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摘要：美國(guó)建立起了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通用參考架構(gòu)，德國(guó)建立工業(yè)4 0系統(tǒng)參考架構(gòu)，我國(guó)目前尚未明確提出相關(guān)架構(gòu)，在這一背景下，建立智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)盡早確定系統(tǒng)內(nèi)要素間的關(guān)系，對(duì)于科學(xué)有序地推進(jìn)智能制造很重要。以下是關(guān)于搭建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)幾點(diǎn)思考 實(shí)體經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)又起，制造業(yè)的智能化、自動(dòng)化等新的趨勢(shì)成為制造業(yè)升級(jí)的目標(biāo)。而在制造業(yè)升級(jí)之前，美國(guó)建立起了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通用參考架構(gòu)，德國(guó)建立起工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構(gòu)，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前尚未明確提出相關(guān)架構(gòu)，在這一背景下，建立智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)，盡早確定系統(tǒng)內(nèi)要素間的關(guān)系，對(duì)于科學(xué)、有序地推進(jìn)智能制造尤為重要。以下是關(guān)于搭建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)的幾點(diǎn)思考 一、構(gòu)建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)是大勢(shì)所趨 構(gòu)建參考架構(gòu)是發(fā)展智能制造的基礎(chǔ)。智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)是對(duì)智能制造內(nèi)的要素及要素間關(guān)系的一種映射，是智能制造的抽象模式。該架構(gòu)作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)用于指導(dǎo)智能制造單元、智能化生產(chǎn)線、車間、工廠的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)。從美國(guó)和德國(guó)的實(shí)踐來(lái)看，智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)另一項(xiàng)重要功用是可作為智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的需求分析依據(jù)，推進(jìn)智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作，加速智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)。 發(fā)達(dá)國(guó)家正有序推進(jìn)參考架構(gòu)的建設(shè)。智能制造最早由美國(guó)于20世紀(jì)80年代末提出，系統(tǒng)參考架構(gòu)的建設(shè)也同期開(kāi)展，目前尚未形成全球公認(rèn)的參考架構(gòu)。就建設(shè)情況來(lái)看，美國(guó)、德國(guó)較為領(lǐng)先。美國(guó)智能制造參考架構(gòu)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)。 據(jù)上海羿歌所了解，2014年3月，通用電氣、IBM、思科、英特爾和 AT&T 五家企業(yè)發(fā)起成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，現(xiàn)有成員企業(yè) 140余家，聯(lián)盟下設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)和工作委員會(huì)，指導(dǎo)委員會(huì)負(fù)責(zé)日常管理，工作委員會(huì)共有 18個(gè)，聚焦在技術(shù)、安全、試驗(yàn)平臺(tái)、市場(chǎng)營(yíng)銷、會(huì)員和法律領(lǐng)域，職責(zé)是協(xié)調(diào)降低應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的障礙，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。聯(lián)盟已開(kāi)始起草工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，定義工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能區(qū)域、技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，以打破技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、儀表、傳感器等不同類型的物理實(shí)體互聯(lián)，加快物理世界和數(shù)字世界的融合，提升工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率。德國(guó)智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)——工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構(gòu)。 2013年9月，由德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)、德國(guó)電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)、德國(guó)信息通信與新媒體協(xié)會(huì)、以及西門(mén)子、 SAP等企業(yè)共同建立的工業(yè) 4.0平臺(tái)，發(fā)布了《實(shí)施“工業(yè) 4.0”攻略的建議》，提出為工業(yè) 4.0 相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建、開(kāi)發(fā)、集成和運(yùn)行提供一個(gè)框架，給出側(cè)重點(diǎn)為橫向集成價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的CPS平臺(tái)參考架構(gòu);并提出標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)要根據(jù)該架構(gòu)對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明或規(guī)定，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)施，以克服信息技術(shù)和制造技術(shù)因原理、接口和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等不同而產(chǎn)生的融合困難。2013年 12月，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)參考《實(shí)施“工業(yè)4.0”攻略的建議》制訂了《德國(guó)“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》，提出的首要目標(biāo)是制訂全局性的工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構(gòu)，該架構(gòu)包括前述的CPS平臺(tái)參考架構(gòu)，為工業(yè) 4.0 的標(biāo)準(zhǔn)化工作提供基礎(chǔ)，推動(dòng)將工業(yè)4.0背景下出現(xiàn)的新概念納入到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中。 我國(guó)急需制訂智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)。