關于智慧城市的內(nèi)涵,我們的定義是,在科學發(fā)展觀指導下,以創(chuàng)新為驅動、以人為本,借助泛在網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等組合)、云計算、通信、建模仿真、智能科學、大數(shù)據(jù)等先進的新興信息技術、系統(tǒng)工程技術與城市的經(jīng)營、管理、運行技術深度融合為手段,對城市基礎支撐、資源環(huán)境、社會民生、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、市政管理領域活動中的人、物、環(huán)境進行智慧化的感知、互聯(lián)、協(xié)同和智能處理,從而為市民、企業(yè)、政府構建和諧、安全、高效、幸福、持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化創(chuàng)新型城市生態(tài)系統(tǒng)。
其中的智慧產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟又包含了智慧制造、智慧市政管理、智慧社會民生、智慧經(jīng)濟管理等,智慧制造是重中之重。
1.智慧制造
智慧制造指的是在科學發(fā)展觀指導下,以創(chuàng)新為驅動、以人為本,借助先進的新興信息技術、系統(tǒng)工程技術與制造技術深度融合為手段,使制造企業(yè)(或集團)人/組織、經(jīng)營管理、技術(三要素)及信息流、物流、資金流、知識流、服務流(五流)集成優(yōu)化,進而改善產(chǎn)品(P)及其開發(fā)時間(T)、質量(Q)、成本(C)、服務(S)、環(huán)境清潔(E)和知識含量(K),以實現(xiàn)企業(yè)(或集團)市場競爭能力提高的一種智慧化制造新模式與新技術手段。
三個要素和五個流結合在一起,自然產(chǎn)品的開發(fā)時間、質量、成本、服務、環(huán)境、清潔、知識含量必定比別人好,因此競爭力就會高。
智慧制造是智慧城市,特別是新型工業(yè)化城市的重要組成部分。這里所指的制造是大制造,一是包括產(chǎn)品活動和過程的覆蓋面大;二是制造活動空間范圍大,包括企業(yè)內(nèi)部,甚至到全球;三是包括了離散制造業(yè)、流程制造業(yè)、混合制造業(yè)。
當前我國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是從傳統(tǒng)的“相對穩(wěn)定”的市場到“動態(tài)多變”的全球市場的轉變。我國許多制造企業(yè)處在“微笑曲線”最下端(附加價值低),為什么?一方面是產(chǎn)品創(chuàng)新不足,另一方面是售后服務跟不上。因此,圍繞著提高企業(yè)競爭能力,一場以“制造業(yè)信息化”為特征的制造業(yè)變革正在我國積極、持續(xù)地展開。
制造業(yè)信息化的指導思想就是“工業(yè)化和信息化兩化深度融合”,它的實現(xiàn)途徑是:將信息(采集、傳遞、加工、處理、應用)技術、建模仿真技術、現(xiàn)代制造(設計/生產(chǎn)/管理/試驗及其集成)技術、系統(tǒng)工程技術及產(chǎn)品有關專業(yè)技術等融合運用于產(chǎn)品研制的全系統(tǒng)、全生命周期過程,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新模式與新技術手段。
制造業(yè)信息化最后將實現(xiàn)數(shù)字化、集成化、協(xié)同化、網(wǎng)絡化、敏捷化、服務化、綠色化和智能化八化的制造,從而提高企業(yè)的敏捷性、柔性及健壯性,以達到增強企業(yè)(或集團)的市場競爭能力的目的。
2.云制造
云制造模式和技術的研究與應用將會促進我國制造業(yè)向“產(chǎn)品”加“服務”為主導的經(jīng)濟增長方式轉變,加速推進我國“制造業(yè)信息化”向“敏捷化、綠色化、智能化、服務化”方向發(fā)展,進而加快我國制造業(yè)實現(xiàn)“敏捷制造、綠色制造、服務型制造、智能制造”,使我國由制造大國向制造強國邁進。
2.1云制造體系
