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1、智慧工廠的基本架構(gòu)和發(fā)展路徑中國(guó)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司內(nèi)容提要智慧工廠概念和具體實(shí)現(xiàn)的發(fā)展脈絡(luò)智慧工廠的基本架構(gòu)智慧工廠繼承和有待發(fā)展的主要技術(shù)小結(jié)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠概念和具體實(shí)現(xiàn)的發(fā)展中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司用三個(gè)維度表達(dá)的智慧工廠多年來工程技術(shù)界一直在探索數(shù)字化工廠應(yīng)該如何完整而精確的描述。2006年，美國(guó)ARC總結(jié)了以制造為中心的數(shù)字制造、以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造，并考慮了原材料和能源供應(yīng)和產(chǎn)品的銷售供應(yīng)，提出用工程技術(shù)、生產(chǎn)制造和供應(yīng)鏈這三個(gè)維度來描述工廠的全部活動(dòng)。通過建立描述這三個(gè)維度的信息模型，利用適當(dāng)?shù)能浖湍軌蛲暾?、表達(dá)圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)支持，生產(chǎn)制造以及原材料供應(yīng)、銷售和市場(chǎng)相關(guān)的所有環(huán)節(jié)的活動(dòng)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司CPM工廠描述的三個(gè)維度：工程、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈CMM協(xié)調(diào)制造管理企業(yè)外經(jīng)營(yíng)C客戶s供貨商s企業(yè)內(nèi)ERP供應(yīng)鏈 PLM/客戶管理 S 關(guān)系PLM/管理D物流自動(dòng)化生產(chǎn)ARC提出：用工程、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈三個(gè)維度描述數(shù)字化工廠的模型中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠的全面描述如果這些描述和表達(dá)能夠得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的支持，還能夠?qū)崟r(shí)下達(dá)指令指導(dǎo)這些活動(dòng)，并且為實(shí)現(xiàn)全面的優(yōu)化，能在這三個(gè)維度之間進(jìn)行交互，可以肯定地說這就是我們理想的數(shù)字化工廠或者叫智慧工廠。換一種表達(dá)方式，我們可以3、把數(shù)字化工廠看做是實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的數(shù)字化制造、經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)過程和制造過程的數(shù)字化管理，以及綜合集成優(yōu)化的過程。不過，如何在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展智慧工廠，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智慧工廠還需要開發(fā)哪些技術(shù)，ARC并沒有明確的說法。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司信息物理系統(tǒng)CPS信息物理系統(tǒng)（CyberPhysicalSystem，CPS），也有人稱為信息物理融合系統(tǒng)，最早是美國(guó)科學(xué)家相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的一種表述。它與物聯(lián)網(wǎng)相比，最顯著的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)物理過程與信息間的反饋。2008年美國(guó)加利福利亞大學(xué)的Lee.E在其技術(shù)報(bào)告信息物理系統(tǒng)：設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)中指出：信息物理系統(tǒng)是計(jì)算和物理過程的整合集成。嵌入式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)4、對(duì)物理過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，通常系統(tǒng)具有物理過程影響計(jì)算、計(jì)算也影響物理過程的反饋回路。從自動(dòng)化技術(shù)的觀點(diǎn)看，CPS是一種工程系統(tǒng)，由一個(gè)嵌入在物體中的計(jì)算和通信的內(nèi)核，以及物理環(huán)境中的結(jié)構(gòu)所監(jiān)測(cè)和控制。（Karl Henrik Johansson，2011）中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司德國(guó)的專家和教授基于制造立國(guó)和制造強(qiáng)國(guó)的理念，把CPS運(yùn)用于生產(chǎn)制造，提出了CPPS，即信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)。以CPPS為模型構(gòu)建智慧工廠，或者數(shù)字化工廠。2012年德國(guó)政府制定和大力推行Industry4.0，而且強(qiáng)調(diào)Industry4.0的特征是工業(yè)自動(dòng)化和信息的緊密結(jié)合，它建立在物理信息系統(tǒng)CPS的基礎(chǔ)之上。