值)。現(xiàn)有的制造系統(tǒng)需要對制造設備本身的以及制造過程中產生的數(shù)據進行更深入的分析。
現(xiàn)在講大數(shù)據的很多,但講工業(yè)大數(shù)據的很少。工業(yè)大數(shù)據是由一個產品制造流程或者一個工業(yè)體系帶出來的數(shù)據,健康管理、地震救治、銀行運營等都會帶來大數(shù)據,但是很少落地,不被人感覺到。工業(yè)4.0時代要做的產品,不光要有功能,還要有價值,而價值是通過處理數(shù)據得來的。有了這些,工業(yè)大數(shù)據就可以落地,產生實用價值。(文章來源:北京德爾西曼m.dloungerestaurant.com)