當前，世界主要發(fā)達工業(yè)化國家已將智能制造作為搶占新一輪競爭制高點的焦點，相繼確立了各自的智能制造系統(tǒng)參考架構，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，德國提出的工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構。目前，我國還沒有明確提出相關架構，但智能制造已經(jīng)被確立為推進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，盡早確定系統(tǒng)內(nèi)要素間的關系，對于科學、有序地推進智能制造尤為重要。

一、構建智能制造系統(tǒng)參考架構是大勢所趨

構建參考架構是發(fā)展智能制造的基礎。智能制造系統(tǒng)參考架構是對智能制造內(nèi)的要素及要素間關系的一種映射，是智能制造的抽象模式。該架構作為基礎標準用于指導智能制造單元、智能化生產(chǎn)線、車間、工廠的總體架構設計。從美國和德國的實踐來看，智能制造系統(tǒng)參考架構另一項重要功用是可作為智能制造相關標準的需求分析依據(jù)，推進智能制造綜合標準化工作，加速智能制造綜合標準體系的建設。

發(fā)達國家正有序推進參考架構的建設。智能制造最早由美國于20世紀80年代末提出，系統(tǒng)參考架構的建設也同期開展，目前尚未形成全球公認的參考架構。就建設情況來看，美國、德國較為領先。美國智能制造參考架構——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構。

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)盟下設指導委員會和工作委員會，指導委員會負責日常管理，工作委員會共有18個，聚焦在技術、安全、試驗平臺、市場營銷、會員和法律領域，職責是協(xié)調(diào)降低應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的障礙，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的應用。聯(lián)盟已開始起草工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構，定義工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能區(qū)域、技術以及標準，用于指導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關標準的制訂，以打破技術壁壘，實現(xiàn)不同廠商設備之間的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)云計算系統(tǒng)、計算機、網(wǎng)絡、儀表、傳感器等不同類型的物理實體互聯(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——工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構。2013年9月，由德國機械設備制造業(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《實施“工業(yè)4.0”攻略的建議》，提出為工業(yè)4.0相關技術系統(tǒng)的構建、開發(fā)、集成和運行提供一個框架，給出側重點為橫向集成價值網(wǎng)絡的CPS平臺參考架構；并提出標準化機構要根據(jù)該架構對相關技術進行說明或規(guī)定，形成統(tǒng)一的標準并實施，以克服信息技術和制造技術因原理、接口和數(shù)據(jù)結構等不同而產(chǎn)生的融合困難。2013年12月，德國電氣電子和信息技術協(xié)會參考《實施“工業(yè)4.0”攻略的建議》制訂了《德國“工業(yè)4.0”標準化路線圖》，提出的首要目標是制訂全局性的工業(yè)4.0系統(tǒng)參考架構，該架構包括前述的CPS平臺參考架構，為工業(yè)4.0的標準化工作提供基礎，推動將工業(yè)4.0背景下出現(xiàn)的新概念納入到國際標準中。

我國急需制訂智能制造系統(tǒng)參考架構。2014年12月，工業(yè)和信息化部成立了智能制造綜合標準化工作組，著手構建智能制造綜合標準體系，其中的一項基礎工作是建設智能制造系統(tǒng)參考架構，目前相關工作正在穩(wěn)步推進中。

二、構建智能制造系統(tǒng)參考架構的關鍵點

要基于制造企業(yè)功能層次模型進行構建。智能制造要建成智能化的制造網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡上的關鍵節(jié)點是智能化的制造企業(yè)，制訂智能制造系統(tǒng)參考架構時，要充分體現(xiàn)制造企業(yè)的層次功能。國際標準化組織（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》標準提出了制造企業(yè)功能層次模型，該標準將制造企業(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)務計劃和物流管理層。智能制造系統(tǒng)參考架構應以該功能層次模型為基礎，結合智能制造發(fā)展的趨勢與需求進行設計，以產(chǎn)品全生命周期管理為主線，使不同的企業(yè)間實現(xiàn)互聯(lián)和集成，建立智能化的制造業(yè)價值網(wǎng)絡，形成具有高度靈活性和持續(xù)演進優(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)，是保證參考架構具有引領性和全面協(xié)調(diào)性的基礎，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構和德國工業(yè)4.0參考架構的制訂均有自動化、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等領域知名企業(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的聯(lián)盟、平臺，建立專業(yè)工作組，啟動參考架構的制訂工作，制訂工作具有開放性的特點，通過核心企業(yè)的帶動，相關領域的企業(yè)可以申請加入聯(lián)盟或平臺，參與專業(yè)工作組架構的制訂，開放性的工作機制為參考架構的全面性和市場性提供了保障。

三、我國構建智能制造系統(tǒng)參考架構的幾點思考

參考架構適宜分層結構進行構建。制造業(yè)的智能制造系統(tǒng)是由不同企業(yè)共同構成的制造網(wǎng)絡，企業(yè)通過網(wǎng)絡和云應用實現(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)、實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理集成的各類工具共同構成。結合IEC62264《企業(yè)控制系統(tǒng)集成》標準，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)絡和云應用為基礎構成的整個制造業(yè)的制造網(wǎng)絡層。

鼓勵核心企業(yè)積極參與參考架構的制訂和開展智能制造試點示范。在智能制造綜合標準化工作組的框架下，可以成立智能制造系統(tǒng)參考架構制訂項目組，啟動參考架構的制訂工作，并引導裝備制造、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)相關核心企業(yè)參與。加快推進智能制造試點示范專項行動，可以在流程制造、離散制造領域選擇核心企業(yè)，實施智能企業(yè)（工廠）試點示范，總結試點示范的經(jīng)驗，實現(xiàn)對參考架構的及時修正，為智能制造提供更加適用的開發(fā)、集成和運行的框架，同時，為標準體系建設提供進一步細化的標準需求依據(jù)。

加強國際交流與合作。優(yōu)先在中德標準化合作委員會的框架下，開展中德雙方的參考架構制訂、相關標準制訂的信息交流和經(jīng)驗交流，加強兩國在國際標準化組織中制訂智能制造相關標準的合作。就智能制造系統(tǒng)參考架構的搭建，智能制造綜合標準化工作組也要加強與美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟等組織的交流合作。

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