這就為5、智慧工廠的實(shí)現(xiàn)指明了一條具有現(xiàn)實(shí)可行性的途徑。于是，為數(shù)眾多的德國(guó)與制造相關(guān)的企業(yè)，從跨國(guó)的超大型企業(yè)（Siemens、SAP等）到各類的自動(dòng)化產(chǎn)品的中小企業(yè)，都在考慮和醞釀如何應(yīng)對(duì)這一發(fā)展的大趨勢(shì)。CPS在生產(chǎn)過程的實(shí)現(xiàn)構(gòu)成了智慧工廠中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司Industry4.0建立在建立在CPS基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上建立在建立在CPS基基礎(chǔ)礎(chǔ)上的上的Industry4.0中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司邊邊界消失界消失全球全球規(guī)規(guī)劃，分散制造劃，分散制造依據(jù)依據(jù)實(shí)實(shí)情情擴(kuò)擴(kuò)展生展生產(chǎn)產(chǎn)能力能力協(xié)協(xié)同利用同利用全球化工具全球化工具智慧工廠智慧工廠知知識(shí)識(shí)存存貯貯了解了解歷歷史史/當(dāng)前狀6、當(dāng)前狀態(tài)態(tài)與所與所處環(huán)處環(huán)境能境能進(jìn)進(jìn)行通信行通信知悉達(dá)到其目知悉達(dá)到其目標(biāo)標(biāo)的方法的方法智慧智慧產(chǎn)產(chǎn)品品社會(huì)性機(jī)械社會(huì)性機(jī)械設(shè)備設(shè)備知知識(shí)識(shí)共享共享缺陷缺陷補(bǔ)償補(bǔ)償或故障或故障維護(hù)維護(hù)負(fù)負(fù)荷平衡荷平衡靈活的自適靈活的自適應(yīng)應(yīng)利用信息物理系利用信息物理系統(tǒng)統(tǒng)邁邁向智慧工廠向智慧工廠掌控了然于胸掌控了然于胸生生產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)優(yōu)化化操作運(yùn)行條件和操作運(yùn)行條件和產(chǎn)產(chǎn)品狀品狀態(tài)態(tài)完全透明完全透明虛虛擬擬制造制造增增強(qiáng)強(qiáng)型操作者型操作者減少限制減少限制遠(yuǎn)遠(yuǎn)程可程可視視化和化和遠(yuǎn)遠(yuǎn)程操作程操作掌握全面知掌握全面知識(shí)識(shí)避免差避免差錯(cuò)錯(cuò)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠的基本架構(gòu)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)7、有限公司智慧工廠的基本架構(gòu)在生產(chǎn)自動(dòng)化中的CPS應(yīng)該是什么樣的，CPS理念運(yùn)用于生產(chǎn)制造還有哪些議題需要明確，智慧工廠立足于哪些現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，還有哪些技術(shù)需要如何發(fā)展和充實(shí)，下面我們會(huì)做一些初步探索和討論。首先我們來看智慧工廠的基本架構(gòu)。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)是智慧工廠的信息技術(shù)基礎(chǔ)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司在典型的工廠控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)信息集成的三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分利用正在迅速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和服務(wù)網(wǎng)技術(shù)。與生產(chǎn)計(jì)劃、物流、能源和經(jīng)營(yíng)相關(guān)的ERP、SCR、CRM等，和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)相關(guān)的PLM處在最上層，與服務(wù)網(wǎng)緊緊相連。與制造8、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線控制、調(diào)度、排產(chǎn)等相關(guān)的PCS、MES功能通過CPS物理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這一層與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。從制成品形成和產(chǎn)品生命周期服務(wù)的維度，智慧工廠還需要和具有智慧的原材料供應(yīng)，以及智慧產(chǎn)品的售后服務(wù)這些環(huán)節(jié)構(gòu)成實(shí)時(shí)互連互通的信息交換。而具有智慧的原材料供應(yīng)和智慧產(chǎn)品的售后服務(wù)，具有充分利用服務(wù)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的功能。