當(dāng)前，世界主要發(fā)達(dá)工業(yè)化國家已將智能制造作為搶占新一輪競爭制高點(diǎn)的焦點(diǎn)，相繼確立了各自的智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)，命名略有不同，如美國正在起草的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通用參考架構(gòu)，德國提出的工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構(gòu)。目前，我國還沒有明確提出相關(guān)架構(gòu)，但智能制造已經(jīng)被確立為推進(jìn)兩化深度融合的主攻方向，在這一趨勢下，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，對于科學(xué)、有序地推進(jìn)智能制造尤為重要。

一、構(gòu)建智能制造系統(tǒng)參考架構(gòu)是大勢所趨

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。從美國和德國的實(shí)踐來看，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)情況來看，美國、德國較為領(lǐng)先。美國智能制造參考架構(gòu)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)。

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)委員會和工作委員會，指導(dǎo)委員會負(fù)責(zé)日常管理，工作委員會共有18個，聚焦在技術(shù)、安全、試驗(yàn)平臺、市場營銷、會員和法律領(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)云計算系統(tǒng)、計算機(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，由德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會、德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會、德國信息通信與新媒體協(xié)會、以及西門子、SAP等企業(yè)共同建立的工業(yè)4.0平臺，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、開發(fā)、集成和運(yùn)行提供一個框架，給出側(cè)重點(diǎn)為橫向集成價值網(wǎng)絡(luò)的CPS平臺參考架構(gòu)；并提出標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)要根據(jù)該架構(gòu)對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行說明或規(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，德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會參考《實(shí)施“工業(yè)4.0”攻略的建議》制訂了《德國“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)，推動將工業(yè)4.0背景下出現(xiàn)的新概念納入到國際標(biāo)準(zhǔn)中。

我國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，要充分體現(xiàn)制造企業(yè)的層次功能。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工協(xié)會（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個層次：第0層是物理加工層；第1層是生產(chǎn)過程感知和操控層；第2層是生產(chǎn)過程的監(jiān)測和控制層；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)展的趨勢與需求進(jìn)行設(shè)計，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)，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)和德國工業(yè)4.0參考架構(gòu)的制訂均有自動化、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)的積極推動下成立相應(yīng)的聯(lián)盟、平臺，建立專業(yè)工作組，啟動參考架構(gòu)的制訂工作，制訂工作具有開放性的特點(diǎn)，通過核心企業(yè)的帶動，相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)可以申請加入聯(lián)盟或平臺，參與專業(yè)工作組架構(gòu)的制訂，開放性的工作機(jī)制為參考架構(gòu)的全面性和市場性提供了保障。

三、我國構(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。單個企業(yè)的智能制造系統(tǒng)構(gòu)成是由企業(yè)計算與數(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)成的整個制造業(yè)的制造網(wǎng)絡(luò)層。

鼓勵核心企業(yè)積極參與參考架構(gòu)的制訂和開展智能制造試點(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，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)對參考架構(gòu)的及時修正，為智能制造提供更加適用的開發(fā)、集成和運(yùn)行的框架，同時，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)國際交流與合作。優(yōu)先在中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會的框架下，開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)兩國在國際標(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)與美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟等組織的交流合作。

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