知識(shí)科普 | 智能制造常見(jiàn)名詞術(shù)語(yǔ)解析

一個(gè)快速發(fā)展且尚未成熟的領(lǐng)域，會(huì)出現(xiàn)大量新的名詞術(shù)語(yǔ)，對(duì)這些名詞術(shù)語(yǔ)的理解和使用往往出現(xiàn)分歧。智能制造就是這樣的一個(gè)領(lǐng)域，有時(shí)一個(gè)術(shù)語(yǔ)有多個(gè)不同的解釋?zhuān)袝r(shí)多個(gè)不同的術(shù)語(yǔ)卻有著相同或類(lèi)似的含義，甚至有的術(shù)語(yǔ)本身就含義模糊、語(yǔ)焉不詳。

大制造、先進(jìn)制造

大制造的提法從20世紀(jì)80年代就有了，最早應(yīng)該是來(lái)自CIMS，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。CIMS強(qiáng)調(diào)的是消除企業(yè)的信息孤島，每個(gè)孤島代表從需求分析、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、銷(xiāo)售、維護(hù)、報(bào)廢等一個(gè)產(chǎn)品的全生命周期里的某個(gè)環(huán)節(jié)，集成就是要把這些環(huán)節(jié)整合起來(lái)形成一個(gè)完整的制造系統(tǒng)，所以這里面的“制造”包含所有環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)意義上的“制造”主要是指生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)。因此CIMS里面的“制造”比傳統(tǒng)意義上的“制造”范圍更大、含義更廣，也就是所謂的“大制造”。但有意思的是，在正式的文獻(xiàn)里，幾乎找不到“大制造”這個(gè)詞，“大制造”主要出現(xiàn)在專(zhuān)家的PPT或講稿里，似乎更像是一個(gè)學(xué)術(shù)俚語(yǔ)。正式的學(xué)術(shù)文章、技術(shù)報(bào)告或官方文件里，統(tǒng)統(tǒng)都用“制造”，比如“智能制造”，“先進(jìn)制造”、“制造大國(guó)”，“中國(guó)制造2025”，這些詞里面的“制造”其實(shí)指的都是“大制造”。而當(dāng)看到“設(shè)計(jì)與制造”，“制造執(zhí)行系統(tǒng)”這樣的表述時(shí)，里面的“制造”就是傳統(tǒng)意義上的“小制造”了。因此到底是“大制造”還是“小制造”，只有根據(jù)上下文的意思去理解了。

智能與智慧

在業(yè)界，將smart翻譯成智慧，而將intelligent翻譯成智能已成為客觀(guān)事實(shí)。但關(guān)于這兩個(gè)詞的含義和用法卻常常讓人一頭霧水，比如智慧城市、智能城市、智能家居、智慧家電、智能交通、智慧交通、智能制造、智慧制造。什么時(shí)候該是智能，什么時(shí)候該是智慧？智能和智慧到底區(qū)別在哪？這些問(wèn)題很難找到一個(gè)統(tǒng)一的說(shuō)法。有人認(rèn)為智慧比智能更聰明更有境界，而又有人認(rèn)為智能的意思是不僅聰明而且還能干，所以智能的意思包含智慧，而且更接地氣?？磥?lái)是公說(shuō)公有理，婆說(shuō)婆有理。其實(shí)將intelligent翻譯成智能基本沒(méi)有什么異議，而將smart翻譯成智慧確實(shí)有點(diǎn)問(wèn)題。在中文里，智慧代表著深邃的思想和對(duì)世界萬(wàn)物的大徹大悟，只有人群中極少數(shù)智者才配得上這個(gè)詞。而在英文里，smart卻沒(méi)有這么高的境界，用“聰明”這個(gè)中文詞倒是更能貼切地反映其含義，英漢字典里也是這么解釋的。

智能制造、智能產(chǎn)品

一種流行的說(shuō)法是，智能制造必須包含幾個(gè)要素：智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能裝備、智能服務(wù)等，缺一不可。有的專(zhuān)家更是特別強(qiáng)調(diào)智能產(chǎn)品，認(rèn)為不生產(chǎn)智能產(chǎn)品就不能算智能制造。但實(shí)際上，并不是每種產(chǎn)品都需要智能，比如，流程行業(yè)的產(chǎn)品大多是沒(méi)有智能的，像醬油、汽油，啤酒等。即使在其他行業(yè)，也有一些產(chǎn)品，至少在現(xiàn)階段對(duì)智能化的需求也不是那么迫切。但這些產(chǎn)品仍然需要通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程的智能化提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。其實(shí)智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能裝備、智能服務(wù)只要滿(mǎn)足一條就可以成為智能制造了。而事實(shí)上，任何一條都不是那么容易做到的。

