解析智能制造、工業(yè)互聯(lián)網、數(shù)字孿生、賽博物理系統(tǒng)四大術語

趙敏/朱鐸先
數(shù)字孿生是在軟件定義作用下,長期的要素數(shù)字化所形成的結果。此處要素泛指物理世界的各種人、機、物、數(shù)據、圖文、語言、物理信息等各種實體要素。因此數(shù)字孿生是一種經過長期發(fā)展形成的數(shù)字化通用技術。

本文分析了四個術語的來源、組成、內涵、運行邏輯和相互關系。它們在發(fā)展上一脈相承,在內涵和實質上有不少共同點,但是也有明顯區(qū)別。

清晰辨析異同,抓住內涵實質,有助于引導企業(yè)做好智能制造、工業(yè)互聯(lián)網的頂層設計和實踐落地。文中部分內容引自《鑄魂》新書。

1前言

數(shù)字孿生、賽博物理系統(tǒng)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網這四大術語,是近幾年業(yè)界當紅熱詞。在國內業(yè)界,賽博物理系統(tǒng)興于2014年,智能制造熱于2015年,工業(yè)互聯(lián)網火于2017年,數(shù)字孿生則紅于2019年。

四大術語是各自獨立,還是彼此相關?可能絕大多數(shù)人認為彼此相關,但是四個術語之間的異同是什么?相關內涵有多少?運行邏輯之間到底是什么關系?可能確實不太好說清楚。

筆者根據長期的業(yè)務實踐和理論研究結果,結合《三體智能革命》中的“20字箴言”——“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行、學習提升”[1],嘗試分析、比較一下四個術語的內涵和實質。

在研究方法上,筆者采用了抽象的圖示方式:用一條水平線將畫面分為上下兩個空間,上半部分是賽博空間(包含數(shù)字邏輯、電磁頻譜和網絡),下半部分是物理空間(包含機器/設備/業(yè)務活動/流程等物理系統(tǒng))。用四個大圓圈來分別描述每個術語的基本內涵、組成要素和運行邏輯。

2數(shù)字孿生的基本內涵

數(shù)字孿生是在軟件定義作用下,長期的要素數(shù)字化所形成的結果。此處要素泛指物理世界的各種人、機、物、數(shù)據、圖文、語言、物理信息等各種實體要素。因此數(shù)字孿生是一種經過長期發(fā)展形成的數(shù)字化通用技術。

筆者認為數(shù)字孿生有兩層意思,一是指物理實體與其數(shù)字虛體之間的精確映射的孿生關系;二是將具有孿生關系的物理實體、數(shù)字虛體分別稱作物理孿生體、數(shù)字孿生體。默認情況下,數(shù)字孿生亦指數(shù)字孿生體。

數(shù)字孿生一詞據稱是由邁克爾·格里夫(Michael Grieves)教授于2003年在密歇根大學執(zhí)教時提出[2]。目前尚無業(yè)界公認的數(shù)字孿生標準定義,概念在不斷發(fā)展與演變中。

數(shù)字孿生概念被提出后,很快被美國國防部應用于航空航天飛行器的健康維護與保障。德國西門子、法國達索、美國通用電氣、美國參數(shù)技術等公司也積極跟進,特別是近些年,隨著智能制造等概念的推進,數(shù)字孿生已成為智能制造的通用技術,在軍工制造、高端裝備等很多行業(yè)得到廣泛應用。

國內一些學者對數(shù)字孿生也進行了深入研究。北京航空航天大學陶飛教授團隊較早開展了數(shù)字孿生研究,在國際上首次提出了“數(shù)字孿生車間”概念,并在《Nature》雜志在線發(fā)表了題為《Make More Digital Twins》的評述文章。

