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|彭瑜 | 没有信息模型 就没有工业数字化转型( 三 )


图2是今年德国工业4.0路线图发布的一张系统图 ， 阐述具有资产管理壳的工业4.0基本单元（I4.0-Component with AAS）是实现跨公司OT设备的互操作性基础 。 由不同的公司制造的OT设备 ， 只要相应建立一个符合工业4.0要求的资产管理壳 ， 将在其全生命周期的各个阶段都可以通过基础架构服务（IaaS）、平台架构服务（PaaS）和软件服务（SaaS）形成跨公司设备的互操作性能力 。
|彭瑜 | 没有信息模型 就没有工业数字化转型
本文插图

图2 工业4.0实现跨公司OT设备互操作性的方法
【|彭瑜 | 没有信息模型 就没有工业数字化转型】综上所述可见 ， 资产管理壳是能够全面涵盖生产系统、机械装备、构成生产系统和机械装备到的各类部件和模块的的信息容器 ， 这些信息需要反映从设计、制造、运行等各个阶段的技术数据和状态 ， 还需要通过网络化的手段与系统中的其它管理壳形成互操作 。 这样一种复杂的跨时间、跨地域、跨行业、跨专业的综合模型 ， 除了采用由多个子信息模型构成的元信息模型 ， 目前没有其它更加合适的建模方法 。
从OPC UA的视角看信息模型
OPC UA的架构由三部分组成（见图3）：底层是有关通信的部分 ， 具体采用哪种通信协议不受限制 ， 每一种具体用例都是所选用通信协议的映射 ， 可以是有线的 ， 也可以是无线的；目前用的最多的是以太网 。 中间部分是OPC UA的元信息模型和对此信息模型的存取 。 最上部分是供应商专用的扩展 ， 也就是配套的信息模型 ， 如机器人配套信息模型、CNC数控机床的配套信息模型、风电机械的配套信息模型 ， 等等 。
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本文插图

图3 OPC UA的架构
OPC UA是一个为实现工业互操作性的框架 ， 其数据模型基于提供具有句法定义的信息 ， 并且可以以任意的通信方法（包括各种现代的工业协议、以太网、移动通信和无线通信）进行通信 。 设备和机械制造商用面向对象的信息描述他们的系统 ， 也定义与IT安全地集成的存取权 。 像机械制造厂商这样的数据提供者可以保有对其数据的控制 ， 并以有目标和可控的方式来分发数据 。 他们不但是大数据的参与者 ， 而且还可以通过对他们数据的分析达到提高效率和性能的目的 ， 从而产生更大的制造和生产利益 。 OPC UA的目标是通过建立一种可在整个自动化系统中使用的公共的信息模型的建模方法 ， 达到无缝互操作性的实现 。 数字化的的实际关键在于数据的含义和描述 ， OPC UA为信息模型的建立提供一种框架和标准 。 现在的实际情况是每个设备和机械的制造商实际上也都提供信息模型 ， 数据和接口也是可以使用的 。 但是如果不同的制造商生产相同的产品 ， 由于没有遵从标准 ， 这些接口和数据就不可能有互操作性 。 反过来 ， 如果他们在协商一致的基础上制定标准信息模型 ， 那么就能提供同样的数据和服务 。 将这些设备集成起来不仅更方便 ， 甚至可以做到即插即用的解决方案 。
这就是OPC基金会及其伙伴一起来联合创建标准的信息模型（配套的规范）的目标 。 表1是若干配套信息模型规范的一览表 。
第一个全球OPC UA机器视觉配套规范AutoID的开发 ， 最早是由VDME提出 ， 近年来发展成为由多国有关机器视觉标准的机构进行国际紧密协作的产物 ， 这些机构包括美国的自动化成像协会AIA、中国机器视觉产业联盟CMVU、欧洲的机器视觉协会EMVA和德国的机械设备制造商联合会VDME ， 以及日本的工业成像协会JIIA 。 像这样一种联合开发OPC UA配套规范的方法可以大大减少在机器视觉信息模型的重叠 ， 在国际上形成协调一致的配套规范 ， 从而达到在世界范围内大大降低实现真正互操作性的壁垒 ， 使最终用户和供应商都能从中获得利益 。


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