图2清晰表达RAMI4.0和物理-数字化架构及递阶关系。把物理实体(包括硬件、软件、工程文件等)通过数字化演化为能在虚拟世界完整表达、通信、推理、判断、决策加工等,让控制信息和业务信息都能实时传递交换和处理,从而使企业中的各类资产都能互联、互操作。根据不同资产的作用,当它们数字化后相互之间的关联,应该按控制要求和业务要求构建它们之间的扁平化的通信递阶关系。
四大类资产变形记
工业4.0基本单元是一个描述信息物理系统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都具备和符合了工业4.0要求的能力。
成为工业4.0基本单元的一个先决条件是: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“管理壳”。
还有一个先决条件是:基本单元的真实对象必须具有通信能力,以及相应的数据和功能。这样,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。
这里有四个工业4.0基本单元的例子。
一个是一整套机械装备作为工业4.0基本单元,这类工业4.0的基本单元是由机械制造厂商来实现的。它可能是一台机床、包装机或3D打印机等。
图3:工业4.0基本单元模型
一类是专门供应厂商提供的关键部件,也可看成是一类工业4.0基本单元,这是由部件制造厂商实现。它们往往可以分开登录,譬如可分别在资产管理系统和维护管理系统中登录。
第三类还可以把一些构成零部件看成是工业4.0基本单元,例如一个端子排:它不但是连通信号的接线,而且在整个机械装备的生命周期中还起着传输数据的作用。这种工业4.0基本单元的实现者往往是电气工程师或技术员。
第四类,也是非常有趣的是,软件也是生产系统中的重要资产,它们也是工业4.0基本单元。例如一个独立的规划或者工具性工程软件,甚至一个功能块库。其实现者可以是软件供应商,也可以是控制器应用程序的编程工程师等。