筆者在《三體智能革命》、《機·智:從數(shù)字化車間走向智能制造》等著作中及多篇文章中對數(shù)字孿生進行了研究與解讀。西門子公司出版了《數(shù)字孿生實戰(zhàn):基于模型的數(shù)字化企業(yè)》有關數(shù)字孿生的專著,Gartner、德勤等咨詢公司也對數(shù)字孿生做了深入研究與技術發(fā)展評估。

《德勤2020技術趨勢》將數(shù)字孿生作為今后的五大趨勢之一。這些研究成果對數(shù)字孿生的理論研究與工程實踐起到了很大的推動作用。

筆者認為:數(shù)字孿生是在“數(shù)字化一切可以數(shù)字化的事物”大背景下,通過軟件定義,在數(shù)字虛體空間中所創(chuàng)建的虛擬事物,與物理實體空間中的現(xiàn)實事物形成了在形、態(tài)、質地、行為和發(fā)展規(guī)律上都極為相似的虛實精確映射,讓物理孿生體與數(shù)字孿生體具有了多元化映射關系,具備了不同的保真度(逼真、抽象等)。

數(shù)字孿生不但持續(xù)發(fā)生在物理孿生體全生命周期中,而且數(shù)字孿生體會超越物理孿生體生命周期,在賽博空間持久存續(xù)。充分利用數(shù)字孿生可在智能制造中孕育出大量新技術和新模式,推動智能制造和工業(yè)互聯(lián)網的應用與發(fā)展。數(shù)字孿生基本內涵和組成要素如圖1所示。

大圓圈中表達的內容有三種:第一是數(shù)字孿生基本要素,第二是物理實體和數(shù)字虛體之間的映射關系,第三是數(shù)字孿生作用機制和運行邏輯。

筆者用“△○□”這三個彼此相鄰的實線幾何圖形表示不同類型的物理實體要素,用其虛線幾何圖形表示這些物理實體要素在賽博空間的數(shù)字映射(數(shù)字虛體或數(shù)字孿生體)關系,用“數(shù)據”表示從物理實體感知/采集到的物理信息轉化為比特數(shù)據。

單向上行進入到數(shù)字虛體,虛線箭頭表示虛實之間的數(shù)據流動方向,四個順時針轉的大箭頭,既表示了“物理信息-比特數(shù)據-數(shù)字信息-數(shù)字知識-數(shù)字決策”的轉換過程,也表示了“狀態(tài)感知、數(shù)字體驗、輔助決策、一次做優(yōu)”的數(shù)字孿生作用機制。

模型和數(shù)據是評價數(shù)字孿生保真度的關鍵。

模型是構建數(shù)字孿生的核心,在機理模型上,可以由數(shù)/理/化模型、因果模型、功能模型、系統(tǒng)模型、詳細設計模型、仿真分析模型等組合構成,在數(shù)據分析模型上,也可以由機器學習模型、經驗模型、降階模型、故障模型等構成。機理模型與數(shù)據分析模型的綜合應用,構成了數(shù)字孿生的模型來源。

數(shù)據是體驗數(shù)字孿生的基礎。數(shù)字虛體藉由傳感器等獲得的數(shù)據,能不能實時、準確地反映物理實體設備的工作狀態(tài),如果網絡有一定的時延,時延到底是多少?如果現(xiàn)場有一定的干擾,干擾數(shù)據能不能排除?

等等,都是數(shù)字孿生技術需要研究和解決的問題。如果這些問題不能解決,體驗就變成了表演,仿真也就成了“仿假”,數(shù)字孿生體也就變成可以人為設置的數(shù)字動畫。

僅有模型和數(shù)據這兩個關鍵要素,仍然不足以完整描述數(shù)字孿生。數(shù)字孿生所要達到的數(shù)字體驗,必須要讓人用五官感受到,其中最主要的感受是讓人看到——即模型、數(shù)據的可視化,這個任務必須由而且只能由軟件來實現(xiàn)。

