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张相木:按照“三步法”思绪构建智能制作规范系统
2016-01-13    来历:电子信息财产网     宣布者:王继宏
  智能制作正成为将来制作业成长的严重趋向和焦点内容,是加速成长体例改变,增进财产向中高端迈进、扶植制作强国的首要行动,也是新常态下打造新的国际协作上风的一定挑选。《国度智能制作规范系统扶植指南(2015版)》(以下简称“《扶植指南》”)的拟定以成立既合适我国国情,又与国际接轨的智能制作规范系统为方针,以跨行业、跨范畴融会立异为手腕,兼顾规范资本,优化系统布局,聚焦重点范畴,从根本特性、关头手艺、重点行业三个方面,构建由5+5+10类规范构成的智能制作规范系统框架,为实行智能制作供给强无力的规范支持。

  2014年12月,工信部印发了《财产和信息化部办公厅对于成立智能制作综合规范化任务组的函》,成立了由工信部部内司局牵头,国际智能制作相干标委会、科研机构、企业和行业专家配合参与的智能制作综合规范化任务组,正式启动了《扶植指南》体例任务。

  《扶植指南》体例用时一年,任务组系统研讨了德国财产4.0规范化线路图和RAMI4.0模子、美国财产互联网参考系统布局等外洋进步前辈功效,前后召开4次任务会,调研了近百家智能制作相干企业,构造天下信息手艺规范化手艺委员会(TC28)、天下主动化系统与集成规范化手艺委员会(TC159)、天下财产进程丈量和节制规范化手艺委员会(TC124)、天下信息宁静规范化手艺委员会(TC260)等规范化手艺委员会梳理了1000余项与智能制作相干的已宣布、拟定中的规范,肯定了“兼顾打算,分类施策”、“跨界融会,急用先行”、“安身国情,开放协作”的扶植准绳,按照“三步法”思绪构建智能制作规范系统。

  第一步,构建智能制作系统架构,界定智能制作规范化的工具、内在和内涵,辨认智能制作现有和缺失的规范,认知现有规范间的穿插堆叠干系。在充实调研和进修鉴戒外洋进步前辈功效的根本上,经由进程研讨各类智能制作操纵系统,提取其特性笼统特点,构建出由系统层级、智能功效和性命周期构成的三维智能制作系统架构,展现了智能制作的全貌。智能制作的关头是完成贯串企业设备层、节制层、车间层、工场层、协同层差别层面的纵向集成,跨智能功效差别级别的横向集成,和笼盖产物全性命周期的端到端集成,表现在智能制作系统架构里便是系统层级、智能功效和性命周期三个坐标轴。规范化是确保完成全方位集成的关头路子。

  智能制作系统架构如图1所示。

  

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  图 1 智能制作系统架构

  系统层级坐标轴自下而上共五层,别离为设备层、节制层、车间层、企业层和协同层,此中:

  第一层设备层级是感知和履行单位,包罗传感器、仪器仪表、条码、射频辨认、机械等,是企业停止出产勾当的物资手艺根本;

  第二层节制层级包罗可编程逻辑节制器(PLC)、数据收罗与监督节制系统(SCADA)、散布式节制系统(DCS)和现场总线节制系统(FCS)等;

  第三层车间层级由节制车间/工场停止出产的系统所构成,包罗制作履行系统(MES)等;

  第四层企业层级完成面向企业的运营办理,包罗企业资本打算系统(ERP)、产物性命周期办理(PLM)、供给链办理系统(SCM)和客户干系办理系统(CRM)等;

  第五层协同层级代表财产链上差别企业经由进程互联收集同享信息,完成协同研发、智能出产、精准物流和智能办事等。

  智能制作的系统层级表现了设备智能化和办理信息化,和财产链收集化的趋向。

  智能功效坐标轴包罗资本因素、系统集成、互联互通、信息融会和新兴业态等五层,此中:

  第一层资本因素代表制作资本物理实体,包罗设想施工图纸、产物工艺文件、原资料、制作设备、出产车间和工场等物理实体,也包罗电力、燃气等动力。另外,职员也可视为资本的一个构成局部。

  第二层系统集成是指经由进程信息手艺集成原资料、零部件、动力、设备等各类制作资本。由小到大完成从智能设备到智能出产单位、智能出产线、数字化车间、智能工场,甚至智能制作系统的集成。

  第三层互联互通是指经由进程有线、无线等通信手艺,完成机械之间、机械与节制系统之间、企业之间的互联互通。

  第四层信息融会是指在系统集成和通信的根本上,操纵云计较、大数据等新一代信息手艺,在保证信息宁静的条件下,完成信息协同同享。

  第五层新兴业态包罗特性化定制、长途运维和财产云等办事型制作形式。

  性命周期坐标轴是由设想、出产、物流、发卖、办事等一系列彼此接洽的代价缔造勾当构成的链式集。性命周期中各项勾当彼此接洽干系、彼此影响。在智能制作的大趋向下,企业从首要供给产物向供给产物和办事改变,代价链得以延长。

