《智能集成制造系统》 课件第三章 智能集成制造系统的建模与优化.pptx

第三章智能集成制造系统的建模与优化

智能集成制造系统是一个宏大的综合体，代表着人-信息-物理融合的HCPS（人-信息-物理系统）。建模过程是对企业乃至跨企业制造活动中涉及的单元、数据、资源等生产要素和整体流程的抽象描述，旨在构建全面、多维度的模型和仿真运行。这一过程的核心目的在于实现系统层次的分析、设计、优化和控制REF_Ref20158\r\h[1]。

在智能集成制造系统中，建模、仿真和优化是贯穿产品全生命周期不同阶段及整个系统的关键环节。通过纵向、端到端、横向集成，结合机理分析、功能集成、信息互联、多学科融合、大数据分析、人工智能等先进技术，实现建模和仿真。利用数字孪生技术实现现场数据的实时映射和闭环迭代，支持系统的运行优化决策，甚至实现自主智能决策。

总体而言，智能集成制造系统的建模、仿真和优化旨在帮助企业改善资源配置、提升产品研制、管理与服务的效率、质量、成本和能耗。通过优化制造全系统的“六要素”（人、技术/设备、管理、数据、材料、资金）及“六流”（人流、技术流、管理流、数据流、物流、资金流），实现智能集成制造系统在时间(T)、质量(Q)、成本(C)、服务(S)、环境(E)、知识(K)等方面的最优运行，为企业形成市场竞争优势。

1智能集成制造系统体系架构智能集成制造系统的体系架构随着时代的需求和技术的发展不断演进。本节主要讨论的是智能集成制造系统数字化、网络化、智能化阶段（IMS2.0）的相关内容，它涵盖了并扩展了前两个发展阶段的内容。

1智能集成制造系统体系架构1.1IMS2.0体系架构IIMS2.0体系架构是一个结合了IP多媒体子系统（IMS）和Web2.0技术的先进网络架构，旨在提供一个更加开放、灵活和高效的通信平台REF_Ref21425\r\h[2]。

1智能集成制造系统体系架构1.1.1IMS（IP多媒体子系统）IMS，即IP多媒体子系统，是一种全新的多媒体业务形式，旨在满足终端客户对新颖、多样化多媒体业务的需求。作为3GPP组织制定的3G网络核心技术标准，IMS已被ITU-T和ETSI（欧洲电信标准化委员会）认可，并纳入NGN（下一代网络）的核心标准框架。IMS被认为是实现未来FMC（固定/移动网络融合）的重要技术基础。

到目前为止，IMS已经发展了R5、R6和R7三个版本。IMS采用全IP网络架构，利用SIP协议进行控制，实现移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输，实现端到端的IP业务。IMS的系统架构由六部分组成，如图3-1所示：

1智能集成制造系统体系架构1.1.1IMS（IP多媒体子系统）图3-1IMS的系统架构

1智能集成制造系统体系架构业务层业务层与控制层完全分离，主要由各种不同的应用服务器组成。除了在IMS网络内实现各种基本业务和补充业务（SIP-AS方式）外，还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络（IM-SSF方式），并为第三方业务的开发提供标准的开放的应用编程接口（OSA/SCS方式），从而使第三方应用提供商可以在不了解具体网络协议的情况下，开发丰富多彩的个性化业务。

1智能集成制造系统体系架构运营支撑由在线计费系统（OCS）、计费网关（CG）、网元管理系统（EMS）、域名系统（DNS）以及归属用户服务器（HSS/SLF）组成，为IMS网络的正常运行提供支撑。支撑功能包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在线计费、离线计费、统一的网管、DNS查询、用户签约数据存放等。

1智能集成制造系统体系架构控制层完成IMS多媒体呼叫会话过程中的信令控制功能，包括用户注册、鉴权、会话控制、路由选择、业务触发、承载面QoS、媒体资源控制以及网络互通等功能。

1智能集成制造系统体系架构互通层完成IMS网络与其他网络的互通功能，包括公共交换电话网（PSTN）、公共陆地移动网（PLMN）、其他IP网络等。

1智能集成制造系统体系架构接入和承载控制层主要由路由设备以及策略和计费规则功能实体（PCRF）组成，实现IP承载、接入控制、QoS控制、用量控制、计费控制等功能。

1智能集成制造系统体系架构接入网络提供IP接入承载，可由边界网关（A-SBC）接入多种多样的终端，包括PSTN/ISDN用户、SIPUE、FTTX/LAN以及Wimax/Wifi等。

1智能集成制造系统体系架构1.1.2Web2.0技术Web2.0技术是互联网发展的新阶段，通过网络应用促进了人与人之间的信息交换和协同合作。在Web2.0时代，用户不再是被动的内容接收者，而是可以在线阅读、点评、制造内容，成为内容的提供方，并且还可以与其他用户进行交流沟通。

Web2.0的9个特点：

1智能集成制造系统体系架构以用户为中心（UserCentered）0102与传统网站相比，Web2.0网站更注重用