物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)是智慧工廠的信息技術(shù)基礎(chǔ)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智能制造智能部件產(chǎn)品智能化智能裝備物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)現(xiàn)代航空裝備裝備先進(jìn)軌道交通裝備海洋工程裝備智能裝置智能系統(tǒng)數(shù)字化車間數(shù)字化企業(yè)衛(wèi)星及應(yīng)用 智能制造產(chǎn)業(yè)智能制造與智能裝備制造業(yè)裝備制造業(yè)高端裝備制造業(yè)中國(guó)移動(dòng)通信9、集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠是由許多智能制造裝備構(gòu)成（當(dāng)然還包括控制和信息系統(tǒng)）智能制造裝備是由許多智能部件和其它相關(guān)基本部件構(gòu)成從CPS走向智慧工廠的一種圖像中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司在我們所處的現(xiàn)實(shí)世界，數(shù)字化智慧工廠實(shí)際上還正在分別沿著上述的三個(gè)維度獨(dú)立的開展，這是因?yàn)楣こ碳夹g(shù)、生產(chǎn)制造和供應(yīng)鏈的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)還沒有發(fā)展到十分成熟的程度，更不曾廣泛的推廣應(yīng)用。因此立足現(xiàn)實(shí)，數(shù)字化工廠就可以理解為：在生產(chǎn)制造的維度發(fā)展基于制造智能的自動(dòng)化生產(chǎn)線或成套裝置在這樣堅(jiān)實(shí)的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，將它們納入企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的管轄之下10、同時(shí)，在工程技術(shù)的維度上，建立和完善CAD、CAPP、CAM基礎(chǔ)上的PDM和PLM，然后延伸到產(chǎn)品售后的技術(shù)支持和服務(wù)。智能制造是數(shù)字化工廠的基石中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠繼承和有待發(fā)展的主要技術(shù)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司生產(chǎn)自動(dòng)化中的CPS需要關(guān)注的主題自適應(yīng)和自主控制基于部件的自動(dòng)化（component-basedautomation）軟件安裝階段組態(tài)（deploymenttimeconfiguration）通信和分散的功能性對(duì)分層通信結(jié)構(gòu)沒有強(qiáng)烈依賴水平集成和垂直集成基于IP的無線和有界有線的adhoc通信能感知環(huán)境關(guān)系的自動(dòng)化部件工作運(yùn)行與所在位置無關(guān)在整條生產(chǎn)線中部件能實(shí)現(xiàn)其任務(wù)11、依據(jù)環(huán)境的影響，過程參數(shù)和過程結(jié)構(gòu)能進(jìn)行動(dòng)態(tài)自適應(yīng)人員因素的集成增強(qiáng)操作人員的能力人在系統(tǒng)中的作用是協(xié)調(diào)者、優(yōu)化者和指導(dǎo)者中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠需要繼承和發(fā)展的主要技術(shù)智慧工廠是從現(xiàn)有的各種工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收IT技術(shù)逐漸發(fā)展的。下面我們討論有哪些技術(shù)方法門類是需要繼承和進(jìn)一步發(fā)展的。主要有：分布式自動(dòng)化開放的通信語義可互操作性中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司分布式自動(dòng)化用現(xiàn)場(chǎng)總線將傳感器、變送器和執(zhí)行器連接空間分布對(duì)象的數(shù)據(jù)采集集中式的PLC轉(zhuǎn)向算法和數(shù)據(jù)處理部件集成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化PLC在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的集成例如ProfiNet的CBAIEC61499在嵌入式系統(tǒng)中以分布式軟件的方式開發(fā)控制智12、能在分布式系統(tǒng)中完成系統(tǒng)功能的執(zhí)行IEC61499是IEC61131-3在分布式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司分布式自動(dòng)化可借鑒SoA和代理系統(tǒng)面向服務(wù)的架構(gòu)SoASoA是IT行業(yè)常用的一種經(jīng)營(yíng)管理的建模方法。為了使應(yīng)用軟件可進(jìn)行復(fù)用服務(wù)所采用的一種封裝集成和調(diào)用服務(wù)均與平臺(tái)和實(shí)現(xiàn)無關(guān)具有服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能代理系統(tǒng)（agentsystem）這是在研究分布式人工智能時(shí)引入的概念可將清晰定義的子任分配給予代理不同代理間的通信十分要緊在解決復(fù)雜任務(wù)時(shí)具有自組織功能中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司企業(yè)管理系統(tǒng)的多代理方法中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司數(shù)據(jù)采集建模/13、深入了解信息管理決策支持影響/控制任務(wù)級(jí)別中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司分布式智能的范例影響程度物聯(lián)網(wǎng)組織間組織內(nèi)操作邊界內(nèi)個(gè)別設(shè)備、產(chǎn)品等中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司面向服務(wù)的控制結(jié)構(gòu)特性在基本服務(wù)中對(duì)機(jī)電一體化功能進(jìn)行功能性封裝清晰定義的服務(wù)接口（如WSDL）標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口（如SOAP、DPWS）應(yīng)用所帶來的利益為自動(dòng)化部件提供可互操作性便于集成，花最少時(shí)間完成集成過程控制的程序易于客制化，也便于修改中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司在應(yīng)用上IEC61499并不是一種完全獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)分布式工業(yè)過程測(cè)控系統(tǒng)至少還需要：通信協(xié)議 