3.1　智能制造的参考体系架构

结合工业4.0参考架构RAMI4.0[1]、工业互联网参考架构IIRA[2]以及中国制造2025的智能制造系统架构等各种智能制造企业建模参考体系架构[3，4]的优点，从生命周期、视图、物理世界、虚拟世界四个维度建立智能制造系统的参考架构（图3.1）对智能制造的核心特征和要素进行总结。

图3.1　虚实结合的智能制造参考体系架构

生命周期维度是由原型开发（研发/设计/使用/维护）、产品生产（生产/销售/使用/维护）、回收（回收/再制造）等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合；视图维度包括资源、物联（集成/通信）、信息（数据/信息/知识）、服务（功能/业务/组织/新业态）等四个层次；物理世界维度包括产品层、设备层、工作中心层、车间（工厂）层、企业层和互联世界层共六层，体现了装备和工厂的互联化和智能化；虚拟世界维度与物理世界维度相对应，包括虚拟产品层、虚拟设备层、虚拟工作中心层、虚拟车间（工厂）层、虚拟企业层和虚拟互联世界层共六层，体现了装备和工厂从物理世界向虚拟世界的映射，以及制造过程的虚拟化趋势。

（1）生命周期维度

生命周期维度提供对系统生命周期的建模支持，由企业模型开发生命周期中的三个建模层次组成，与RAMI4.0的生命周期维度相类似，包括原型开发、产品生产、回收三部分。

原型开发采用RAMI4.0的方法，根据企业的目标，通过简单明了的图形系统描述企业原型产品从初始设计至定型，还包括各种测试和验证。

产品生产兼顾原型开发层的需求定义和实现工具及用户界面的可实现能力，设计二者的沟通方式与形式，进行产品的设计、仿真、制造等规模化和工业化生产，以及销售、使用和维护服务，每个产品是原型的一个实例。

回收具体完成产品的报废和回收再利用。

（2）视图维度

视图维度是观察和控制企业不同方面的窗口，由资源、物联、信息和服务四个视图组成。

资源包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。

物联是指在通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源（由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成）的基础上，通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。

信息是指在物联的基础上，利用大数据、物联网和云计算等新一代信息技术，采集企业中的所有信息，描述企业运作过程中使用的事务信息结构，并在保障信息安全的前提下，实现数据、信息和知识的协同和共享。

服务通过功能、业务、组织和新兴业态等试图呈现企业的服务功能及其关系。功能描述企业所有功能和子功能，以及它们之间的全局关系与隶属关系；业务映射和实现相关的业务流程；组织考虑企业组织方面的问题，描述各组织之间的对应关系和结构关系；新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。

（3）物理世界维度

RAMI4.0参考体系架构的物理世界维度，包括产品层、设备层、工作中心层、车间（工厂）层、企业层和互联世界层共六个层次。

（4）虚拟世界维度

虚拟世界维度与物理世界维度相对应，通过虚拟对象实现物理对象的数字化建模、智能预测与适应性反馈控制。