無疑,軟件是數(shù)字孿生要素的載體。因此,在筆者參與賽迪研究院研究的數(shù)字孿生模型中,表達了如下觀點:數(shù)據是基礎,模型是核心,軟件是載體[10]。

從數(shù)字孿生發(fā)展歷程來看,在模型上,先有機理模型,后有基于數(shù)據采集與大數(shù)據分析的數(shù)據分析模型;在數(shù)據上,先有基于IT視角的模型數(shù)據化,后有基于CT視角的數(shù)據通信與傳輸。

最終,模型+數(shù)據+軟件,發(fā)展成為一種基于精準數(shù)據的數(shù)字體驗技術。數(shù)字體驗是數(shù)字孿生對工業(yè)技術的極其重要的貢獻與補充,很多新技術、新產品、新業(yè)態(tài)就是在此基礎上發(fā)展而成。

例如,在產品交付時,產品的物理實體和數(shù)字孿生體將被同時交付給客戶,讓客戶清清楚楚、明明白白地知道該產品的來龍去脈,是以什么市場需求和功能條件為約束而設計和制造,所有零部件的設計、生產、測試、物流過程都有數(shù)字孿生體,都是可追溯的。

在該產品的使用維護階段,假如遇到了疑難復雜問題必須要做實驗或驗證的話,也可以不必在物理產品上做實驗或驗證,而是在其數(shù)字孿生體上以數(shù)字體驗的方式來做實驗或驗證。

可以設置任何極限條件做任何次數(shù)的虛擬研制,直到驗證取得令人滿意的成果并且有了百分之百的把握之后,再在物理產品上做驗證,這樣就會做到“驗證即成功”[3]。

數(shù)字孿生體既可以在物理實體之前(由人構建而)先行誕生,預先做待開發(fā)產品的數(shù)字體驗,也可以在該產品的物理實體退出市場甚至在自然規(guī)律作用下實體滅失之后,仍然持久地在賽博空間永續(xù)存在。

因此,筆者也把數(shù)字孿生體定義為當今數(shù)字社會/智能社會的“遺傳基因”[3]。通常進入賽博空間的數(shù)字孿生體是無法徹底刪除的。

內涵:用賽博世界連接物理世界,數(shù)字形態(tài)傳承;

實質:數(shù)據+模型+軟件,基于數(shù)字體驗而優(yōu)化物理產品。

3賽博物理系統(tǒng)的基本內涵

CPS于2006年由美國國家自然科學基金會(NSF)的海倫·吉爾首次提出,并伴隨著德國人在工業(yè)4.0中的推廣應用而在全球業(yè)界興起。美國國家標準與技術研究院(NIST)、國家自然科學基金會(NSF)、伯克利大學、德國國家工程院(acatech)、弗勞恩霍夫協(xié)會等科研機構進行一系列研究,提出了一些理論框架。

近幾年,一些有關CPS的書籍也陸續(xù)推出,如倫敦國王學院軍事研究系教授托馬斯·瑞德的《機器崛起:遺失的控制論歷史》、美國辛辛那提大學Jay Lee教授的《CPS:新一代工業(yè)智能》、中國信息物理系統(tǒng)發(fā)展論壇編寫的《信息物理系統(tǒng)(CPS)白皮書2017》以及筆者合著的《三體智能革命》等,均對CPS進行了不同角度的研究與闡述。

在數(shù)字孿生體基礎上,數(shù)據不斷被感知和采集,從“△○□”物理實體設備上行到其數(shù)字孿生體。如果數(shù)字孿生體中的軟件按照預先設定的模型和規(guī)則,經過分析、推理之后,給出該場景下最適宜的控制指令。

控制指令從數(shù)字孿生體下行到物理實體設備的控制器,驅動設備的執(zhí)行器精準動作,以實現(xiàn)對物理實體設備更好、更精確的控制,這是CPS的實質內容。在技術上,完成了四個大箭頭所表示的“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行”的智能閉環(huán)[1]。如圖2所示。

