协同化、微制造、小批量、低成本生产模式的基础,根源于对产品归一化描述和管理。目前企业在推进信息化和数字化的过程中,最为头疼的就是数据的分散和知识经验的碎片化。而在多年的信息化建设过程中,也产生了大量的数据裂缝和数据窟窿。智能制造要求所有产品都是单一数据来源,从设计、工艺到制造的各个阶段的BOM(物料清单表)都需要统一;而且产品自身只有具备了自定义属性和经验的继承,产品跟设备之间才能进行深度通讯和控制,智能产品才能成为可能。 本@文$内.容.来.自:中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om
1、产品结构的单一数据源描述 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
传统企业的PDM和BOM管理存在着多种形态,即使是同一个企业不同生产阶段,也在不断发生变化。目前管理软件都是非常成熟的,然而如何打通产品各阶段的数据连接,却成为一个大问题。以飞机制造为例,上百万的零部件,每个零部件有几十个参数,它们以不同的方式被不同的单位所产出和拥有,同时存储在不同结构的IT系统和设备系统之中,又遵循不同的标准规范要求,同时还要跟数千个供应商进行交互,从而产生了一个“产品数据爆炸”。这使得企业不得不在局部层面按照项目实施的方法解决问题,完全无法建立系统级的数据维护和知识经验继承。 内-容-来-自;中_国_碳_0排放¥交-易=网 t an pa i fa ng . c om
通过产品结构的单一数据源描述,所有的零部件,都将被彻底的数字化。零部件的各种信息,从图纸,到有效性的标识,到状态变更,都有一条完整的记录体系;而它与周围产品、系统所发展的变化关系,也将被有效地进行记录。
2、产品的自我身份化 本`文@内-容-来-自;中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m
每一个创意,每一个被设计的部件,都拥有自己独立的ID身份,就好像被分配了一个独立的网址,进行自记录。所有有关信息都在不断增长和添加,跟所有其他外物的关联,都形成互链接,进行交互识别。换言之,被设计的产品本身,是智能产品,具备了独立的自我表达能力。无论哪个环节的信息,从创意,到设计,到部件,到制造,到维修,到终端用户使用,都记录在它的身份信息中。通过既有的物联网技术、服务网技术、广域域名分配技术、大宽带网络等,从而使得一个产品具有“生命感知”的特征。 本+文`内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com
当一个零部件,进人另外一个产品;当一个产品进入到另外一个系统中的时候,该产品的身份,将停留在网页最后指向的位置。因此,整个系统将可以产生回溯的作用;从而使得未来的故障查找与诊断,具有高度智能的可回溯特征。
3、产品的本体化表达 本*文@内-容-来-自;中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om
有了产品自身结构的单一数据源描述,有了产品的自我身份化,就可以逐渐建立产品本体。也就是,对从应用中分离出来的目标领域做形式化的、明确的描述。当前大多数应用里,产品的描述,往往有大量领域概念(应用逻辑)、数据(产品和过程)以及信息表现(演示)所组成的混合物。只有基于制造业词表体系建设和领域模型的构建,将知识本体、任务描述与物理逻辑分离,从而帮助实现产品完成智能化的跨越,构建产品本体。产品本体,就是一个解耦合的过程,使得产品知识能够自由地流动和表达。 本`文@内-容-来-自;中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om
而自体系自学习自优化建设产品本体的过程,就是知识自动化,即形成可执行的文档、可计算的知识体系、可执行的流程模板,从而形成大量的工程中间件,使得无论是知识工作者,还是制造与仿真的工程师,工作效率才会大幅度提升。这样,人类实践过程中所积累的知识和各种经验模板,就可以有效、重复性地加载在产品上,会使得设计与制造人员大幅度提高工作效率。
早在2005年,美国提出了“聪明加工系统SMS”,其中最为重要的两点内容就是:一是系统动态优化,也就是将相关工艺过程和设备知识加以集成后进行建模,进行系统的动态性能优化;二是设备特征化,即开发特征化的测量方法、模型和标准,并在运行状态下对设备性能进行测量和通信等。从这些研究成果可以看出来,如何解决知识沉淀和经验积累的循环利用,是提高制造的“聪明度”的核心问题。在此基础上,2011年,美国总统奥巴马宣布实施包括工业机器人在内的“先进制造联盟计划”。美国企业随即提出了工业互联网的概念。这些高端制造的竞争,强烈刺激了欧洲制造商的神经,德国随后高调推出德国工业4.0,一时间成为最为炙手可热的概念。然而,工业产品的数字化知识化基因,却是这些各种智能制造技术的核心底层。 本+文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com
德国工业4.0不是一个新技术,而是一个基于德国工业既有优势的新体系建设,强化在顶层架构设计和互联网的作用;而解构美国CPS系统时,需要关注其在系统工程的先天性优势,和成熟的产品知识库的建设。中国制造2025,不是一味地追求大数据、云计算等新技术,也不是鲁莽地去和德国比拼物理硬件,而是立足中国制造业实际,重构历史积淀,补足体系性不足,构建数字化知识化生态系统,推动中国智造,从而实现弯道超车。
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