带你入门智能制造导论第3章 智能制造系统架构及参考模型glq.pptx

### 智能制造系统架构及参考模型概览 #### 一、智能制造系统架构概述 ##### 1.1 参考模型的由来 随着智能制造概念的兴起和发展，各国政府和产业界对其给予了高度重视。为了促进国际间的技术交流与合作，确保智能制造领域的标准化和互操作性，构建统一的参考模型变得尤为重要。这一模型需定义关键术语，明确其含义，以促进不同国家和地区之间的理解和协作。 - **CPS的概念**：CPS(信息物理系统)是智能制造的核心组成部分，它将物理系统与信息技术紧密结合在一起。IEC 61970-2提供了处理特定问题空间的可视化抽象结构，为描述和讨论解决方案提供了一种语言，并定义了相关术语，以帮助达成共识。 - **系统模块与接口的描述**：ISO/IEC 14543-2-1定义了描述系统和网络结构中互联的一般原则的模型，这有助于确保不同系统模块和接口能够以一致的方式被描述。 - **系统要求的规范**：ISO/IEC 14776-411为以与实现无关的方式规定系统要求提供了一个标准模型。 智能制造参考模型作为通用模型，旨在为整个智能制造价值链中的所有合作伙伴提供技术支持。该模型不仅涵盖了现有的标准（如工业通信、工程、建模等），还为新标准的制定提供了框架（例如语义描述、互联互通等）。 ##### 1.2 参考模型的定义 智能制造参考模型旨在支持行业的推广工作，同时为智能制造相关标准的梳理和布局提供指导。它明确了智能制造的概念和范围，为后续的技术发展奠定了基础。 #### 二、德国工业4.0 ##### 2.1 德国工业4.0参考架构模型RAMI 4.0 RAMI 4.0是德国工业4.0平台提出的参考架构模型，它从产品生命周期与价值链、层级以及企业架构三个维度全面描述了工业4.0的框架。 - **层级**：RAMI 4.0将面向智能制造的层级划分为六个功能层，分别为资产、集成、通信、信息、功能和商业。每一层都有特定的功能，并且下一层为上一层提供支持和服务。 - **生命周期与价值链**：将产品生命周期划分为原型设计和产品生产两个阶段，强调了不同阶段的关注重点。 - **企业架构**：在此基础上，RAMI 4.0进一步扩展到了“互联世界”，体现了工业4.0对于产品服务和企业协同的要求。 ##### 2.2 RAMI 4.0的三个维度 - **层级维度**：将企业的虚拟资源划分为六层，每层都有明确的功能定位。 - **生命周期与价值链维度**：从产品设计到生产的全过程，强调不同阶段的不同需求。 - **企业架构维度**：从企业的内部体系结构扩展到外部的“互联世界”。 ##### 2.3 RAMI 4.0的特征 - **基于标准模型**：RAMI 4.0基于欧洲标准化委员会和欧洲电工标准化委员会制定的智能电网架构模型。 - **三个集成**：企业内的纵向集成、企业间的横向集成以及全生命周期的端到端工程数字化集成。 - **智能工厂**：智能工厂是实现RAMI 4.0的基本单元，具备嵌入式智能能力，即带有本地软件的嵌入式设备或系统。 - **“智能”产品**：“智能”产品通过电子标签记录了制造过程中的各个阶段的信息。 #### 三、智能制造相关的现有参考模型 除了RAMI 4.0外，还有多个针对智能制造的参考模型： - **智能制造生态系统SMS**：由美国国家标准与技术研究院(NIST)制定，侧重于构建智能制造生态系统。 - **工业互联网参考架构IIRA**：由工业互联网联盟(IIC)提出，重点关注工业互联网的发展。 - **智能制造系统架构IMSA**：由中国国家智能制造标准化总体组制定，旨在为中国智能制造提供指导和支持。 - **物联网概念模型**：由ISO/IEC JTC1/WG10物联网工作组发布，为物联网技术的应用提供了基础框架。 - **IEEE物联网参考模型**：由IEEE P2413物联网工作组制定，为物联网领域提供了参考模型。 - **ITU物联网参考模型**：由ITU-T SG20物联网及其应用小组制定，为物联网技术的标准化提供了指导。 - **物联网架构参考模型OneM2M**：由物联网协同联盟提出，为物联网技术的互操作性和标准化提供了参考。 - **全局三维模型**：由ISO/TC184自动化系统与集成工作组制定，为自动化系统的设计和实施提供了参考。 - **智能制造标准路线图框架**：由法国国家制造创新网络(AIF)制定，为智能制造标准的制定和实施提供了路线图。 - **工业价值链参考架构IVRA**：由日本工业价值链计划(IVI)制定，专注于工业价值链的优化和发展。 #### 四、智能制造相关的现有参考模型对比分析 不同的参考模型各有侧重，但它们共同的目标是为了推动智能制造的发展和技术的进步。通过对这些模型的研究和比较，可以更好地理解智能制造的核心概念和技术框架，从而为实际应用提供有力的支持。这些模型不仅涵盖了技术层面的要求，还涉及了标准化、互操作性和企业战略等多个方面，为智能制造的推进提供了全方位的支持。