CPS與數(shù)字孿生既有相似之處,也有明顯不同。相似之處在于,CPS也會像數(shù)字孿生一樣,建立顆粒度不同的虛實對應的映射關系;明顯不同在于,在數(shù)字孿生中數(shù)據是單向從物理實體到數(shù)字孿生體的,沒有以數(shù)據“控制物理設備”的行為發(fā)生。

而在CPS中,控制指令從數(shù)字孿生體下行到物理實體設備,與上行數(shù)據形成閉環(huán)。另一個明顯不同在于,在經過“感知、分析”之后,數(shù)字孿生體在軟件定義下實現(xiàn)了自主決策,直接操控了物理設備的運行結果。

狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行所形成的智能閉環(huán),是智能系統(tǒng)的基本特征[1],是第四次工業(yè)革命重要標志,也是一個融合了賽博裝置的物理設備的智能表現(xiàn)。作為使能技術,CPS在智能制造、工業(yè)互聯(lián)網中都起著關鍵作用。

CPS是智能制造和工業(yè)互聯(lián)網的基本運行機理的抽象與提煉。在智能制造和工業(yè)互聯(lián)網中,一定會發(fā)現(xiàn)CPS的身影,它變化形式多樣,尺度大小不一,可能以單元級、系統(tǒng)級、系統(tǒng)之系統(tǒng)(SoS)等不同的系統(tǒng)級別來出現(xiàn)[4]。

內涵:實現(xiàn)數(shù)物融合控制;

實質:以“感知-分析-決策-執(zhí)行”智能閉環(huán),精準控制物理系統(tǒng)的形與態(tài)。

4智能制造的基本內涵

智能制造術語源于日本在1990年所倡導的“智能制造系統(tǒng)(IMS)”國際合作研究計劃。在國務院2015年發(fā)布的《中國制造2025》中,闡明了智能制造是主攻方向,讓該術語再次在國內流行。今天的智能制造與30多年前的“智能制造系統(tǒng)”在內涵上是有區(qū)別的。

德國工業(yè)4.0小組在《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》中推出通過“三項集成”實現(xiàn)智能化生產與服務模式。即以智能工廠為單元,“將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起(例如執(zhí)行器與傳感器、控制、生產管理、制造和執(zhí)行及企業(yè)計劃等不同層面)”。

實現(xiàn)縱向集成和網絡化制造系統(tǒng)(企內鏈);“通過產品全生命周期和為客戶需求而協(xié)作的不同公司,使現(xiàn)實物理世界與賽博世界完成整合”。

實現(xiàn)產業(yè)鏈以及生產者與消費者的端到端集成(價值鏈);“將各種使用不同制造階段和商業(yè)計劃的IT系統(tǒng)集成在一起,這其中既包括一個公司內部的材料、能源和信息的配置,也包括不同公司間的配置”,實現(xiàn)企業(yè)生態(tài)圈的橫向集成與社會化協(xié)作(價值網)。

2017年中國工程院提出了中國模式的智能制造“三范式”[9],認為數(shù)字化制造是智能制造第一種基本范式,也稱作第一代智能制造,是智能制造的基礎;數(shù)字化網絡化制造是智能制造第二種基本范式,或稱作“互聯(lián)網+制造”或第二代智能制造;

第三種基本范式是數(shù)字化網絡化智能化制造,或叫新一代智能制造。智能制造“三范式”的英文是:Digital Manufacturing,Smart Manufacturing和Intelligent Manufacturing。

“三范式”既具有很強的前瞻性、體系性,又具有很強的務實性,對學術界、企業(yè)界研究、推進智能制造具有較好的實操性指導。

智能制造聚焦在制造領域,基本上與德國工業(yè)4.0實現(xiàn)對標,強調CPS是使能技術。德國工業(yè)4.0組件參考架構模型(RAMI4.0)[6],對CPS進行了較為準確的定義和技術闡述。2013年的RAMI4.0版本主要論述CPS,而2019年的版本增加了對數(shù)字孿生的論述??梢姽I(yè)4.0本身就包含了CPS和數(shù)字孿生。智能制造亦是如此。

