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工业互联网与智能制造,须以解决业务问题为突破口

来源:时间:2017-03-27 15:59:00人气:努力加载中...
概述:智能工厂牵涉到的范围非常广泛,除如智能机器人、集成产品生产模拟、添加性制造/3D打印等等专门技术领域外,很大程度上主要围绕在这样一个核心课题: 即如何把信息和通讯技术(Information Communication Technology - ICT)应用于在传统的生产环境中,与运营技术(Ope

智能工厂牵涉到的范围非常广泛,除如智能机器人、集成产品生产模拟、添加性制造/3D打印等等专门技术领域外,很大程度上主要围绕在这样一个核心课题:

即如何把信息和通讯技术(Information& Communication Technology - ICT)应用于在传统的生产环境中,与运营技术(Operational Technology - OT)两化融合,从而实现智能化生产。

它涵盖了生产技术和生产过程的数字化,对机器设备的连接,数据收集、分析和应用,生产运营技术与信息技术及生产系统与业务系统的融合等方面。这些系统的连接和融合不仅在企业内部,也可跨企业或在其生态圈内实现。

国际和国内最近发表了一系列相关的参考架构,包括创建于美国而日具国际性的工业互联网联盟的《工业互联网参考架构-IIRA》 、德国工业4.0平台的《工业4.0参考架构模式-RAMI4.0》 、在国内创立的工业互联网产业联盟的《工业互联网体系架构(版本1.0)》、以及最近在国内成立的边缘计算产业联盟的相关的参考架构。

根据我的理解,这些参考架构对智能工厂都有很强的适用性。尽管它们对系统分析的视角和重点有所不同,在适用的广度和深度方面也各有差异,但在重要的理念上都具有很强的共通性,我觉得其中有两点值得重视。

第一点是连接性,不仅是对机器或物理实体的连接,而且包括了在生产的大环境里对不同层次和环节中的不同系统之间的连接和融合。

这些连接和融合包括了产品、生产设备、生产线,以及在车间、工厂,企业和跨企业各个层次的生产和业务应用系统,最终实现对所有系统的互联互通,形成一个以企业内部为核心并延伸到企业生态圈内的一个小型互联网。

企业将在这个基础上实现生产和业务进程的自动化和智能化,从而推进生产运营的全面优化。

第二点是智能化,这些架构(特别是工业4.0)都关注数字化或计算能力与物理系统(如机床)的有机合成,通过数字化和计算增强物理系统的功能和性能,使这些工业系统从自动化向智能化甚至自主化发展。

我个人认为,通过全面数字化和全局互联互通从而实现系统和管理流程的智能化是智能工厂的一个核心理念。在认清这个理念之后,在这些架构所看到的差异便主要在于实施的细节和着重点的不同,可以在它们之间按具体的需求而取长补短。

值得指出的是,为了智能工厂而建造这样一个完善的系统,不言而喻,是非常复杂的并且可能是旷日持久的。但是,在起步时应该把上述的这个核心理念作为指导架构设计的战略愿景。

在具体的实施中,应该根据每家企业独特的核心价值的诉求,通过一个从小到大,从简单到复杂的迭代发展进程来实现这样一个战略愿景。

我个人在不同程度上参与了IIRA(工业互联网参考架构)和RAMI4.0(工业4.0参考架构模型)的一些相关的工作,所以对这两个架构相对比较熟悉。

这两个架构发表较早也更具代表性。如果把IIRA和RAMI4.0作为例子做个概括性的分析,不难看出IIRA注重产业设备资产的智能化运营,强调对包括制造业在内的各工业产业的广泛适用性、通用性和互操作性,对核心性的架构问题提出了概括性的陈述。

RAMI4.0则专注于制造业运营整体的智能化,对制造业运营的各个层次和流程的模式都有比较系统和具体的定义和描述。

虽然IIRA和RAMI4.0对系统的分析角度和起点有所不同,但在总体上是相辅相成的,它们的一些基本概念和模式都有很强的对应性,甚至可以把RAMI4.0看作是IIRA在制造业这个领域的一个专门化的应用。

工业互联网联盟和德国工业4.0平台两个机构已开始携手合作,在技术上开始考虑怎样把这两个架构融通和整合。因此,在具体的系统架构的设计上,这两个文档都有很重要的参考价值。

粗略地说,RAMI4.0严谨而具体细微,为智能制造业量身定做;IIRA则广泛而轻快灵活,具有跨行业的适用性。如果一家企业要从部件、机床到流程全新建造一个智能工厂,RAMI4.0应是一个首当其选的基本参考架构。

如果一家企业要快速灵活地在现有的生产系统中逐步实现智慧生产运营的能力,并希望在短期内获得业务价值(我个人觉得这一点非常重要),IIRA应是一个比较有效的基本参考架构。

但是,无论选取哪一种参考架构作为起点,它们的作用应该是指导性的而不是限制性的,都应该根据具体的需求来灵活采纳和应用。 

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