工业物联网和大数据正在逐渐升温

【编者按】完善的智慧工厂不可能一蹴而就，而是一个渐进发展的过程，最早实现的一定是基于目前的基础而又朝着这个方向发展的初始阶段。那么，什么是智慧工厂的支撑技术？生产制造过程又如何采用联网嵌入式系统？

2012年德国政府制定并大力推行工业4.0，强调工业4.0的特征是工业2012年德国政府制定并大力推行工业4.0，强调工业4.0的特征是工业自动化自动化和信息的紧密结合，是建立在物理信息系统（即“CyberPhysicalSystem”，简称“CPS”）的基础之上的，这就为智慧工厂的实现指明了一条具有现实可行性的途径。德国专家和教授基于制造立国和制造强国的理念，把CPS运用于生产制造，提出了CPPS，即信息物理生产系统，智慧工厂就是以CPPS为模型进行构建的。

然而完善的智慧工厂不可能一蹴而就，而是一个渐进发展的过程，最早实现的一定是基于目前的基础而又朝着这个方向发展的初始阶段。那么，什么是智慧工厂的支撑技术？生产制造过程又如何采用联网嵌入式系统？

技术引领发展

工业4.0的目标是生产制造系统的数字化和虚拟化、将虚拟工厂与实际的对象结合起来、全面的点对点的信息通信、自配置和自矫正的适应能力以及使机器能集成人的作用。西门子工业领域首席执行官鲁思沃教授于2014年7月10日在北京的演讲中指出，工业4.0的三大支柱是MES、虚拟与现实的结合和CPS，这也是智慧工厂的支撑技术。作为智慧工厂三大支撑技术之一的CPS，由美国科学家于2006年提出，则相当于物联网的另一种表述。与物联网相比，CPS最显著的特点是强调物理过程与信息间的反馈。

智慧工厂要实现，最关键的是工业制造技术和工业自动化技术，这是实现智慧工厂的必要条件。在智慧工厂的三大支撑技术中，MES的作用更加重要。近20年来，MES系统结构大致经历了四个阶段的演进。第一代MES功能比较单一，按工业特定要求的应用；第二代MES则集合了多种应用软件；第三代MES又纳入了运营管理平台OMP；而第四代MES将是基于知识、基于优化、基于指标、基于数据、基于约束的，且具有实时、敏捷、柔性和可组态等特性。MES的发展趋势是对各种软件更加高效的整合，这也是MES所面临的新挑战。

当前，制造厂的生产需求超过传统MES的应用。由于各种工厂IT软件的运行环境对应了多种不同的数据模型、循环周期以及定义，我们很难对这些实质上针对同一生产运营过程、却又分散得出的相关生产数据进行汇总及分析，从而做出有助于提高效率的决策。首先一种高效的平台应该首先能够对企业决策提供可视性支持；其次，能够涵盖生产商所需的所有功能，并且将生产的方方面面统一起来，包括价值链、生产周期以及价值周期；最后，能够将单个或多个系统纳入商业流程中，优化生产线，实现公司目标。

智慧工厂急需开发的关键技术主要有以下六个方面：第一，渗透在生产制造和管理各个环节的IT技术及其集成，包括工业物联网实践技术、分布式云计算的工业实现、基于Web2.0的工业互联网技术、物理信息融合系统的工业实践；第二，垂直集成和横向集成的工业信息技术，包括基于互联互操作的设备集成工业以太网整合技术、机器与机器之间的通信（M2M）、基于统一架构（OPCUA）的垂直集成语义互操作性的实现技术等；第三，软件技术，包括面向分布式自动化的各类高效可靠的模块化软件开发平台、应用于分布式自动化中的SOA和多智能体系统的软件技术等；第四，机电功能模块的设计、开发和实践；第五，下一代工业辅助系统技术和标准化技术，包括基于增强实境技术的先进工业辅助系统、机器人和操作员协同等；第六，标准化技术。

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