无物流就无工业4.0?告诉你什么是智慧供应链

日期:2017-05-22 / 人气: / 来源:物流沙龙

  随着2013德国工业4.0,美国工业互联网,和中国的工业2025的兴起, 世界开始进入智能计算(Smart Computing)时代。智能计算的提出可追溯到2009 美国的科技咨询公司Forrester 发表的一份报告“Smart Computing Drives The New Era Of IT Growth”(by Andrew H. Bartels)。

  其中网络计算起步约于1995,其中包括客户端服务器计算(client-servercomputing)、网格计算 (grid computing)、效用计算(utility computing)、服务计算 (service computing),直到今天流行的云计算 (cloud computing)和基于无线网络的移动计算(mobile computing)。

  网络计算是基于互联网(internet)和移动互联网(mobile internet)。智能计算 (smart computing)可追溯到早期的商业智能(Business Intelligence: BI), smart grid, smart meter, smart phone,等等。作为新一代信息技术,物联网技术将使世界由人人互联到物物互联,它将给经济和人们的生活带来巨大的变革与创新。2016年物联网设备达到64亿个,据预测, 2020年人均物联网设备将达到6.58个(2003年为0.08个),到2025年底,将有超过950亿物联网设备。

  而TechNavio预测,中国的物联网市场在2014-2019年间将以32.15%的复合年增长率发展。

  随着物联网(IoT)的迅猛发展及产业化,和人工智能技术,包括深度学习,智能机器人等的发展及应用,以及工业4.0和工业物联网(IIoT)的兴起,智能计算已发展成为以Cyber-Physical Systems(CPS)为核心技术和物联网 (IoT)为依托的现代智能计算。

  1.什么是CPS?

  CPS是英文Cyber-Physical Systems的简称。CPS有不同的中文翻译, 例如“信息物理系统”或“网络物理系统”, 本文采用后者。下面本文将给出一个简单的CPS定义:

  网络 (Cyber):计算、通信和控制,是离散的,逻辑的,和可改变的

  物理(Physical):自然和人为的系统由物理定律管理和支配,并连续运行

  网络物理系统是网络(软件)系统和物理(硬件)系统的融合系统。因此,它是一个嵌入系统。

  从智能计算角度,它不同于一般的嵌入系统,是一个智能系统。它结合网络功能和物理的功能来解决无论是那部分都不能单独解决的问题。如智能制造、智能机器人、智慧城市等。

  中国信息物理系统发展论坛的信息物理系统白皮书指出:信息物理系统(CPS)是工业和信息技术范畴内跨学科、跨领域、跨平台的综合技术体系所构成的系统,覆盖广泛、集成度高、渗透性强、创新活跃,是两化融合支撑技术体系的集大成。

  美国国家标准和技术研究院(NIST)指出:除了CPS,有许多单词和短语(工业互联网、物联网(IoT)、机器对机器(M2M)、智能城市、其他)描述相似的或相关的系统和概念。有这些概念之间有明显的重叠,特别是CPS与物联网,使得CPS物联网有时可以互换使用;因此,应认为CPS框架所描述的方法对物联网是同样适用的。

  可以这么说,CPS与物联网重叠程度最高。大多数CPS系统/应用程序可以很好地归类为物联网系统,反之亦然。当然,这一切都取决于对这些术语和技术的定义和看法,CPS和物联网都是网络系统,可能涉及物理传感和/或嵌入式设备,即两者结合的物理和数字/网络世界的各个方面。然而,不同的社区将青睐一个或另一个。

  工程社区(例如,机械工程,航空航天工程,航空)和嵌入式系统和系统测试和验证的计算机科学家通常使用CPS(优先于物联网)。此外,在美国优先CPS在物联网之上。

  电信和网络社区,包括研究更广泛的领域下一代网络和未来的互联网的计算机科学家一般常用物联网(优先于CPS)。在欧盟,一般用物联网比CPS(虽然后者在诸如未来制造,例如,工业4.0中是核心技术)多。

  智能供应链与物流是智能制造和工业4.0的重要组成部分。国外称之为logistics4.0(物流4.0)。正如德国弗劳恩霍夫物流研究院院长Michael ten Hompel所说的:“物流是任何行业运作成败最具决定性的因素,没有物流就没有工业4.0,因此工业4.0时代其实就是物流4.0时代”。

  在工业4.0时代,生产制造活动的发起点不再是制造企业,而是最终用户。整个价值链由过去企业推动的模式转变为用户拉动的模式,即一切生产经营的出发点变成了最终用户。用户的需求变得更加个性化、高端化,讲究参与感与快速响应。

  在这种新的生产模式下,首先受到冲击的其实正是制造企业的物流部分。智能供应链与物流应运而生来满足用户定制化、快速响应等要求,达到更具有高柔性的自动化物料配送和根据订单做出快速响应的能力。显然,这种智能产品物流是集成在智能制造的CPS的控制系统中。图14是智慧工厂中的智能仓储与物流的例子。

  工业4.0时期,物流装备不仅要求是智能的,且设备之间还要实现联网,从而实现物流系统的智能化要求。例如德国物流研究院(Fraunhofer IML)自主研发了inBin智能周转箱技术。通过在周转箱上加装感知与智能控制单元,实现了物流单元的智能化。

  智能箱既能自主管理箱内的库存,又能向上级系统及时报告智能箱的状态,实现自动要货和补货的功能。基于智能箱的输送系统可采用分散控制技术,智能箱不再是被动单元,而是给输送系统发号施令的“主人”。在智能箱的指挥下,输送系统可以自动地将箱子送达目的地。

 


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