筆者定義:“智能制造,基于CPS技術構建‘狀態(tài)感知-實時分析-自主決策-精準執(zhí)行-學習提升’的數(shù)據閉環(huán),以軟件形成的數(shù)據自動流動來消除復雜系統(tǒng)的不確定性,在給定的時間、目標場景下,優(yōu)化配置資源的一種制造范式。”該定義所涉及的各項基本要素是:

智能機理:狀態(tài)感知-實時分析-自主決策-精準執(zhí)行-學習提升,系統(tǒng)按照場景而不是按照固定程序來自主工作;

操作對象:數(shù)據(信息與知識的載體);

使能:軟件中的算法與規(guī)則(數(shù)字化知識);

本質:數(shù)據自動流動,并因自動流動而形成信息/知識泛在;

目的:消除工業(yè)復雜系統(tǒng)的不確定性;

約束:給定時空場景;

價值:優(yōu)化配置制造資源。

物理實體設備(“△○□”實線)及其數(shù)字孿生體(虛線)一直以虛實精確映射的方式存在,但是,物理實體設備(“△○□”)從企業(yè)資產的角度來說,可能分屬于不同的企業(yè)/工廠/車間,具有不同的工作場景,組成上相對封閉與固化,因此用長方框來組合表達。

從物理實體設備感知和采集的數(shù)據上行到數(shù)字孿生體,數(shù)字孿生體設備發(fā)出的控制指令下行到物理實體設備(其運行機理參見前文CPS內容,四個順時針小箭頭形成單元級智能閉環(huán))。

四個大箭頭所表示的“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行”的系統(tǒng)級智能閉環(huán)一直順時針按序運轉,反復迭代。經過長時間、大數(shù)據量的深度機器學習,智能設備實現(xiàn)了“學習提升”,動作過程執(zhí)行得越來越好。

在筆者出版的《機·智:從數(shù)字化車間走向智能制造》中,把智能制造簡要表述為:智能制造是“人智”轉“機智”的所有活動[3][5]。

因為從另一個角度來看,把人類的智能(人智),從隱性知識變?yōu)轱@性知識,再把知識寫入軟件,軟件嵌入芯片,芯片嵌入盒子(PLC、DCS等),盒子嵌入物理設備,就形成了CPS,越來越多的“人智”進入物理設備,促進了“機智”的爆發(fā),于是有了智能的機器和智能的制造過程。

在軟件定義與賦能下,形成了智能制造新范式。沒有CPS使能,就沒有智能制造落地。

內涵:優(yōu)化配置制造資源;

實質:實現(xiàn)企內鏈、價值鏈和價值網,構建新制造生態(tài)。

5工業(yè)互聯(lián)網的基本內涵

工業(yè)互聯(lián)網從技術上說起源于工業(yè)以太網和設備物聯(lián)網,從術語上說由中國上海可魯軟件公司在2007年提出[8],從普及上說得力于美國GE公司的大力提倡與推動。

工業(yè)互聯(lián)網的“第一性原理”,就是要廣泛地聯(lián)接各種機器設備和工業(yè)系統(tǒng),由此而實現(xiàn)“聯(lián)接-管控-優(yōu)化-效益”的基本邏輯:由聯(lián)接而實現(xiàn)數(shù)據采集,由數(shù)據采集而實現(xiàn)數(shù)據實時傳輸、設備實時監(jiān)測和設備行為的實時洞察,由此而有憑有據、精細化地進行制造資源的優(yōu)化配置。

