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　　2012年德國政府制定并大力推行工業(yè)4.0，強調工業(yè)4.0的特征是工業(yè)自動化和信息的緊密結合，是建立在物理信息系統(tǒng)（即“Cyber Physical System”，簡稱“CPS”）的基礎之上的，這就為智慧工廠的實現(xiàn)指明了一條具有現(xiàn)實可行性的途徑。德國專家和教授基于制造立國和制造強國的理念，把CPS運用于生產制造，提出了CPPS，即信息物理生產系統(tǒng)，智慧工廠就是以CPPS為模型進行構建的。

　　然而完善的智慧工廠不可能一蹴而就，而是一個漸進發(fā)展的過程，最早實現(xiàn)的一定是基于目前的基礎而又朝著這個方向發(fā)展的初始階段。那么，什么是智慧工廠的支撐技術？生產制造過程又如何采用聯(lián)網嵌入式系統(tǒng)？

　　技術引領發(fā)展

　　工業(yè)4.0的目標是生產制造系統(tǒng)的數(shù)字化和虛擬化、將虛擬工廠與實際的對象結合起來、全面的點對點的信息通信、自配置和自矯正的適應能力以及使機器能集成人的作用。西門子工業(yè)領域首席執(zhí)行官魯思沃教授于2014年7月10日在北京的演講中指出，工業(yè)4.0的三大支柱是MES、虛擬與現(xiàn)實的結合和CPS，這也是智慧工廠的支撐技術。作為智慧工廠三大支撐技術之一的CPS，由美國科學家于2006年提出，則相當于物聯(lián)網的另一種表述。與物聯(lián)網相比，CPS最顯著的特點是強調物理過程與信息間的反饋。

　　智慧工廠要實現(xiàn)，最關鍵的是工業(yè)制造技術和工業(yè)自動化技術，這是實現(xiàn)智慧工廠的必要條件。在智慧工廠的三大支撐技術中，MES的作用更加重要。近20年來，MES系統(tǒng)結構大致經歷了四個階段的演進。第一代MES功能比較單一，按工業(yè)特定要求的應用；第二代MES則集合了多種應用軟件；第三代MES又納入了運營管理平臺OMP；而第四代MES將是基于知識、基于優(yōu)化、基于指標、基于數(shù)據(jù)、基于約束的，且具有實時、敏捷、柔性和可組態(tài)等特性。MES的發(fā)展趨勢是對各種軟件更加高效的整合，這也是MES所面臨的新挑戰(zhàn)。

　　當前，制造廠的生產需求超過傳統(tǒng)MES的應用。由于各種工廠IT軟件的運行環(huán)境對應了多種不同的數(shù)據(jù)模型、循環(huán)周期以及定義，我們很難對這些實質上針對同一生產運營過程、卻又分散得出的相關生產數(shù)據(jù)進行匯總及分析，從而做出有助于提高效率的決策。首先一種高效的平臺應該首先能夠對企業(yè)決策提供可視性支持；其次，能夠涵蓋生產商所需的所有功能，并且將生產的方方面面統(tǒng)一起來，包括價值鏈、生產周期以及價值周期；最后，能夠將單個或多個系統(tǒng)納入商業(yè)流程中，優(yōu)化生產線，實現(xiàn)公司目標。

　　智慧工廠急需開發(fā)的關鍵技術主要有以下六個方面：第一，滲透在生產制造和管理各個環(huán)節(jié)的IT技術及其集成，包括工業(yè)物聯(lián)網實踐技術、分布式云計算的工業(yè)實現(xiàn)、基于Web2.0的工業(yè)互聯(lián)網技術、物理信息融合系統(tǒng)的工業(yè)實踐；第二，垂直集成和橫向集成的工業(yè)信息技術，包括基于互聯(lián)互操作的設備集成工業(yè)以太網整合技術、機器與機器之間的通信（M2M）、基于統(tǒng)一架構（OPC UA）的垂直集成語義互操作性的實現(xiàn)技術等；第三，軟件技術，包括面向分布式自動化的各類高效可靠的模塊化軟件開發(fā)平臺、應用于分布式自動化中的SOA和多智能體系統(tǒng)的軟件技術等；第四，機電功能模塊的設計、開發(fā)和實踐；第五，下一代工業(yè)輔助系統(tǒng)技術和標準化技術，包括基于增強實境技術的先進工業(yè)輔助系統(tǒng)、機器人和操作員協(xié)同等；第六，標準化技術。

