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赛博物理系统,航空智能制造的“炼金术”!|彩乐园官网
时间:2021-01-01 来源:彩乐园官网 浏览量 48963 次

航空制造业处于装备制造业的高端地位,具有技术强度低、产业关联广、集成度浅的特点。在新一轮工业革命浪潮下,航空生产行业被各国广泛列为重点应用领域。作为新工业革命的核心技术,计算机物理系统(CPS)技术正在被大力推广,以在协同R&D、智能生产和柔性服务领域形成新的集成应用范式,引起了业界的广泛关注和研究。

在这种背景下,加强对CPS技术在航空工业中应用的分析和研究就显得尤为重要。GPS是工业4.0的核心技术。

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从工业1.0到工业4.0,每一次工业革命背后都有一个核心使能技术:第一次是蒸汽机;第二次是电气化;第三次是电子信息技术;第四次是CPS技术。CPS技术本质上是一种创造性技术:将许多新兴技术带入一个简单的系统后,系统产生了新的技术特征,没有更强的创造性驱动力。

互联网、智能产品和服务的应用,都是这一年建设创意模式所取得的应用成果。这种从元素创意到创意建构的发展模式,是第四次工业革命和前三次工业革命,仅次于差分GPS的演进和发展。CPS的概念起源于几十年前的嵌入式系统。

在工业4.0的背景下,从系统的角度重新审视CPS的演变和发展,不会得到更深刻的理解。图1描述了CPS的演变过程:从嵌入式系统到机械系统,机电一体化,再到现在的网络化CPS。在CPS的每一次进化中,系统中都减少了新元素,使得系统产生新的特性,大大提高了生产率。如今,CPS呈现出网络化的新趋势。

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这些CPS可能是外来的、异构的、异构的,多个CPS通过网络连接成一个新的CPS,构成了一个全新的System of Systems (SOS)架构,使得系统无法在网络上进行通信,具有完全或部分自治。CPS的5C架构和特征分析CPS是使技术系统具有智能特征的核心。

智力是人类的固有特征。一个技术系统如果不具备智能特性,就必须具备识别、适应环境和继续执行的能力。围绕技术系统的智能化特征,结合图2右图所示的CPS的5C架构,对CPS的内涵分析如下。连接层:着眼于醒目灵活的特点,按照SOA的思路搭建设备的即插即用;关联对象还包括设备、人员、材料和软件服务等。

有必要利用无线和传感器网络为它们建立自动连接和自动感知。转换:需要从大量的生产数据中分析提取有价值的信息,背后的支撑技术是数据挖掘和数据分析技术;可以创建一个万物的信息关联模型,用于分析和预测设备健康状况、产品性能等。Cyberlayer:最重要的是创建系统中各个组件的数字双胞胎,其Cyber技术是基于模型的技术;当物理世界发生变化时,数字模型也需要跟随变化,这必须通过连接层并将其转化为层来支持。

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认知:以建模和综合推理小说为基础,识别系统中潜在的风险环节,获得决策反对和参考;需要通过远程可视化获取协同工作环境,慢慢发现系统中的问题。配置:系统和系统中的组件需要对外部变化进行缓慢而自律的调整,明确体现为弹性导向的自我配置、变化导向的自我调整和障碍导向的自我优化。航空工业计算机辅助设计系统的体系结构分析计算机辅助设计系统由物理空间和网络空间组成。

从系统组成的角度来看,必须组合CPS,不存在一个物理实体(或业务层),即在上减少一些新元素 从系统要素来看,CPS包括计算单元、总线单元、传感器和驱动程序四个基本要素,其中计算单元和总线单元包含网络空间,传感器和驱动程序包含物理空间。图3给出了航空行业对CPS的详细理解。在AVIC的智能生产架构中,定义了四个层次:企业联盟层、企业管理层、生产管理层和控制执行层。

每一级都可以看作一个CPS。前两级重点提取商业智能,后两级重点提取生产智能。在企业联盟层面,计算单位还包括供应链管理软件、服务对立管理软件等。总线单元是基于互联网和内网的云平台,传感器是企业消息通信服务,驱动是流程引擎和服务调用;在企业管理层面,计算单位还包括产品生命周期管理软件、企业资源计划管理软件等。

总线单元是基于intranet的企业服务总线,传感器是生产消息通信服务,驱动程序是过程引擎和服务调用。在生产管理层,计算单位还包括生产运营管理软件等。总线单元是基于intranet的生产服务总线,传感器是设备消息通信服务,驱动程序是流程引擎和服务调用;在控制执行层,计算单元主要是嵌入式软件,总线单元是基于工业控制网络的现场总线,传感器是物理上不存在的传感器和标记器,驱动器是数控驱动器及其设施的机械动力装置。

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应用于CPS技术01基于模型的系统工程的工作方法是处理简单系统或产品开发的最佳方式,需要理想地处理进化研发和系统复杂性。近年来,在系统工程的应用中,AVIC以逻辑开放的标准体系和建模语言体系为基础,以模型为中心,构建多学科、多学科的共同语言,构建由市场需求驱动的互检能力,而南北则由工程创意驱动。智能生产系统是一个更简单的系统,基于模型的系统工程方法在一定程度上局限于智能生产系统的规划和建设。

工作必须按照系统生命周期的四个阶段(市场需求、功能、逻辑、物理)积极开展。鉴于CPS在智能生产领域的应用,要重点按照流程思考:市场需求是什么?必须做什么?应该怎么做?怎么才能造?按照系统工程的方法,建立航空生产智能成熟度评价体系已经成为航空工业实施持续生产系统的重要任务之一。简单组织结构简单组织结构方法也是处理简单系统设计的科学方法,它与基于模型的系统工程方法有许多相似之处和集成之处。

简单的组织结构要从业务结构理解到应用结构、技术结构、数据结构。在充分分析现状的基础上,科学设计未来蓝图和演进路线图。

在CPS应用方面,AVIC已经设计了包括企业联盟层、企业管理层、生产管理层和控制执行层在内的四层结构。下一步,它要懂得如何用简单的组织结构方法来应对各个层面的管理复杂性,面对CPS的所有应用场景,以5W1H的方式描述原有的概念,构建不同的视角,解决企业战略、管理和持续执行各个层面的完整性和系统性问题。航空生产系统是一个简单的系统,必须用CPS技术在航空工业中的应用来指导体系结构方法的发展,从系统系统的角度分析CPS的技术体系结构;绝不坚持问题火车头和市场需求导向的方针,应用系统工程的方法,积极开展各级CPS的需求分析、规划、设计和建设,重点在生产管理层面和控制执行层面提取生产情报,提取业务_k8彩乐园网页登录。

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