智能制造的CPS融合層方案

1、智能制造CPS單元融合層Cell fusion layer1月2日第1頁目 錄國內(nèi)外CPS研究進(jìn)展美國、歐盟信通院、電子標(biāo)準(zhǔn)院、金航數(shù)碼+軟測中心+625日本進(jìn)展智能制造最小單元表示管理殼（shell）與單元融合層 cell fusion layer結(jié)論第2頁NIST CPS框架辛辛那提大學(xué)李杰教授五層模型DARPA AVM項(xiàng)目OpenMETA集成框架3CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-美國第3頁NIST CPS框架辛辛那提大學(xué)李杰教授五層模型DARPA AVM項(xiàng)目OpenMETA集成框架4CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-美國DARPA AVM項(xiàng)目OpenMETA集成框架含有一定實(shí)操價值，該項(xiàng)目最終轉(zhuǎn)入到美國數(shù)字化

2、制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)DMDII中第4頁5CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-德國德國：薩爾大學(xué)希爾教授，工業(yè)4.0實(shí)施提議 CPS平臺參考架構(gòu)示例第5頁6CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-德國工業(yè)4.0組件第6頁7CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-歐盟歐盟：CPS技術(shù)體系，基于CPS產(chǎn)品-工廠生命期自動化愿景第7頁電子標(biāo)準(zhǔn)院信息物理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化白皮書信通院工業(yè)CPS技術(shù)、架構(gòu)及應(yīng)用策略研究8CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-國內(nèi)第8頁金航數(shù)碼+軟測中心+中航625所CPS共性關(guān)鍵技術(shù)測試驗(yàn)證平臺建設(shè)與應(yīng)用推廣行業(yè)CPS測試驗(yàn)證處理方案應(yīng)用推廣9CPS研究與應(yīng)用進(jìn)展-國內(nèi)第9頁日本IVRA從智能制造單元SMU到GFB通用功效模塊10第10頁P(yáng)LU插拔式加

3、載單元 =德國管理殼11第11頁CPS實(shí)現(xiàn)：PLU12第12頁目 錄國內(nèi)外CPS研究進(jìn)展美國、歐盟信通院、電子標(biāo)準(zhǔn)院、金航數(shù)碼+軟測中心+625智能制造最小單元管理殼（shell）是CPS定影劑結(jié)論第13頁CPS/工業(yè)4.0組件智能系統(tǒng)最小單元控制對象（人機(jī)物）反饋器C2比較器C3控制器C5C1C4狀態(tài)感知實(shí)時分析科學(xué)決議精準(zhǔn)執(zhí)行學(xué)習(xí)提升實(shí)際值期望值i智能系統(tǒng)最小單元從工業(yè)4.0組件模型圖來看，硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等一定都要有一個“總線”概念，來跑數(shù)據(jù)這個shell非常好解釋了，不一樣物理實(shí)體，何以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相連、實(shí)體互通和互驅(qū)動智能系統(tǒng)最小單元，揭示了智能制造最小單元運(yùn)作機(jī)理。但需要深入闡述它怎樣

4、在感知、反饋等對外交互時，怎樣實(shí)現(xiàn)互編譯、互了解第14頁目 錄國內(nèi)外CPS研究進(jìn)展美國、歐盟信通院、電子標(biāo)準(zhǔn)院、金航數(shù)碼+軟測中心+625日本進(jìn)展CPS是智能制造最小單元管理殼（shell）是CPS定影劑結(jié)論第15頁管理殼（shell）是CPS定影劑shell是研究CPS融合機(jī)制，是抽象模型研究；是賽博部分抽象單元，全部物理實(shí)體都需要進(jìn)行交互，需要一個“融合機(jī)制”（shell）賽博空間是硬件支持下數(shù)字邏輯空間，硬件邊界就是融合賽博數(shù)字皮膚這個融合機(jī)制最主要特征是：需要加一個語義層 semantic，這么不一樣thing就能夠連成 things了物聯(lián)網(wǎng)必須有shell，才能互聯(lián)。所以必須有語義層

5、，才有互操作可能，使得機(jī)械、電氣、熱等能夠相互連接，自然語言、機(jī)器語言、學(xué)科語言（熱、機(jī)、電等）各種不一樣模型、概念能夠進(jìn)行相互編譯，從而相互了解，進(jìn)而到達(dá)互聯(lián)這就需要借助于語義層，完成shell封裝和轉(zhuǎn)換第16頁Shell組成CPS意味著，未來全部物理實(shí)體（things）都是基于模型。這就意味著跨界，一是不一樣要素，要交互，不但僅是集成，而且有交互和互操作；二是過去不相干科學(xué)要素（光電機(jī)磁），提煉共性，方便不一樣學(xué)科范圍，能夠相互了解。這才是CPS，是要考慮物理實(shí)體復(fù)雜性（機(jī)器動作和狀態(tài)） 數(shù)據(jù)要完成有意義流動，從控制論講，發(fā)出、傳遞和最終接收，要到達(dá)一致性。假如沒有這種shell，許多th

6、ings改變，是提取不出來shell= 語義轉(zhuǎn)換器+ 邊緣計(jì)算 + 學(xué)科知識 （功效原理）+ 工程模型 + 數(shù)據(jù)池 + 業(yè)務(wù)信息 +自治 +scalable 顆粒度可變（從部件級、到大系統(tǒng)、到巨系統(tǒng)），數(shù)據(jù)在shell中流動第17頁Shell是meta model元模型shell不是用來處理一個單一領(lǐng)域模型問題，而是強(qiáng)調(diào)跨領(lǐng)域模型，即不講機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)部建模事宜，而是處理機(jī)械、電氣、光學(xué)等之間建模和互操作問題。所以，這個模型要更抽象一層，上升到領(lǐng)域之間，即元模型meta model 不一樣系統(tǒng)體量下，有不一樣shell進(jìn)行管控。一個機(jī)器能夠是一個 CPS單元，一個機(jī)器中部件也能夠是一個CPS單元。

7、即CPS含有沒有限可分性，向上拓展和向下拓展，取決于經(jīng)濟(jì)性，從而形成系統(tǒng)復(fù)雜性有了物理系統(tǒng)數(shù)字化仿真，就有了數(shù)字孿生概念。在上面再有一個管理層 shell，作為虛擬部分接口，以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。所以，Shell能夠看成是融合層，是CPS形成機(jī)理第18頁Shell應(yīng)用價值形成數(shù)字孿生，能夠解釋智能單元何以能夠相聯(lián)、小系統(tǒng)能夠成為復(fù)雜系統(tǒng)NIST認(rèn)為，CPS是包含了物理交互網(wǎng)絡(luò)和可計(jì)算部件智能系統(tǒng)，CPS與物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個層級CPS再往前推演一步就是數(shù)字孿生，具備了應(yīng)用層數(shù)字孿生數(shù)字部分在shell中，實(shí)體部分在thing中有了這種融合機(jī)制，就能夠把人知識顯性化，把專業(yè)知識嵌入軟件、軟件嵌入芯片、芯片嵌入控制器、再嵌入到產(chǎn)品中，然后以數(shù)字信息再回環(huán)，形成指令第19頁目 錄國內(nèi)外CPS研究進(jìn)展美國、歐盟信通院、電子標(biāo)準(zhǔn)院、金航數(shù)碼+軟測中心+625智能制造最小單元CPS需要一個數(shù)物融合層，也就是Cell fusion layer，結(jié)論第20頁結(jié)論要想實(shí)現(xiàn)智能制造，是從局部智能到整體智能過程需要將一個物理實(shí)體（thing），建立一個 “數(shù)字融合層”（細(xì)胞膜