工業(yè)互聯(lián)網因為大范圍聯(lián)接了更多的工業(yè)要素,情況會比智能制造稍微復雜一些。海量數(shù)據,泛在聯(lián)接,優(yōu)化配置工業(yè)資源,是工業(yè)互聯(lián)網的基本內涵,全國大范圍、社會大尺度、跨行業(yè)大協(xié)作(“三大”)是業(yè)界對它的基本期待。其組成要素和作用機制如圖4所示。

在圖4中,高度類似于智能制造,數(shù)字孿生、CPS都同時存在。但是不同之處在于,智能制造聚焦于制造領域,以智能工廠為單元,其所聯(lián)接的終端以企業(yè)(不限于本地)邊界內部的設備和在制品為主;

而工業(yè)互聯(lián)網的聯(lián)接范圍從一開始就不局限于企業(yè)邊界,而是以價值鏈甚至是以價值網作為起點,直面“三大”需求,聯(lián)接企業(yè)內外部要素,特別是在用工業(yè)品,向基于云的新價值鏈網發(fā)展:

1.超越時空限制,打破原有相對封閉和固化的工業(yè)系統(tǒng)格局,以相對離散的形態(tài)更廣泛、輕靈地聯(lián)接機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產品、數(shù)據以及人的業(yè)務活動等工業(yè)要素(圖4中物理要素有些已經不在原有方框內),優(yōu)化配置工業(yè)資源;

2.打造支撐制造資源泛在聯(lián)接、彈性供給、高效配置的工業(yè)互聯(lián)網平臺,構建基于海量工業(yè)大數(shù)據采集、匯聚、分析的服務體系[7],形成新工業(yè)生態(tài);

3.基于對工業(yè)大數(shù)據的分析結果,洞察物理世界過去一直發(fā)生、但是無法觀測到的物理活動細節(jié),由此而更好地集成工業(yè)場景的實況信息,做好研發(fā)、生產、服務與管理決策;

4.工業(yè)互聯(lián)網不斷促進硬件/軟件捆綁功能解耦,促進傳統(tǒng)工業(yè)軟件解構,基于微服務和云架構而重構為工業(yè)APP,因此,在賽博空間就不再是與物理設備完全精確映射的數(shù)字孿生體,而是將原有數(shù)字孿生體打散后重組、重構,建立了新型聯(lián)接關系的數(shù)字孿生體。

具有新型聯(lián)接關系且離散度較高的數(shù)字孿生體在泛在聯(lián)接、高效協(xié)同方面更為出色,在優(yōu)化配置工業(yè)資源方面更加容易,讓大范圍管控和優(yōu)化“系統(tǒng)之系統(tǒng)(SoS)”、實現(xiàn)超大型企業(yè)的精細化運營成為可能。

在對工業(yè)互聯(lián)網的內涵理解上,賽迪研究院和工業(yè)互聯(lián)網研究院也提出了“三全”的思路:全要素,全產業(yè)鏈,全價值鏈。雖然術語和解讀有所不同,但是都是在試圖突出工業(yè)互聯(lián)網基于云的新價值鏈網,各方對工業(yè)互聯(lián)網基本內涵的理解上總體上是趨于一致的。

內涵:優(yōu)化配置工業(yè)資源;

實質:基于云的新價值鏈網,構建新工業(yè)生態(tài)。

6四個術語的相互比較

在分析了四個術語的內涵、實質和主要特征之后,不難看出,數(shù)字孿生、賽博物理系統(tǒng)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網四個術語,在發(fā)展上一脈相承,在內涵和實質上有不少共同點,但是也有明顯區(qū)別。

共同點:四個術語都是由物理空間的物理實體與其在賽博空間映射出來的數(shù)字孿生體兩大部分基本要素組成,都屬于新工業(yè)革命的活動內容,都可以給企業(yè)帶來新技術、新模式和新業(yè)態(tài)。作為一種基礎通用技術,這兩年數(shù)字孿生的研究備受業(yè)界重視;

