华龙讯达基于CPS的智能工厂体系

    Cyber-Physical Systems（CPS）是支撑信息化和工业化深度融合的一套综合技术体系，通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。

    其本质是构建一套信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系。其愿景是实现智能制造和智能工厂。

    图1 信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系

    华龙讯达智能工厂是以CPS为核心进行构建，充分考虑到当前中国制造企业的智能化转型需求，并结合国家主推的工业新四基打造智能化工厂与服务平台。即四大核心要素“一硬（感知和智能控制）”、“一软（工业软件）”、“一网（工业网络）”、“一平台（工业云和智能服务平台）”。

    华龙讯达智能工厂的主要实现基于虚实融合的数据自动流动，形成预测感知、实时互联、虚实融合、精准执行的闭环赋能体系，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。

    图2 华龙讯达基于CPS的智能工厂体系

    1)感知和智能控制

    华龙讯达Ceres智能数据采集平台能对各种芯片、传感器等智能硬件设备在生产制造过程中产生的动态数据进行采集、传输、存储，这些数据可以作为华龙讯达工业互联网平台的分析和决策基础，感知是数据闭环流动的起点。

    在智能控制领域，华龙讯达通过彻底改造国内外设备的自动化控制系统，在基础控制层着眼于机器智能的挖潜，实现设备底层数据的实时采集和可视化智能管控。华龙讯达智能控制系统还可以在对数据进行分析和挖掘的基础上做精准执行，具体体现为一系列动作或行为，作用于人、设备、物料和环境上，智能控制是数据闭环流动的终点。

    2)工业软件

    华龙讯达工业软件产品主要包括制造执行系统（MES）、3D虚实融合管理系统以及设备远程运维系统。华龙讯达MES基于Wonderware System Platform系统平台作为生产建模和数据采集，采用Wonderware AchestrA Workflow、Operation、Wonderware Performance、IntelaTrac等实现对业务工作流、生产业务管理、设备绩效管理等全面的开发，应用3D虚拟现实技术将制造现场的生产过程、设备状态、质量状态结合在一起，实现对生产过程动态、质量过程、物料消耗、设备状态等实时动态虚拟。

    在华龙讯达的智能工厂体系中，MES是一个承上启下车间级综合信息系统，既承接ERP系统下达的生产计划实现质量、人员、在制品、制程管控、车间排产能功能集成，同时连通设备层，实现底层自动化设备和各类设备的信息采集。华龙讯达在自动化底层技术方面的卓越表现以及在3D虚拟仿真领域的前沿探索，让其MES软件产品以及MES项目的实施具备天然的优势。

    3)工业网络

    华龙讯达Ceres智能设备是一款基于工业物联网与互联网融合技术的智能数据处理设备。该设备集计算、通信与控制等功能于一体，支持各种工业标准协议总线，并采用模块化的设计，可快速接入各种不同通讯协议的设备，与设备电控系统平台交互，即可实现设备与企业云连接，实时无线传输、数据采集、数据分析、智能人机交互、移动应用、远程控制。从某种程度来说，Ceres数据处理平台已经很大程度上实现了CPS理念所倡导的基本功能。通过人机交互接口实现和物理进程的交互，将环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统融合到一起，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。

    4)工业云和智能服务平台

    工业云和智能服务平台是高度集成、开放和共享的数据服务平台，是跨系统、跨平台、跨领域的数据集散中心、数据存储中心、数据分析中心和数据共享中心，基于工业云服务平台将产品、机器、人、业务从封闭走向开放，将重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系，重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式，重建新的产业价值链和竞争格局。

    华龙讯达木星云工业互联网智能服务平台，融合了包括数据采集、智能控制、制造执行、远程设备运维、3D虚实融合管理以及移动管理等在内的主要产品和系统，向下整合硬件资源、向上承载软件应用，实现生产全要素、全流程、全产业链、全生命周期管理的资源配置优化，以提升生产效率、创新模式业态，构建全新产业生态。

    图3 华龙讯达木星云工业互联网智能服务平台

    华龙讯达智能工厂平台优势　

    1)预测感知

    华龙讯达通过各种芯片、传感器等智能硬件实现生产制造全流程中人、设备、物料、环境等隐性信息的显性化，是CPS实现虚实融合、精准执行的基础，是数据闭环流动的起点。与人体类比，可以把感知看作是人类接收外部信息的感觉器官，提供视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉这“五觉”。

    2)实时互联

    华龙讯达智能工厂解决方案实现了CPS理念所倡导的基本功能。通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时地、安全的、协作的方式操控一个物理实体。将环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统融合到一起，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。

    3)虚实融合

    华龙迅达智能工厂解决方案实现了虚实融合，以CPS理念为核心，以实时数据采集为基础，基于3D轻量化建模技术、可视化技术、虚拟现实动画技术与自动化技术相结合、构筑信息空间与物理空间数据交互的闭环通道，能够实现信息虚体与物理实体之间的交互联动，以数据流的自动化来推动智能制造发展。

    4)精准执行

    华龙讯达的自动控制是在数据采集、传输、存储、分析和挖掘的基础上做出的精准执行，体现为一系列动作或行为，作用于人、设备、物料和环境上，如分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）及数据采集与监视控制系统（SCADA）等，是数据闭环流动的终点。与人体类比，根据指令信息完成特定动作和行为的骨骼和肌肉可以看作是控制的执行机构。

    华龙讯达是截止目前国内应用CPS最好、最全面的智能制造服务提供商。其先进性在于通过数字孪生、3D虚拟仿真等实现了虚实融合，打通了工业4.0的纵向集成，构建起了基于CPS的完整的智能工厂解决方案，部分技术达到了国际领先水平。解决方案充分满足了企业IT与OT融合的需要，可以帮助企业全面实现生产过程的自动化、透明化和精益化管理。