智能制造系统:模型、技术与运行
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1.2.1 标准化历程

2014年12月,第一版《工业4.0标准化路线图》发布,路线图制定了12个方面的标准化路线,分别是:总体架构;使用案例;基本原理(术语、语义描述、关键模型等);非功能性的特性(效率、安全性、稳定性等);技术体系和过程的参考模型(生产流程、生产网络、技术过程和设备、过程文档等);设备和控制功能的参考模型(控制、信号、警报、归档、监控等);技术和组织过程的参考模型(维护、全生命周期管理、优化、无线应用、信息安全管理等);人员作用和角色的参考模型(人机接口等);开发(功能元素、开发过程中的建模和仿真、元件开发的验证和质量保证等);工程(数字工厂中的产品开发和系统计划、物理实现前的仿真、虚拟试运行、生产计划优化的仿真、结构、试运行等);标准库(特性库、元素库、服务库、描述语言等);技术和解决方案(通信平台、服务系统、工作流系统、编程语言等)。

到2015年11月,第二版《工业4.0标准化路线图》发布,提出了工业4.0参考架构桢型(Reference Architecture Model Industrial 4.0, RAMI 4.0),如佟| 1-8所示。RAMI 4.0的基本特性参照欧洲智能电网协调组织2014年定义的智能电网架构模型(Smart Grid Architecture Model, SGAM)。这:架构在全世界获得广泛认可。

图1-8 工业4.0参考架构模刑[6]

2015年6月,IIC提出工业互联网参考架构(1.7版本),重点面向“工业互联网系统”开发,以ISO/ IEC /IEEE 42010(软件系统“架构描述”)标准作为系统架构设计方法论,提出了包含四个视角的参考架构,如图1-9所示。

1)商业视角:确定利益相关者,及其对建立工业五联网系统的商业愿景、价估和目标。

2)使用视角:以具体任务为牵引,确定工业工联网系统使用过程中人或逻辑用户的活动序列。

3)功能视角:确定工业互联网系统的功能要素、相关关系、接口及交互方式。

4)实现视角:确定实现功能要素的关键技术、通信方式和生命周期流程。

2016年,我国工业和信息化部、财政部印发了《智能制造发展规划(2016—2020年)》,当中对智能制造概念给出了明确的定义,即:智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式[8]

图1-9 工业互联网参考架构[7]

2018年4月19日,德国工业4.0标准化委员会发布了第三版《工业4.0标准化路线图》,聚焦于人类在“智能工厂”中所扮演的角色,强调在设计高效、灵活、可持续的符合人体工程学的工作系统时,整个设计过程中必须要考虑到人的重要性。

2018年10月5日,美国发布了《美国先进制造业领导力战略》报告,提出发展和推广新的制造技术等三大战略任务,通过推动智能制造标准化来占领产业变革中的有利位置。