定義標(biāo)準(zhǔn)的通信功能塊及其標(biāo)準(zhǔn)開放性通信的映射服務(wù)。如14、：工業(yè)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)。標(biāo)準(zhǔn)編程語言 用IEC61131-3國(guó)際編程語言標(biāo)準(zhǔn)編制的功能塊（其內(nèi)含有算法）。在應(yīng)用中它們二者相互補(bǔ)充，才能構(gòu)成完整的功能塊類型。IEC61499和IEC61131-3的關(guān)系中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司設(shè)備4設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備3應(yīng)用程序A 應(yīng)用程序B被控過程IEC61499的系統(tǒng)模型通信網(wǎng)絡(luò)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司一組互連的設(shè)備（儀表、部件等）彼此之間通過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信，這些網(wǎng)絡(luò)并不限于一種網(wǎng)絡(luò)（如工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線），也可構(gòu)成多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的方式（如Profibus和ProfiNet、H1和HSE、DeviceNet和Cont15、rolNet）進(jìn)行通信。應(yīng)用程序可常駐在一個(gè)設(shè)備中（如應(yīng)用程序C），也可常駐在多個(gè)設(shè)備中（如應(yīng)用程序A和B）。例如，一個(gè)應(yīng)用程序可以包括一個(gè)或多個(gè)控制回路，其中輸入采樣由一個(gè)設(shè)備執(zhí)行，控制運(yùn)算由另一個(gè)設(shè)備執(zhí)行，輸出變換由第3個(gè)設(shè)備完成。IEC61499的系統(tǒng)模型中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司應(yīng)用程序模型功能塊X功能塊Y功能塊Z數(shù)據(jù)流IEC61499的應(yīng)用程序模型在IEC61499中，應(yīng)用程序由功能塊網(wǎng)絡(luò)組成，其節(jié)點(diǎn)是功能塊或子應(yīng)用程序及其參數(shù)，其分支是數(shù)據(jù)連接和事件連接。事件流中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司與集中系統(tǒng)不同的是，這種由若干個(gè)可能分散在多個(gè)設(shè)備中的功能塊互連而成的應(yīng)用程16、序模型，分散系統(tǒng)的程序執(zhí)行不再按掃描方式，或是按多任務(wù)多進(jìn)程的方式進(jìn)行，它要求在指定數(shù)據(jù)傳輸與控制算法之間的關(guān)系時(shí)具有明確的顯性機(jī)制。應(yīng)用程序的運(yùn)行調(diào)度按以下3種方式：事件產(chǎn)生功能塊互連以周期和/或優(yōu)先級(jí)的調(diào)度信息確定的時(shí)序及順序要求進(jìn)行。IEC61499的應(yīng)用程序模型中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司實(shí)例名數(shù)據(jù)輸入事件流數(shù)據(jù)流事件流數(shù)據(jù)流事件輸入事件輸出執(zhí)行控制（隱含）類型名算法（隱含）內(nèi)部數(shù)據(jù)（隱含）數(shù)據(jù)輸出資源能力:調(diào)度,通信，映射,過程映射顯性事件接口IEC61499為滿足這個(gè)要求，IEC61499增加了一個(gè)顯性事件接口，以執(zhí)行IEC61131-3功能塊的控制算法的控制功能。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限17、公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司開放的通信架構(gòu)自動(dòng)化和IT網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制和安全系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)要求挑戰(zhàn)開發(fā)滿足硬實(shí)時(shí)要求的分布式系統(tǒng)工廠自動(dòng)化通常無硬實(shí)時(shí)要求挑戰(zhàn)在一種總線系統(tǒng)中妥善解決異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸批量控制和連續(xù)流程控制通常不會(huì)在大范圍內(nèi)有苛刻的時(shí)間要求挑戰(zhàn)在大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（2000）情況下仍能透明傳輸工廠級(jí)控制級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)工廠自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制過程自動(dòng)化中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司用無線網(wǎng)絡(luò)來擴(kuò)展有線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的的挑戰(zhàn)無線和混合網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)顯著不同無線絕非100%可靠，如何解決？