2014年12月，工業(yè)和信息化部成立了智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組，著手構(gòu)建智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)體系，其中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作是建設(shè)智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)，目前相關(guān)工作正在穩(wěn)步推進(jìn)中。 二、構(gòu)建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn) 要基于制造企業(yè)功能層次模型進(jìn)行構(gòu)建。 智能制造要建成智能化的制造網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是智能化的制造企業(yè)，制訂智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)時(shí)，要充分體現(xiàn)制造企業(yè)的層次功能。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工協(xié)會(huì)(IEC)聯(lián)合制訂的IEC62264《企業(yè)控制系統(tǒng)集成》標(biāo)準(zhǔn)提出了制造企業(yè)功能層次模型，該標(biāo)準(zhǔn)將制造企業(yè)的功能分為 5 個(gè)層次：第0 層是物理加工層;第 1 層是生產(chǎn)過(guò)程感知和操控層;第 2層是生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制層;第 3層是制造執(zhí)行控制層;第 4層是業(yè)務(wù)計(jì)劃和物流管理層。智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)應(yīng)以該功能層次模型為基礎(chǔ)，結(jié)合智能制造發(fā)展的趨勢(shì)與需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以產(chǎn)品全生命周期管理為主線，使不同的企業(yè)間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和集成，建立智能化的制造業(yè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，形成具有高度靈活性和持續(xù)演進(jìn)優(yōu)化特征的智能制造體系。 需要核心企業(yè)的積極參與。 核心企業(yè)的積極參與可以帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)企業(yè)，是保證參考架構(gòu)具有引領(lǐng)性和全面協(xié)調(diào)性的基礎(chǔ)，美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)和德國(guó)工業(yè) 4.0參考架構(gòu)的制訂均有自動(dòng)化、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域知名企業(yè)的參與。一般是前期在核心企業(yè)的積極推動(dòng)下成立相應(yīng)的聯(lián)盟、平臺(tái)，建立專業(yè)工作組，啟動(dòng)參考架構(gòu)的制訂工作，制訂工作具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，通過(guò)核心企業(yè)的帶動(dòng)，相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)可以申請(qǐng)加入聯(lián)盟或平臺(tái)，參與專業(yè)工作組架構(gòu)的制訂，開(kāi)放性的工作機(jī)制為參考架構(gòu)的全面性和市場(chǎng)性提供了保障。 三、我國(guó)構(gòu)建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)的幾點(diǎn)思考 參考架構(gòu)適宜分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建。制造業(yè)的智能制造系統(tǒng)是由不同企業(yè)共同構(gòu)成的制造網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和云應(yīng)用實(shí)現(xiàn)相互鏈接和深度協(xié)同。單個(gè)企業(yè)的智能制造系統(tǒng)構(gòu)成是由企業(yè)計(jì)算與數(shù)據(jù)中心、企業(yè)管控與支撐系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理集成的各類工具共同構(gòu)成。結(jié)合 IEC62264《企業(yè)控制系統(tǒng)集成》標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)可以將智能制造系統(tǒng)分為六層，第 0層是生產(chǎn)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)層，第1層是生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)層，第2層是產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)層，第3層是企業(yè)管控與支撐系統(tǒng)層，第4層是企業(yè)計(jì)算與數(shù)據(jù)中心(私有云)層，第5層是由網(wǎng)絡(luò)和云應(yīng)用為基礎(chǔ)構(gòu)成的整個(gè)制造業(yè)的制造網(wǎng)絡(luò)層。 鼓勵(lì)核心企業(yè)積極參與參考架構(gòu)的制訂和開(kāi)展智能制造試點(diǎn)示范。在智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組的框架下，可以成立智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)制訂項(xiàng)目組，啟動(dòng)參考架構(gòu)的制訂工作，并引導(dǎo)裝備制造、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)相關(guān)核心企業(yè)參與。加快推進(jìn)智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)，可以在流程制造、離散制造領(lǐng)域選擇核心企業(yè)，實(shí)施智能企業(yè)(工廠)試點(diǎn)示范，總結(jié)試點(diǎn)示范的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考架構(gòu)的及時(shí)修正，為智能制造提供更加適用的開(kāi)發(fā)、集成和運(yùn)行的框架，同時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供進(jìn)一步細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)需求依據(jù)。 加強(qiáng)國(guó)際交流與合作。優(yōu)先在中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會(huì)的框架下，開(kāi)展中德雙方的參考架構(gòu)制訂、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制訂的信息交流和經(jīng)驗(yàn)交流，加強(qiáng)兩國(guó)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織中制訂智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的合作。就智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)的搭建，智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組也要加強(qiáng)與美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟等組織的交流合作。(據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)，作者王松) |
