智慧工廠 是從現(xiàn)有的各種工業(yè)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收IT技術(shù)逐漸發(fā)展的。完成這些需要注意分布式自動化、開放的通信和語義可互*作性三個方面。
分布式自動化是用現(xiàn)場總線將傳感器、變送器和執(zhí)行器鏈接、空間分布對象的數(shù)據(jù)采集、集中式的PLC轉(zhuǎn)向算法和數(shù)據(jù)處理。它的特性是在基本服務(wù)中對機電一體化功能進行功能性封裝、清晰定義的服務(wù)接口(如WSDL)、標準化的通信接口(如SOAP、DPWS),為自動化部件提供可互*作性、便于集成,花少時間完成集成、過程控制的程序,易于控制,也便于修改。將來不是所有的功能都在一個集中的系統(tǒng)完成,而可能是有許多的功能,通過智慧體完成各種各樣的協(xié)調(diào),是一個很好的方法,這對于CPS 智慧工廠*重要。
開放式通信架構(gòu), 不管是運動控制、工廠自動化或者是過程自動化,將來都要追求一種界面 工業(yè)4.0解決方案,在通信的時候?qū)τ布]有依賴,所有不同通信的規(guī)約,甚在一種總線下運行。這樣才是一個開放性程序,能把各種技術(shù)融合起來,這種理念對將來真正實現(xiàn)智慧工廠有很好的作用。
關(guān)于垂直集成和水平集成的互*作問題。垂直集成意味著在企業(yè)管理層的軟件和自動化設(shè)備之間建立數(shù)據(jù)連接,要使信號能為具有顯性含義。垂直集成是要讓在工廠生產(chǎn)的所有信息都能隨機存取的集成,可以用OPC、UA,有了OPC可以從基礎(chǔ)的嵌入式系統(tǒng)通到ERP上,這一點是可行的技術(shù),可以有開發(fā)平臺。
語義互*作是指計算機系統(tǒng)傳輸明確的共享數(shù)據(jù)能力,它是對信息系統(tǒng)之間能夠進行可用機器計算的邏輯、推理、知識發(fā)展和數(shù)據(jù)聯(lián)合的要求。一個計算機系統(tǒng)和另外一個計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換時,不僅僅交換數(shù)據(jù),而是交換定義*明確而且可以共享的數(shù)據(jù),這樣在任意一個系統(tǒng)里,不會發(fā)生歧義,這是將來要實現(xiàn)智慧工廠的重要方法。
面向服務(wù)的架構(gòu)SOA是一種不受限與具體技術(shù)的體系結(jié)構(gòu),在SOA中,迫切要求服務(wù)提供者與服務(wù)需求者之間進行有效的通信工業(yè)4.0解決方案,而無需考慮信息結(jié)構(gòu)、與業(yè)務(wù)相關(guān)的人為因素和其它文件的異構(gòu)(即非同一性),這種要求稱為語義的可互*作性。通常認為技術(shù)方法是服務(wù)的要求者與提供者之間進行有效協(xié)調(diào)和集成的障礙,實際上語義的互*作性才是根源性的問題。
物理信息生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS引導(dǎo)邁向智慧工廠把物理信息系統(tǒng)CPS的概念運用于生產(chǎn)制造,構(gòu)成CPPS,即信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)。以CPPS為模型構(gòu)建智慧工廠是一條實現(xiàn)可行的發(fā)展路徑。在發(fā)展路徑的時候,所有都是建立在自動化的技術(shù)基礎(chǔ)之上,包括軟硬件技術(shù)。這個技術(shù)并不是一個孤立的技術(shù)。
智慧工廠是工業(yè)自動化技術(shù)和IT技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)服務(wù)網(wǎng)是智慧工廠的信息技術(shù)基礎(chǔ)。工業(yè)自動化中的ERP—MES—PCS三層級架構(gòu)、以PLM為的工廠產(chǎn)品設(shè)計和售后服務(wù),以SCR、CRM等為的原材料供應(yīng)物流和制成品的銷售物流,在智慧工廠中繼續(xù)發(fā)揮作用,但又面臨許多新的發(fā)展要求。在德國,已經(jīng)由物理信息生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS引導(dǎo)邁向智慧工廠,將觸發(fā)德國倡導(dǎo)的IndustrialRevooltin4.0。