CPS提高产品质量缩短研发周期
为什么德国的“工业4.0”提出1-2-3-8新型工业体系,把CPS系统建立放在第一位?
第一,传统的工业体系,就是人、机、料、法、环、测,也就是爱迪生的试错法,然而法、环、测三条都是人建立起来的,因此中国工程院院长周济讲传统制造是HPS系统(Human Physical Systems)。
第二,CPS中的赛博Cyber来源于1947年诺博特维纳的控制论,演化出来了CPS。CPS是一种控制机制,赛博是控制、赛博是通信、赛博是虚拟、赛博是是创新、赛博是协同,当然这之后隐藏着大量的计算。CPS简单说就是虚实精确映射,赛博控制物理。因此一个赛博就创造了一个虚拟空间,也就是我们所说的数字虚体。
第三,这个数字虚体可以是一个嵌入式系统,也可以是虚拟模型(如产品CAD模型、CAE模型、CAPP模型以及各类工程应用和管理模型)。有了这种虚拟产品模型和管理模型,我们就可以在电脑上做大量的设计、分析、仿真、计算,从而来评估产品的功能和性能,而不必再造出产品做试验来评价产品功能和性能。这样的做法既提高了产品质量,也会大大缩短产品研发周期,进而增加效益。实际上,这就是第四次工业革命的要点。
现在世界上有基于CPS的智能工厂吗?
世间万物,只有人有智能,人的智能体现在大脑,那么来类比企业,一个企业或者一个工厂的智能体现在什么地方?一个车间或一条生产线、一台智能设备的智能又体现在哪里?这些都是需要思考的问题。按照管理学理论知识,企业分为决策层、管理层和执行层。一个企业的智能体现在正确的决策管理之下建立的自主研发体系,执行层再强大,不是智能,因此自动化设备、机器人、自动的物料配送、数控机床等再多都是执行层,是自动化的概念,不是智能工厂。
因此,世界上最好的工厂仅仅是数字化工厂,尚没有智能工厂,智能工厂是目标,不是现在。另外从人类四次工业革命的发展来看,每次工业革命都是几十年甚至上百年的历史。如果从2013年4月德国汉诺威博览会发布“工业4.0”算作第四次工业革命的开始的话,就像一位业内专家所说,智能制造是一次马拉松比赛,中国作为一名运动员,正在热身,尚未上场。也就是说,现在世界上还没有基于CPS的智能工厂。
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