全球众多制造企业正致力于打造智能工厂，这种工厂通过运用人工智能（AI）和物联网等先进技术，旨在解决生产现场的问题，提升生产率和质量。本文将深入探讨智能工厂的核心生产系统“CPS（Cyber-Physical System）”（图1）的未来形态。
传统工厂自动化（FA）与智能工厂之间存在显著差异。传统工厂通过自动化生产线上的加工、搬运和检查等工序来提高生产率和质量，但生产线对于产品种类和产量的变化缺乏灵活性。这是因为生产线结构、装置/设备的规格及其运行条件是基于确定的作业流程和生产条件进行优化的。
而智能工厂则基于对产品种类变更、生产量增减、生产条件偏差、装置和设备故障等突发事件的迅速、适当反应。这些变化与突发事件在各个行业的工厂中每日都可能发生，应对它们的能力直接影响工厂的价值和制造企业的竞争力。
CPS作为智能工厂的大脑和指挥系统，可以预测生产线上近期将发生什么。它通过在虚拟空间中构建与生产线或设备具有相同功能和性能的计算机模型，实时收集生产线上的数据，并输入到模型中，从而重现生产线的动作和状态。这种模型被称为“数字双胞胎”。通过数字双胞胎，即使在改变产品种类或产量时，也可以尝试各种运行条件，降低风险，并预先找到解决方案。
借助物联网的高度成熟，CPS可以创造更加多样化的价值。过去，工厂的运营依赖于资深技术人员的经验和直觉。而CPS可以为缺乏经验的技术人员提供基于数据的明确判断材料，提高预测未来的准确性，甚至实现仅使用CPS的自主工厂运营。通过在工厂中部署传感器，构建物联网系统，可以更全面地掌握工厂中的现象，从而实现更高的生产率和质量。
CPS的进步离不开传感器、执行器、电池等技术的进化。在CPS中，需要检测反映振动、温度、声音和视频等装置动作和状态的数据的传感器，以及控制装置动作的执行器等。这些电子元件需要具有高可靠性、低电力消耗和长驱动时间的大容量电池。此外，还需要在生产线附近执行信息处理的边缘计算机，以及连接边缘设备和边缘计算机的短距离网络。
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回答时间：1天前