無線通信的實(shí)時(shí)性成為至今難以逾越的瓶頸無線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)使系統(tǒng)和用戶具有可移動(dòng)性18、多跳、自組織Ad-hoc通信現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的Ad-hoc組態(tài)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司架構(gòu)方面網(wǎng)絡(luò)之間的通信量最小化開放的標(biāo)準(zhǔn)和接口語義數(shù)據(jù)的描述部件方面分散型智能部件的開發(fā)就地決策處理基于模型和語義的描述自主控制和自供電源開發(fā)無線自動(dòng)化解決方案的關(guān)鍵問題主要問題：應(yīng)該如何來設(shè)計(jì)無線自動(dòng)化的解決方案，才能增強(qiáng)無線技術(shù)潛在的可移動(dòng)性和替代有線所帶來的利益中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司關(guān)于垂直集成的互操作的含義在上下不同層次實(shí)現(xiàn)可互操作是困難的，譬如ERP層面（L4）內(nèi)是語義互操作，檢測(cè)和執(zhí)行層面內(nèi)（L1）是信號(hào)的互操作。垂直集成意味著：在企業(yè)管理層的軟件和自動(dòng)化19、設(shè)備之間建立數(shù)據(jù)連接要使信號(hào)能提升為具有顯性含義如何掌控不同長(zhǎng)度和不同周期的數(shù)據(jù)包中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司用標(biāo)準(zhǔn)的中間件OPC-UA將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行垂直集成用標(biāo)準(zhǔn)化中間件OPC-UA實(shí)現(xiàn)垂直集成中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司關(guān)于數(shù)據(jù)和功能集成的開放性垂直集成要讓在工廠產(chǎn)生的所有信息都能隨機(jī)存取的集成但是，作為決策基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)編譯卻要求考慮技術(shù)系統(tǒng)的知識(shí)于是產(chǎn)生了下面的問題：哪些是一般工廠信息模型所必要的基本單元？而它們恰恰能顯性地表達(dá)可供使用的知識(shí)。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司智慧工廠系統(tǒng)的信息安全問題外部通信外部通信基基礎(chǔ)結(jié)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)遠(yuǎn)20、遠(yuǎn)程程業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)伙伙伴和客伴和客戶戶遠(yuǎn)遠(yuǎn)程操程操作工具作工具HMI企企業(yè)業(yè)局域網(wǎng)局域網(wǎng)控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)儀儀表安全系表安全系統(tǒng)統(tǒng)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司語義互操作語義互操作是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸明確的共享數(shù)據(jù)的能力。它是對(duì)信息系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行可用機(jī)器計(jì)算的邏輯、推理、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)聯(lián)合的要求。面向服務(wù)的架構(gòu)SoA是一種不受限于具體技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。在SoA中，迫切要求服務(wù)提供者與服務(wù)需求者之間進(jìn)行有效的通信，而無需考慮信息結(jié)構(gòu)、與業(yè)務(wù)相關(guān)的人為因素和其它文件的異構(gòu)（即非同一性）。這種要求稱為語義的可互操作性。通常認(rèn)為技術(shù)方法是服務(wù)的要求者與提供者之間進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和集成的最大障礙，實(shí)際上語義的21、互操作性才是根源性的問題。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司應(yīng)用舉例：產(chǎn)品作為一個(gè)自動(dòng)化部件產(chǎn)品將其生產(chǎn)過程的抽象描述存貯在它的存貯器中，這樣就可以用預(yù)先動(dòng)作的方式協(xié)調(diào)每一個(gè)制造環(huán)節(jié)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司在產(chǎn)品存貯器中執(zhí)行抽象描述過程（1）主要問題：怎樣調(diào)用已被描述的功能？