數(shù)字雙胞胎、數(shù)字孿生、數(shù)字模型

Digitaltwin這個(gè)詞的中文翻譯到現(xiàn)在也沒(méi)有完全統(tǒng)一，當(dāng)前可以查到的叫法有數(shù)字雙胞胎、數(shù)字化雙胞胎、數(shù)字孿生、數(shù)字孿生體等，在文獻(xiàn)里出現(xiàn)最多的是數(shù)字雙胞胎和數(shù)字孿生。Digitaltwin的本意是用數(shù)字化技術(shù)為物理實(shí)體創(chuàng)建一個(gè)模型，這個(gè)模型和物理對(duì)象非常的像，因此就可以通過(guò)研究這個(gè)模型來(lái)分析物理實(shí)體的特性，并進(jìn)而對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行改進(jìn)或優(yōu)化。按照詞典的解釋?zhuān)瑃win是指雙胞胎中的一個(gè)。大家都知道，人類(lèi)的雙胞胎長(zhǎng)相可以很相似，但性格卻可以大相徑庭。而在制造技術(shù)里面，為物理實(shí)體構(gòu)建的模型，既追求形似，更追求神似。如果只是看起來(lái)很像，內(nèi)部的特性卻不像，這樣的twin是沒(méi)有意義的。而按照我們實(shí)際想要表達(dá)的意思，叫digitalcopy似乎更合適些。

digitaltwin本質(zhì)上就是個(gè)數(shù)字模型。一般認(rèn)為digitaltwin和普通模型是有區(qū)別的，digitaltwin和物理實(shí)體之間可以交換數(shù)據(jù)，并可以隨著時(shí)間的推移不斷演化，不斷逼近物理實(shí)體。那是不是digitaltwin出現(xiàn)之前，模型和實(shí)體之間都是脫節(jié)的呢？其實(shí)不然，學(xué)過(guò)控制的人大都知道，自適應(yīng)控制就是通過(guò)物理系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)不斷地完善對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，而這種思想在控制界已經(jīng)存在五十多年。而在仿真領(lǐng)域，嵌入式仿真技術(shù)也已經(jīng)存在了很多年。所以說(shuō)模型很早以前就已經(jīng)和物理實(shí)體進(jìn)行交互了。模型和實(shí)體之間的相似與否是與需求密切相關(guān)的，如果不考慮建模的目的和需求，而要建立一個(gè)和物理實(shí)體完全一樣的模型是不現(xiàn)實(shí)的，也是沒(méi)有意義的。而digitaltwin有時(shí)會(huì)誤導(dǎo)人們過(guò)度追求表面的“逼真”而忽視了實(shí)際的需求，這是在研究和應(yīng)用digitaltwin時(shí)需要特別注意的。

云、霧、邊

云計(jì)算剛出來(lái)的時(shí)候，很多人還感覺(jué)是云里霧里，常有人調(diào)侃：說(shuō)不定什么時(shí)候再出來(lái)個(gè)“霧計(jì)算”?？蓻](méi)過(guò)幾年，就真的弄出個(gè)霧計(jì)算，大概意思是：數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用程序集中在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備中，而不是幾乎全部保存在云中，是云計(jì)算的延伸。霧計(jì)算提出也有幾年了，但一直不溫不火，倒是邊緣計(jì)算異軍突起。霧計(jì)算和邊緣計(jì)算都是針對(duì)有物理系統(tǒng)存在的場(chǎng)景，但仔細(xì)分析關(guān)于它們的各種定義和描述，實(shí)在看不出什么實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，基本意思都是要彌補(bǔ)云計(jì)算高高在上、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的弱點(diǎn)，盡量把計(jì)算或存儲(chǔ)放在距離終端設(shè)備較近的地方。如果非要區(qū)別，單從名詞本身倒是更容易說(shuō)得清楚，云在天上，邊在地上，而霧則是從天到地的一片。三者合一，就成了天網(wǎng)恢恢疏而不漏。計(jì)算機(jī)的計(jì)算模式一直以來(lái)就是在服務(wù)器、客戶(hù)端之間移來(lái)移去，一會(huì)兒胖客戶(hù)端，一會(huì)兒瘦客戶(hù)端，誰(shuí)胖誰(shuí)瘦考慮的都是計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，其核心思想無(wú)非是把計(jì)算放到最合適的位置。

云、云端、云+端

在IT領(lǐng)域，云已經(jīng)不是一個(gè)新鮮詞了，對(duì)于云計(jì)算而言，云指的是計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)資源。容易搞混的是“端”。云端是指云上或云中，這里的“端”代表的是一個(gè)方位，沒(méi)有太多實(shí)際的含義，有時(shí)使用云端一詞是為了遣詞造句的通順。云+端里的“端”則指客戶(hù)端或應(yīng)用端，云和端各司其職、相互配合，這是一種比較現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用架構(gòu)。

上云、云化

對(duì)制造業(yè)而言，資源上云正在成為一種潮流，但上云不等于云化，一個(gè)軟件部署到云平臺(tái)上，可以遠(yuǎn)程使用，或者一臺(tái)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接到云平臺(tái)上，從而可以采集數(shù)據(jù)，這就可以說(shuō)是上云了。但要真正發(fā)揮云模式的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)單的上云是不夠的，這就需要進(jìn)行真正的云化。對(duì)于軟件而言，云化基本上是要按照新的架構(gòu)和模式重新開(kāi)發(fā)。而對(duì)于物理設(shè)備，則是要在云端建立可動(dòng)態(tài)演化的數(shù)字模型，并能通過(guò)對(duì)模型的仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)物理設(shè)備的管理和優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)制造資源和能力的云化是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

