[發(fā)明專利]分布式信息物理系統(tǒng)智能總裝車間拓?fù)湎到y(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810890787.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109150678B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李杰林;王大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 孟建勇

本發(fā)明揭示了一種分布式信息物理系統(tǒng)智能總裝車間拓?fù)湎到y(tǒng)，包括系統(tǒng)級檢測CPS、系統(tǒng)級倉儲CPS、系統(tǒng)級物流CPS、系統(tǒng)級裝配CPS及系統(tǒng)級測試CPS，這些系統(tǒng)級CPS構(gòu)成了主要的局域節(jié)點集群，借助以太網(wǎng)交換機以及CPS網(wǎng)絡(luò)總線等搭建起SoS級分布式的CPS智能總裝車間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每類系統(tǒng)級CPS包括若干個單元級CPS，單元級CPS主要包含傳感識別模塊、邊緣計算模塊及命令執(zhí)行模塊，傳感識別模塊負(fù)責(zé)感知客觀物理世界環(huán)境，邊緣計算模塊負(fù)責(zé)具體的數(shù)據(jù)分析處理和計算決策下達(dá)，命令執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)根據(jù)決策指令對物理世界改變。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于智能制造領(lǐng)域，特別是指一種分布式信息物理系統(tǒng)智能總裝車間拓?fù)湎到y(tǒng)。

【背景技術(shù)】

近年來，無人機的研究和應(yīng)用得到了各界的廣泛關(guān)注。大型無人機系統(tǒng)的基本組成包括空中本體部分和地面部分(即地面控制站)，與無人機本體相配套的地面控制站承擔(dān)著核心大腦控制角色，必須具備實時監(jiān)測無人機飛行狀態(tài)、任務(wù)與飛行航路規(guī)劃、數(shù)字地圖、圖像處理、飛行性能分析、導(dǎo)航與定位等多種功能，其總裝過程作為產(chǎn)品交付前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在地面控制站產(chǎn)品全生命周期中占有重要的角色。總裝過程主要分為物料檢測、分揀入庫、車間配送、車間裝配、整車測試等環(huán)節(jié)，以往的總裝車間建設(shè)中各環(huán)節(jié)內(nèi)部自動化程度低、各環(huán)節(jié)之間信息融合不足，總裝車間不能有效地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)、數(shù)字化集成，整體智能程度較低。

隨著智能制造技術(shù)的高速發(fā)展，各種關(guān)鍵使能技術(shù)為生產(chǎn)車間建設(shè)提供了前瞻性的發(fā)展理念和思路，尤其是以德國工業(yè)4.0(Industrie 4.0)和美國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IndustryInternet of Things，IIoT)為引領(lǐng)，以“再工業(yè)化”戰(zhàn)略搶占制造業(yè)產(chǎn)業(yè)變革高地。在這種發(fā)展背景下，2015年05月08日，國務(wù)院印發(fā)了《中國制造2025》，以此提出了實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。智能制造技術(shù)確立了產(chǎn)業(yè)變革使能的核心，即信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical Systems，CPS)，通過信息世界與物理世界之間基于信息流的狀態(tài)感知、實時分析、科學(xué)決策和精準(zhǔn)執(zhí)行閉環(huán)賦能體系的構(gòu)建，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置和快速迭代更新。2017年03月01日工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二部聯(lián)合發(fā)布了《信息物理系統(tǒng)白皮書》，白皮書將CPS架構(gòu)劃分為單元級CPS、系統(tǒng)級CPS、系統(tǒng)之系統(tǒng)(System of Systems，SoS)級CPS三級結(jié)構(gòu)，并確定了CPS的體系架構(gòu)和技術(shù)需求。

在計算能力服務(wù)提供方面，各類計算部署模式層出不窮，其中尤以云計算(CloudComputing)廣為人知。根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院定義，云計算是一種按需付費、動態(tài)優(yōu)化的計算模式，這種模式提供便捷的、開放共享的網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)。在云計算應(yīng)用層面，隨著Intel、IBM、Google等網(wǎng)絡(luò)巨頭的大力推動以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的強有力支撐，云計算的服務(wù)范圍日趨擴(kuò)大。此外，以Cisco為代表的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司推出了霧計算(Fog Computing)概念，并建立了OpenFog開放式霧計算聯(lián)盟，謀求在云端超大規(guī)模計算與本地化分布式計算節(jié)點之間，提供一種局域的企業(yè)小型云。但是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，鑒于目前國內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平、工業(yè)軟硬件設(shè)備應(yīng)用水平，以及出于安全因素等考慮，無論是云計算還是霧計算都不適合目前的工業(yè)生產(chǎn)車間。而邊緣計算(Edge Computing)以其高度靈活的分布式嵌入能力、極低的資源占用率和使用能耗、較高的網(wǎng)絡(luò)安全接入程度，更適合集成應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)車間現(xiàn)場。

截至目前，對于邊緣計算還未有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化定義，但業(yè)內(nèi)較為明確的認(rèn)識是，邊緣計算位于物理實體附近、接近數(shù)據(jù)源頭，是為物理實體側(cè)就近提供計算、存儲乃至直接應(yīng)用的一種分布式計算模式。邊緣計算可部署在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場或者直接嵌入到工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，介于物理實體側(cè)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間，這種部署方式能夠在現(xiàn)場解決基本邏輯決策問題，顯著縮短了網(wǎng)絡(luò)通信距離，能夠提供更快的計算服務(wù)響應(yīng)，滿足各類的實時管控需求。