沒有服務(wù)貯存庫(kù)的語義方法服務(wù)名、服務(wù)參數(shù)和地址必須從產(chǎn)品存貯器內(nèi)調(diào)出例如：調(diào)用制動(dòng)器服務(wù)地址：192.168.178.30:10221服務(wù)名：/StopperSevice操作狀態(tài)：抱死參數(shù)：無缺點(diǎn)：地址、端口、服務(wù)名、操作狀態(tài)、和參數(shù)限制了靈活性；與制造廠的交互協(xié)調(diào)實(shí)際上不可能執(zhí)行中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)22、移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司有服務(wù)貯存的語義方法服務(wù)名用來從服務(wù)貯存庫(kù)尋找WSDL服務(wù)定義例如：請(qǐng)求“StopperSevice”服務(wù)返回WSDL服務(wù)定義從WSDL文件讀出主地址，可能的操作狀態(tài)、參數(shù)名等由人選擇合適的操作和參數(shù)進(jìn)行服務(wù)調(diào)用缺點(diǎn)：WSDL單純是接口的語義定義；操作含義不是正式描述；實(shí)際上不可能與供貨商進(jìn)行自動(dòng)協(xié)調(diào)交互在產(chǎn)品存貯器中執(zhí)行抽象描述過程（2）中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司生產(chǎn)過程的語義服務(wù)發(fā)現(xiàn)主要任務(wù)：合適功能性的搜索、定位、選擇和協(xié)調(diào)語義方法定義一個(gè)服務(wù)實(shí)體 例如用包括設(shè)備信息功能性信息所處環(huán)境信息來定義一種服務(wù)用語義技術(shù)進(jìn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行直接滿足服務(wù)描述要23、求的服務(wù)搜索進(jìn)行與要求特性等效的服務(wù)搜索服務(wù)實(shí)體中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司語義技術(shù)和對(duì)所處環(huán)境能感知的自動(dòng)化尚待解決的問題語義服務(wù)發(fā)現(xiàn)：語義發(fā)現(xiàn)時(shí)，對(duì)于明確的描述有哪些必要的服務(wù)特性？對(duì)所處環(huán)境能感知的自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)：基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和概念的系統(tǒng)架構(gòu)有關(guān)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)過程鏈的質(zhì)量和彈性評(píng)價(jià)判據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司簡(jiǎn)短小結(jié)智慧工廠的概念已十分明晰，它由工程技術(shù)、生產(chǎn)制造和供應(yīng)鏈這三個(gè)維度來清晰描述工廠的全部活動(dòng)。把物理信息系統(tǒng)CPS的概念運(yùn)用于生產(chǎn)制造，構(gòu)成CPPS，即信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)。以CPPS為模型構(gòu)建智慧工廠是一條現(xiàn)實(shí)可行的發(fā)展路徑。智慧工廠是工業(yè)24、自動(dòng)化技術(shù)和IT技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)服務(wù)網(wǎng)是智慧工廠的信息技術(shù)基礎(chǔ)。工業(yè)自動(dòng)化中的ERP-MES-PCS三層架構(gòu)、以PLM為中心的工廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和售后服務(wù)、以SCR、CRM等為中心的原材料供應(yīng)物流和制成品的銷售物流，在智慧工廠中繼續(xù)發(fā)揮作用，但又面臨許多新的發(fā)展要求。中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司在德國(guó)似乎已形成以下共識(shí)：物理信息生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS引導(dǎo)邁向智慧工廠，將觸發(fā)德國(guó)政府倡導(dǎo)的IndustrialRevolution4.0。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是這場(chǎng)第四次工業(yè)革命的主力技術(shù)，不過它必須迅速按IT技術(shù)所要求的那樣，進(jìn)一步加速開放的步伐。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該將其研究的重點(diǎn)，從在各個(gè)分隔的研究領(lǐng)域（例如分布式系統(tǒng)、工業(yè)通信技術(shù)等）進(jìn)行局部和遞增式的改進(jìn)，轉(zhuǎn)變到按構(gòu)建智慧工廠所要求的科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)來發(fā)展，例如：開放式系統(tǒng)，以表達(dá)物理設(shè)備和物理系統(tǒng)的智慧計(jì)算和智慧集成，等等。簡(jiǎn)短小結(jié)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司