  第二步,将智能制作系统架构映照为五类关头手艺规范,与根本特性规范和重点行业规范配合构成智能制作规范系统布局。在深切阐发规范化需要的根本上,综合智能制作系统架构各维度逻辑干系,智能制作系统架构中的性命周期维度、系统层级维度和智能功效维度的节点之间彼此映照,描画出了智能制作规范的完全需要,并能够归结为由关头手艺规范、根本特性规范和重点行业规范构成的智能制作规范系统布局来表现,如图2所示。

  

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  图2 智能制作规范系统布局

  根本特性规范作为关头手艺规范和重点行业规范的根本支持,位于智能制作规范系统布局图的最底层;关头手艺规范中,“智能设备”规范与智能制作现实出产接洽最为慎密,位于关头手艺这一类规范的最底层;“智能工场”规范,是对智能制作设备、软件、数据的综合集成,位于“智能设备”和“智能办事”规范之间,在智能制作规范系统中起着承先启后的感化;“智能办事”触及到对智能制作新形式和新业态的规范研讨,位于关头手艺类规范的顶层;“财产软件和大数据”规范与“财产互联网”规范贯串关头手艺规范的别的3个范畴,别离位于智能制作规范系统布局图的关头手艺规范的最左边和最右边,买通物理天下和信息天下,鞭策出产型制作向办事型制作转型;重点行业规范位于智能制作规范系统布局图的最顶层,面向行业详细需要,对根本特性规范和关头手艺规范停止细化和落地,指点各行业推动智能制作。

  第三步,成立智能制作规范系统框架,指点智能制作规范制订正任务。按照智能制作规范系统布局图,对各范畴停止进一步细化,构成智能制作规范系统框架,在此根本上,梳理规范系统中各范畴的相干规范,肯定规范之间的彼此干系,并明白待立项重点规范,力求在2016年立项20项以上智能制作规范系统中的根本通用规范和关头手艺规范。智能制作规范系统框架如图3所示。

  

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  图3智能制作规范系统框架

  智能制作系统架构是《扶植指南》的亮点和立异点,是一个庞杂的系统。智能制作规范系统布局和规范系统框架的成立都是基于智能制作系统架构衍生而来。为了更好的懂得系统架构,上面将为更好的解读和懂得系统架构,以可编程逻辑节制器(PLC)、财产机械人和财产互联网为例,别离从点、线、面三个方面解释智能制作重点范畴在系统架构中所处的地位。

  PLC位于智能制作系统架构性命周期的出产关键、系统层级的节制层级,和智能功效的系统集成层,如图4所示。

  

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  图 4 PLC在智能制作系统架构中的地位

  财产机械人位于智能制作系统架构性命周期的出产关键、系统层级的设备层级和节制层级,和智能功效的资本因素,如图5所示。

  

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  图 5 财产机械人在智能制作系统架构中的地位

  财产互联网位于智能制作系统架构性命周期的一切关键、系统层级的设备、节制、工场、企业和协同五个层级,和智能功效的互联互通,如图6所示。

  

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  图 6 财产互联网在智能制作系统架构中的地位

  在解读《扶植指南》时应出格注重以下几个题目:

  一是智能制作规范系统面向跨范畴、跨行业的系统集成,聚焦数据互换、互联互通,与行业规范系统存在交加,但非包罗干系。智能制作规范化的工具是具备信息深度自感知、聪明优化自决议打算、精准节制自履行等功效的进步前辈制作进程、系统与形式。智能制作规范系统与船舶、航空等行业规范系统之间有交加,彼此之间不是笼盖干系。智能制作规范系统不是一个大而全的系统,而是一个聚焦在数据、通信和信息等方面的无限方针系统。

  二是智能制作规范系统包罗财产互联网规范子系统。财产互联网是智能制作的根本举措措施,包罗工场内部和内部收集,是财产数据信息传输的渠道,是完成智能制作各单位互联互通的支持手艺。财产互联网规范子系统是智能制作规范系统的一个首要构成局部。

  三是跟着智能制作手艺、财产的成长,新形式新业态的不时出现,智能制作规范系统将停止静态调剂和完美。智能制作是一个静态成长的复杂系统,财产界对智能制作的熟悉将是一个不时深切的进程。智能制作规范系统也一定是一个静态调剂更新的进程。咱们力求经由进程本版《扶植指南》打造一个根本框架,并成立起静态更新完美机制,以2—3年为周期实时展开规范系统更新、规范复审和掩护更新任务。

  (作者张相木,系财产和信息化部设备财产司司长)

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