差異點:在內涵/實質上則是各不相同。數(shù)字孿生主要是在賽博空間對物理實體與業(yè)務流程等現(xiàn)實對象進行映射、仿真、優(yōu)化和數(shù)據支持等數(shù)字形態(tài)傳承類的活動,重在數(shù)字體驗,以期最大幅度地通過優(yōu)化數(shù)字孿生體而提升物理世界的材料、時間、能量、人力等作業(yè)效率與質量;

數(shù)字孿生體與物理實體相融合,引入控制功能形成智能閉環(huán)后,形成了CPS,強化了對物理實體的形和態(tài)的精準控制;多個多級別的CPS彼此互聯(lián)而構建了智能工廠,基于企內鏈、價值鏈、價值網絡完成特定領域的工業(yè)要素集成與制造管控,優(yōu)化配置制造資源,形成新制造生態(tài);

工業(yè)互聯(lián)網則是將智能制造系統(tǒng)進一步離散化、解構與重構,實現(xiàn)海量工業(yè)要素的泛在聯(lián)接,超越企業(yè)邊界管控物理設備(特別是在用品),在更大的范圍內優(yōu)化配置工業(yè)資源,形成新工業(yè)生態(tài)。

這是一種由企業(yè)內到企業(yè)外,由在制品到在用品,由價值鏈網到新價值鏈網,由新制造生態(tài)到新工業(yè)生態(tài)的數(shù)字化轉型過程。表1列出四個術語之異同以及從左到右的數(shù)字化轉型升級過程。

不難看出,數(shù)字孿生作為一種數(shù)字化通用技術,以“模型+數(shù)據+軟件”貫穿于四個術語,成為數(shù)字社會/智能社會的“遺傳基因”。

在賽博、物理兩大空間占比上,四個術語有微妙差異,數(shù)字孿生體始于IT領域,賽博空間占比偏多;CPS強調數(shù)字虛體與物理實體深度融合,賽博、物理相對平衡對等;

智能制造基于智能工廠,以CPS實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的精確控制,物理空間占比稍高;工業(yè)互聯(lián)網以基于云的新價值鏈網來泛在聯(lián)接工業(yè)要素和強化工業(yè)數(shù)據的采集與處理,賽博空間占比略多。

這是一個虛實相互融合、占比交替占優(yōu)的演變過程。圖5中四個大圓圈位置高低不同,粗略地展示了這一演變趨勢。

7結論

數(shù)字孿生、賽博物理系統(tǒng)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網這四個術語,在發(fā)展上一脈相承,在內涵、實質和運行邏輯上有不少共同點,但是也有明顯區(qū)別。四個術語在內涵和組成上呈現(xiàn)出賽博與物理相互虛實融合、占比交替占優(yōu)的演變過程。

對于這四個術語,清晰理解異同,抓住內涵實質,有助于澄清概念,正本清源,可為這些概念的理論研究與工程實踐提供了較為明晰的指導,避免了對這四個術語人為的邊界模糊、功能泛化,影響這些概念在科研與實踐中的應用。

也有有助于發(fā)揮四個術語的各自特長,引導企業(yè)將智能制造、工業(yè)互聯(lián)網這些新工業(yè)革命的具體活動內容,在不同的行業(yè)領域中做好實踐與落地。

由于篇幅所限,本文僅對這四個術語的基本內涵與相互之間關系進行了初步闡述。作為新工業(yè)革命的重要組成部分,這個四個術語在智能制造研究與推進方面具有很強的現(xiàn)實意義,建議相關研究人員做進一步研究,能更詳實、更系統(tǒng)地厘清這四個術語產生的背景、內涵、關系、技術路徑、應用場景、典型案例等內容。

如果條件允許,建議政府組織相關專家,在深入研究的基礎上,編寫四個術語的白皮書,為廣大理論研究者與企業(yè)智能制造與工業(yè)互聯(lián)網的實踐者,提供有益的參考與指導資料。

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