云制造是一種基于網(wǎng)絡(如:互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等)、面向服務的智慧化制造新模式。它融合與發(fā)展了現(xiàn)有信息化制造(信息化設計、生產(chǎn)、實驗、仿真、管理、集成)技術及云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智能科學、高效能(性能)計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術,將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務化,構成制造資源和制造能力的服務云池,并進行協(xié)調(diào)的優(yōu)化管理和經(jīng)營,使用戶通過終端和網(wǎng)絡就能隨時按需獲取制造資源與能力服務,進而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動。
它由制造資源/制造能力、制造云池、制造全生命周期應用三大組成部分,通過接進與接出,為制造服務提供者、制造云運營者、制造服務使用者提供服務。
云制造體系結構有三層,下面是制造資源和制造能力層,中間是云制造服務平臺層,包括感知/接入層、虛擬資源/能力層、核心功能層、用戶界面層,最上面是服務應用層,有四類應用。因此云制造系統(tǒng)本身是基于各類網(wǎng)絡和組合人機融合的新型制造網(wǎng)。
2.2云制造技術體系
云制造的技術體系有十大類關鍵技術,首先總體技術包括云制造系統(tǒng)服務模式、體系結構、標準規(guī)范、系統(tǒng)集成;第二類是資源、能力感知技術,各種各樣的傳感器、數(shù)據(jù)采集處理、感知網(wǎng)的構件等;第三類是資源、能力虛擬化、服務化技術,包括統(tǒng)一描述,服務化封裝發(fā)布以及綜合管理;第四類是虛擬化制造服務環(huán)境的構建和管理,包括調(diào)度優(yōu)化、支撐運行、管理器、云企業(yè)的構建方法以及管理模式等;第五類是虛擬化制造服務環(huán)境運行技術,包括動態(tài)優(yōu)化配置、融合、監(jiān)控、組合、機制和算法。運行以后,要用到虛擬化服務環(huán)境評估技術,包含云服務綜合效應評估、可靠安全評估、質量綜合評估、環(huán)境綜合評估。
還有可信虛擬化制造服務技術,數(shù)據(jù)有保障,安全、認真、可信網(wǎng)絡構建、資源與能力可信接入。同時還要普適人機交互技術,把界面計算服務、服務資源可視化。再有就是服務平臺運用,就是多用戶協(xié)同,體系架構運行、知識管理、集成,以及重要的信息化制造技術包括系統(tǒng)總體技術、支撐環(huán)境技術、設計、實驗、生產(chǎn)維修等,3D打印也屬于這樣的技術。
從上述可以看到云制造系統(tǒng)跟信息化系統(tǒng)有很大的不同,在技術上表現(xiàn)出六化:第一是制造能源和能力數(shù)字化,把資源和能力的屬性及靜動態(tài)的行為等信息進行轉化為統(tǒng)一分析、規(guī)劃、重組。第二是物聯(lián)化,所有的制造資源和能力與數(shù)字化技術融合形成能用數(shù)字化技術控制、監(jiān)控、管理的制造資源系統(tǒng),比如數(shù)控機床、機器人、計算機輔助管理管理軟件等。制造資源和能力物聯(lián)化,從而支持全生命周期活動中軟件的優(yōu)化。第三是虛擬化,為制造資源和能力提供邏輯和抽象的表示與管理,它不受各種具體物理限制的約束,因為它有可以相互隔離的器件,在需要的時候還可以實現(xiàn)虛擬化制造資源和能力的實時遷移和動態(tài)調(diào)度。第四是服務化,通過服務化技術進行封裝和組合,分散資源可以集中運用,集中資源可以分散運用。再有是協(xié)同化,通過協(xié)同化技術把這些模塊可以進行全系統(tǒng)、全生命周期、全方位的互聯(lián)互通。最后是智能化,這是支撐云制造服務系統(tǒng)智能化運行的核心,將知識及智能科學技術滲入制造各環(huán)節(jié)、各層面,從制造全生命周期活動,和制造資源/能力服務全生命周期兩個維度,為“全生命周期”提供支持。