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虚实结合的智能制造参考架构

发布时间:2020/10/23
  随着精密锻件企业建模体系的不断发展,现有的建模方法在智能制造建模体系应具有的模型表达能力,语义与表示方法、形式化程度、方法论、可读性以及模型支持能力等方面均已有所突破。因此,在国外精密锻件企业建模理论、方法与工具研究及开发的基础上,结合“工业4.0”参考架梅RAMI 4.0、工业互联网参考架构lIRA以及“中国制造2025"的智能制造系统架构等各种智能制造精密锻件企业建模参考体系结构的优点,提出从生命周期(Life Cycle)、视图(View)、物理世界(Physical System)、虚拟世界(Cyber System)四个维度建立智能制造系统的参考架构(图5.43)对智能制造的核心特征和要素进行总结。其中,生命周期是由原型开发(研发/设计/使用/维护)、模锻产品生产(生产/销售/使用/维护)、回收(回收/再制造)等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合;视图维包括资源、物联(集成/通信)、信息(数据/信息/知识)、服务(功能/业务/组织/新业态)四个层次;物理世界维包括模锻产品层、设备层、工作中心层、车间(工厂)层、精密锻件企业层和互联世界层共六层,体现了装备和工厂的互联化和智能化,以及网络的扁平化趋势;虚拟世界维与物理世界维对应,包括虚拟模锻产品层、虚拟设备层、虚拟工作中心层、虚拟车间(工厂)层、虚拟精密锻件企业层和虚拟互联世界层共六层,体现了装备和工厂从物理世界向虚拟世界的映射,以及制造过程的虚拟化趋势。
  
  1.生命周期维
  生命周期维提供对系统生命周期的建模支持,由和精密锻件企业模型开发生命周期中的主要阶段相对应的三个建模层次组成。与RAMI 4.0参考体系结构的生命周期维类似,包括原型开发、模锻产品生产、回收三部分。
  原型开发(type)采用RAMI 4.0的方法,根据精密锻件企业的目标,通过简单明了的图形系统描述精密锻件企业原型模锻产品从初始设计至定型,还包括各种测试和验证。
  模锻产品生产(instance)兼顾原型开发层的需求定义和实现工具及用户界面的可实现能力,设计二者的沟通方式与形式,进行模锻产品的设计、仿真、制造等规模化和工业化生产,以及销售、使用和维护服务,每个模锻产品是原型(type)的一个实例(instance)。
  回收(recycle)具体完成模锻产品的报废和回收再利用。
  2.视图维
  视图维是观察和控制精密锻件企业的不同方面的“窗口",由资源、物联、信息和服务四个视图组成。
  资源包括设计施工图纸、模锻产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体,也包括电力、燃气等能源。此外,人员也可视为资源的一个组成部分。
  物联是指在通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源(由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂,乃至智能制造系统的集成)的基础上,通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、精密锻件企业之间的互联互通。
  信息是指在物联的基础上,利用大数据、物联网和云计算等新一代信息技术,采集精密锻件企业中的所有信息,描述精密锻件企业运作过程中使用的事务信息结构,并在保障信息安全的前提下,实现数据/信息/知识的协同共享。
  服务由功能、业务、组织和新业态等子视图构成。
  功能描述精密锻件企业所有功能和子功能,以及它们之间的全局关系与隶属关系;业务映射和实现相关的业务流程;组织考虑精密锻件企业组织方面的问题,描述各组织之间的对应关系和结构关系;新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。
  3.物理世界维
  物理世界维RAMI 4.0参考体系结构的分层结构维,包括模锻产品层、设备层、工作中心层、车间(工厂)层、精密锻件企业层和互联世界层六个层次。
  4.虚拟世界维
  虚拟世界维与物理世界维对应。英国脱欧:随着贸易谈判重启,米歇尔·巴尼尔(Michel Barnier)抵达英国