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中美德日:四国工业互联网参考架构对比分析

2019-12-03 17:22    阅读量:0   

中发智造说

工业互联网以数据闭环为核心,通过对物理资产的全面深度感知,实现海量工业数据的高效集成与管理,开展各类工业模型和数据模型的构建与分析,形成优化决策并反馈至物理系统,这是工业互联网最基本的模式和方法,也是驱动制造业智能化转型的关键。

为抢占工业4.0的先机,世界各国纷纷开展工业互联网架构研究。目前在国际上有美国工业互联网参考架构IIRA、德国工业4.0参考架构模型RAMI4.0和日本工业价值链参考架构(Industrial Value Chain Reference Architecture,IVRA)。

为推动我国工业互联网发展,促进产学研用协同并进,2016年,我国发布工业互联网体系架构1.0版本,对我国工业互联网技术创新、标准研制、试验验证、应用实践等工作,形成了有效指导。

然而随着5G、AI、区块链等新科技不断发展,工业数字化、智能化、网络化转型不断深化,各行各业迫切需要工业互联网进一步落地实施,已有的体系架构必须优化更新。

因此,2019年工业互联网体系架构2.0版本正式发布。

中美德日四国的工业互联网参考架构,尽管出发点、表现形式、关注领域各有不同,却是各自国家实现产业数字化、数字产业化的核心理念和技术基础。

中国:AII工业互联网体系架构2.0

《工业互联网体系架构2.0》重新定义了工业互联网的基本要素,涵盖功能架构、业务指南、实施框架、技术体系等多个部分。

如果说1.0版本定义的是功能架构,相比之下,2.0版本更像一个组合,或者说是我国工业互联网应用实施的指导框架,在未来一段时间内为政府、企业、科研机构、投资者等提供指导和参考,推动我国工业互联网走向成熟。

值得一提的是,当下的工业互联网技术正处于快速发展、持续创新阶段,未来,2.0架构还将与其他国际架构进行对接,实现工业互联网体系架构在每个行业落地应用。

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美国:IIRA

IIRA(Industrial Internet Reference Architecture)由美国工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium , IIC)发布,最新版本为2019年6月19日发布的v1.9版。

IIRA注重跨行业的通用性和互操作性,提供一套方法论和模型,以业务价值推动系统的设计,把数据分析作为核心,驱动工业联网系统从设备到业务信息系统的端到端的全面优化。

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美国工业互联网联盟发布的工业互联网参考架构(来自IIC官网)

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IIRA功能设计:以数据分析为中心,端到端的功能融合(来自IIC官网)

德国:RAMI4.0

RAMI4.0(Reference Architecture Model Industrie 4.0)即工业4.0参考架构模型,深度聚焦于制造过程和价值链的生命周期,为其建立了一个比较完整的三维模型。

该模型对制造环境里不同环节的功能分析、相互之间操作性的需求辨认,以及相应标准的制定,都有非常重要的价值。

更值得关注的是,相关的工业4.0部件模型,为包括数字化的零部件、设备、产线、车间、工厂、甚至信息化系统在内的所有资产提供统一的CPS模型,描述其功能、性能和状态,并为它们之间的交互,从通讯协议、句法和语义,提供统一的界面。其广泛实施,对推动制造环境各个系统的全面互联互通,起着非常大的作用。

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工业4.0参考架构模型RAMI 4.0

日本:IVRA

日本工业价值链促进会(Industrial Value Chain Initiative,IVI)是一个由制造业企业、设备厂商、系统集成企业等发起的组织,旨在推动“智能工厂”的实现。2016年12月8日,IVI基于日本制造业的现有基础,推出了智能工厂的基本架构《工业价值链参考架构(Industrial Value Chain Reference Architecture ,IVRA)》。

该架构从制造业一直追求的质量、成本和效率(产出)传统要素加上环保要求的管理角度出发,结合生产环境的资产(人、流程、产品和工厂)角度和作业流程(计划、执行、查验和反应)角度,细分出智能制造单元,对信息化在生产过程的优化,作了细致的分析,进而提出了智能制造的总体功能模块架构,在不同的(设备、车间、部门和企业)层次上,分析知识/工程流程(相当于产品链)和供给流程(相当于价值链)的各个环节的具体功能构成,颇具有独到之处。

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工业价值链参考架构IVRA

IIRA与RAMI4.0对接

在一些大企业的促进下,美国工业互联网联盟和德国工业4.0平台于2015年11月,在中立的瑞士召开了一次保密的研讨会,双方发现两个参考平台之间有很强的互补性。两个机构相继批准双方合作,接着2016年6月在芝加哥,9月在海德堡,召开了另外两次研讨会。这两个机构相继设立了一些任务组,在某些方面探讨双方合作机会。

2017年12月,美国工业互联网联盟与德国工业4.0的机构共同发布了一份关于IIRA与RAMI4.0对接分析的白皮书,指出IIRA与RAMI4.0在概念、方法和模型等方面有不少相互对应和相似之处,而差异之处则互补性很强,相互之间可以取长补短。

这个结论对降低由多个架构带来的不确定性有一定作用。相信这个结论,在这几个架构之间都是适用的。所以,加强国际合作,对国内工业互联网和智能制造的发展大有裨益。

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