　　逐漸升溫的工業(yè)物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)

　　近兩年物聯(lián)網在世界范圍內逐漸升溫，歐美領先公司都在物聯(lián)網的工業(yè)應用方向上投入了巨額資金，盡管打著各種旗號，但不論是IBM的“智慧地球”、CISCO的“萬物網”（internet of Everything）、GE的“工業(yè)互聯(lián)網”，還是德國的工業(yè)4.0，無不將重點放在了開發(fā)工業(yè)物聯(lián)網的解決方案及其業(yè)務模式上。2008年，工業(yè)物聯(lián)網在中國政府主導下升溫，但并沒有在應用上取得大的突破。從技術上看，物聯(lián)網炙手可熱，是因為它所需要的技術基本上已經或正在商業(yè)化，并不要求進行實質上的突破，且已經建立了經過深思熟慮的參考架構，頗具吸引力的應用案例正在開發(fā)。例如，用物聯(lián)網把“數(shù)字操作纜”加入到現(xiàn)有的工業(yè)系統(tǒng)中的技術正在走向市場。

　　聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國是世界上工業(yè)門類最為齊全的國家。我國有超大的制造業(yè)生產能力，目前制造產值居于世界第一位，這為我國對工業(yè)物聯(lián)網分析需求和發(fā)展?jié)摿?chuàng)造了巨大的機會。但是目前，業(yè)界對于工業(yè)物聯(lián)網還不曾形成廣泛共識，從整體上看，業(yè)界對工業(yè)物聯(lián)網與現(xiàn)實制造生產的距離方面存在爭議，沒有取得普遍的共識，業(yè)內人士對其可行性和現(xiàn)實性也存有疑惑；同時，業(yè)界仍然在討論、探求利用工業(yè)物聯(lián)網的新技術實現(xiàn)工業(yè)轉型和改造的成功途徑和方法。

　　《中國制造2015》規(guī)劃提出，我國制造業(yè)要從單純性生產型向服務型轉變。工業(yè)物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)分析正是面向服務型生產企業(yè)強有力的技術工具。物聯(lián)網技術和移動通信技術在我國起步不晚，有很多的積累和應用，許多基礎設施和技術都可以為工業(yè)物聯(lián)網提供便利。數(shù)據(jù)是經過挖掘和前期處理的有用信息，而大數(shù)據(jù)又是許多小數(shù)據(jù)的集合，需要進行全局的綜合優(yōu)化去指導和引領生產和市場活動，其中，能否提供高效有針對性的大數(shù)據(jù)分析非常關鍵。

　　物聯(lián)網常被看作是一種同質化的實體，從更高的層次上看，物聯(lián)網可以細分為人用物聯(lián)網、商用物聯(lián)網和工業(yè)物聯(lián)網。工業(yè)物聯(lián)網集成了足夠多，且?guī)в袀鞲衅骱蛙浖奈锢頇C械裝置。在工業(yè)物聯(lián)網中的設備和裝置之間的通信被處理為小數(shù)據(jù)，當小數(shù)據(jù)集結起來，他們便成為大數(shù)據(jù)的一部分。

　　現(xiàn)今物聯(lián)網處在一種較為無序的發(fā)展狀態(tài)，沒有一個得到各方面一致認同的標準體系、標準網絡和標準接口。多種通信技術都在使用，市場上出現(xiàn)了許多嵌入式智能技術、傳感器和執(zhí)行元件，同時各種物聯(lián)網的研究和開發(fā)活動都還在進行中。

　　廣泛而分散的領域都在按照各自特定的目標和機會開發(fā)物聯(lián)網。譬如健康關懷、智能制造、智慧城市、物流、智能家居、智能能源、零售和智能運輸。他們都有各自的要求，不過也有著一些共同點和共通之處。尋找不用領域中物聯(lián)網應用的共同和共通之處，就是我們下一步需要探索的工作。（本文整理自 “中國智慧工廠1.0的理念、標準與行業(yè)實踐”高峰論壇彭瑜教授演講，有刪節(jié)）