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|彭瑜 | 没有信息模型 就没有工业数字化转型( 二 )


另外 ， 信息模型不仅仅是对生产对象的描述 ， 更关键的是要在工程化的实施中转换为可执行的行为 。 从这个角度看 ， 信息模型是对系统进行工程化组态的关键 ， 原因在于：信息模型的数据表述形式可用图形化加以表达和配置 ， 比如PLC/Matlab的功能块 ， SCADA/PLC的组态界面；而且信息模型的数据格式可被PLC Runtime里的软件加载并解析 ， 从而将用户的工程配置 ， 转化为具体的机器指令 。
从工业4.0基本单元资产管理壳的视角看信息模型
工业4.0基本单元（Industry4.0 Components）是描述信息物理系统CPS详细特性的模型 。 CPS是一种在生产环境中的真实物理对象 ， 通过与其虚拟对象和过程进行联网通信的系统 。 在生产环境中 ， 从生产系统和机械装备到装备中的各类模块 ， 只要满足了上述这些特性 ， 不管是硬件基本单元还是软件基本单元 ， 不管是具有智能特性的还是没有智能特性 ， 都具备和符合工业4.0要求的能力 。
成为工业4.0基本单元有2个先决条件：1）它必须在整个生命周期内采集所有相关数据 ， 存放在有该基本单元所承载的具有信息安全的电子容器内 ， 并由它把这些数据提供给企业参与价值链的过程 。 在工业4.0基本单元的模型中 ， 这个电子容器称之为“资产管理壳” ， 简称管理壳 。 2）基本单元的物理对象必须具有通信能力 ， 以及相应的数据和功能 。 这样 ， 在生产环境中的硬件单元和软件单元之间都能进行符合工业4.0要求的通信 。
资产构成工业4.0基本单元（物理的/非物理的）的实体部分 ， 管理壳构成工业4.0基本单元的虚拟部分 ， 工业4.0的通信将各种基本单元加以连接 。 实际上管理壳是连接工业4.0与资产的接口 ， 是存放资产的所有数据与信息的存贮器 ， 它同时还是作为工业4.0标准化的通信网络的接口 ， 它具有把无源的资产（如软件、文档）集成到工业4.0的网络的能力 ， 它还能够用来把现有的设备升级迁移至工业4.0的大环境中 。
对资产管理壳结构的要求是：1）必须满足所有的工业类型：制造工业、流程工业和混合（同时存在制造和流程）生产；2）价值链涵盖物流、采购、生产、产品回收处理和服务；3）增值网络包括合作伙伴和包罗万象的参与者；4）信息安全（按可信性、完整性、可用性要求）；5）在RAMI4.0 Layer维度服务于各个层级；6）在RAMI4.0的IEC2890维度运用于要求、概念、设计、调试、运行、升级；7）在RAMI4.0的Hierarchy Layers维度服务于所定义的层级跨度 。
资产管理壳实际上是按一定规则构成的元信息模型（见图1） 。 它由标识部分、若干子模型（信息模型）构成 。 而子模型又包括其标识、技术数据、运行数据和文档等部分 。 例如“能效”子模型就有节能模型、累计的节能数量、潜在的节能百分比等 。 为了将资产完整地融入IT的领域 ， 工业4.0的解决方案要求构成资产的方方面面都要加以连接 ， 其中包括机械设备及其部件 ， 所供应的材料、零件配件和产品 ， 各种技术文档如图纸、接线图 ， 合同 ， 订单等 。
之所以在顶层设计中要专门严密设计资产管理壳作为关键的基础环节 ， 基于以下因素：资产管理壳是工业4.0对应其物理实体的数字孪生体的实现；它赋予OT设备具有跨公司的互操作性；不论是智能产品还是非智能产品 ， 都可以利用资产管理壳；它覆盖了产品、设备、机械装置及其配套设备的全生命周期；它还赋予价值链集成的能力；同时还是自主系统和人工智能AI的数字基础 。
|彭瑜 | 没有信息模型 就没有工业数字化转型
本文插图

图1 资产管理壳元信息模型的结构
为了推广信息模型的应用 ， 德国已经在着手开发信息模型运用服务的软件包 ， 例如菲尼克斯公司下属的软件公司（即以原来以基于IEC 61131-3的PLC工程平台MultiProg称著的KW公司为主要班底） ， 就正在开发测试命名为“资产管理壳软件包的探索者”AASX Package Explorer 。


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