云制造、制造云、工業(yè)云、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

云制造在2009年剛提出來(lái)的時(shí)候，還沒(méi)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。云制造描繪的是未來(lái)制造業(yè)的一張大圖，雖然強(qiáng)調(diào)的是云，但其基礎(chǔ)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的制造資源（設(shè)備）的接入，云制造的架構(gòu)里就包含感知接入層和虛擬資源層。因?yàn)闆](méi)有這兩層，就沒(méi)有了制造，所謂云制造就只是云計(jì)算了。云制造描述的是理念和模式，制造云則是個(gè)具體的系統(tǒng)。因此用制造云去和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)應(yīng)，可能更合適些。按照標(biāo)準(zhǔn)的定義，制造云是為滿(mǎn)足一定的制造應(yīng)用需求而構(gòu)建的一類(lèi)云制造服務(wù)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)里包含了云服務(wù)平臺(tái)和與之相連的各類(lèi)硬軟件資源和能力。而事實(shí)上，很多人更愿意從字面上去理解制造云，即將制造云理解為一個(gè)服務(wù)于制造的云平臺(tái)。這其實(shí)也不算錯(cuò)，畢竟目前階段關(guān)于制造云的研究和開(kāi)發(fā)也確實(shí)更注重平臺(tái)及平臺(tái)里面的各種服務(wù)。這樣也使得制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系可以更清晰些。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，可以為制造云提供數(shù)據(jù)和底層設(shè)備的各種信息，并且執(zhí)行從云中傳來(lái)的各種指令和操作。還有一個(gè)概念，叫工業(yè)云。工業(yè)云應(yīng)該是和制造云對(duì)應(yīng)的概念。這兩者的區(qū)別并不大，如果非要說(shuō)區(qū)別，那就是工業(yè)和制造的區(qū)別，工業(yè)的范圍更廣些。最后總結(jié)一下，制造云（或工業(yè)云）和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，其實(shí)可以理解為云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，當(dāng)然，現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念被逐步放大，成了工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)融合的代名詞，就另當(dāng)別論了。

制造資源、制造能力

廣義的制造資源既包含硬資源（如設(shè)備、材料等）、軟資源（軟件、模型、數(shù)據(jù)、知識(shí)等）、人力資源，也包含能力（即由硬資源、軟資源和人力資源形成的一種綜合素質(zhì)和做事的水平）。而將“能力”與“資源”并列時(shí)，比如出現(xiàn)“制造資源/能力”或“制造資源和能力”這類(lèi)表述時(shí)，這里的“制造資源”就不再是廣義的，而是只包含那些可以實(shí)時(shí)在線(xiàn)接入并使用的資源（設(shè)備、軟件或數(shù)據(jù)等），“能力”是無(wú)法或不允許在線(xiàn)實(shí)時(shí)接入的，只能通過(guò)某種方式加以描述，對(duì)“能力”的使用是在線(xiàn)下完成的。

復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)合系統(tǒng)、體系

這幾個(gè)詞都是對(duì)應(yīng)同一個(gè)英文詞組，即system of systems.關(guān)于這個(gè)詞組的中文翻譯不止這些，比如還有體系系統(tǒng)，成體系系統(tǒng)，或直接譯為系統(tǒng)的系統(tǒng)，等等?！绑w系”目前是共識(shí)度較高的一種翻譯，但在中文語(yǔ)境下，體系其實(shí)還有更多的含義和用法，比如社會(huì)體系、技術(shù)體系、法律體系，而在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，將architecture則翻譯成體系結(jié)構(gòu)，這些都給“體系”這個(gè)術(shù)語(yǔ)的使用帶來(lái)一定的困擾。在沒(méi)有更好的詞匯之前，讀者也只能通過(guò)上下文來(lái)理解“體系”的真正含義了。

Cyberspace

Cyberspace這個(gè)詞的翻譯是對(duì)漢語(yǔ)的一大挑戰(zhàn)，讓中國(guó)人傷透了腦筋。Cyber這個(gè)來(lái)源于古希臘的詞，在現(xiàn)代社會(huì)被賦予了太多的內(nèi)涵，它同時(shí)包含虛擬、信息、網(wǎng)絡(luò)、控制、通信等含義。這么多的含義，要想用一個(gè)中文詞匯表達(dá)出來(lái)，實(shí)在不是一件容易的事。Cyberspace目前有多種翻譯，下面列舉幾個(gè)：信息空間。將cyber和信息劃等號(hào)實(shí)在有點(diǎn)勉強(qiáng)。

仿真、建模仿真、M&S

仿真是基于模型的活動(dòng)，仿真的概念本身包含建模。但有時(shí)為了突出模型的重要性，國(guó)際上常將建模與仿真并稱(chēng)為“建模仿真（ModelingandSimulation，縮寫(xiě)為M&S）”。一般情況下，“仿真”和“建模仿真”具有相同的含義。

整理 | 天工TIME

來(lái)源 | CIO之家