专家解密：全面分析德国智慧工厂计划(图)

发布时间：2015-12-25 来源：中国自动化网类型：自动化要闻人浏览

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西门子思科智慧工厂

导读：

“智慧工厂”计划于2005年由欧盟、德国教育与研究部等部门和机构共同发起，参与者包括弗劳恩霍夫研究所以及西门子、博世、FESTO、哈挺、约翰·迪尔、思科等知名企业。“智慧工厂”计划是一个独立的制造演示验证与研究平台，创新的信息和通信技术及其应用在一个现实的工业生产环境中进行测试和开发。

二、智慧工厂的内核——物联工厂

“智慧工厂”的内核其实就是基于物联网的“物联工厂”（FoT）。日常环境的物联网正在转变为工厂环境的“物联工厂”，其概念的内核包括物联网基础技术、结构柔性、内容集成、语义描述、全局标准化参考架构，精益技术和精益信息贯穿其中。物联工厂主要涉及三个方面：架构、信息管理、用户支持。

“物联工厂”核心技术

（一）架构

新智能现场设备的加入以及分散自动化的提升，对减少集成工作的方法提出了需求。以服务为导向的架构（SOA）概念是一个强有力的将功能软件模块与大型IT系统集成的分散式方法，对于自动化技术的软件架构是一个很好的补充，包括机电一体化功能集成和智能现场设备。研究主题包括从商务软件到自动化领域的架构转换、方法、协议和工具，以及工业现场设备中即插即用原则的实现。研究重点有以下两个：通过即插即用技术实现设备集成；自动化中的以服务为导向的架构（SOA-AT）。

——通过即插即用技术实现设备集成。主要关注：物理与软件接口的建模和标准化，提供数据以配置现场设备，面向生产环境的适当即插即用技术的开发与适配。

——自动化中的以服务为导向的架构。主要关注：面向自动化的、基于以服务为导向概念的统一通信模型构建，在自动化中应用SOA-AT的概念和方法开发，面向技术实施的技术评价和评估。

（二）信息管理

在生产环境中互连的设备顺利执行功能以及自主行动的一个必要条件，是对数据和信息环境的清晰表达。自动化“金字塔”的所有层级都产生大量数据和信息，它们都与各自的机器、工厂和设施连接，并且从外部不可见。由于基于生产的数据和信息的语义注释是可视的、依环境提供的，这种环境敏感的自动化增加了柔性以及工厂的效率。研究重点有三个：物联工厂中语义技术的重要性及其使用；通过环境敏感的自动化达到生产环境中柔性的新维度；工厂系统中用于优化工艺的空间环境信息的使用架构。

——物联工厂中语义技术的重要性及其使用。主要关注：在生产环境中识别并处理适当的知识源（知识获取）；产品、工艺和工厂的语义描述；生产中服务的动态定位和自动编排。

——通过环境敏感的自动化达到生产环境中柔性的新维度。主要关注：将环境感知计算原则转移到自动化中；构建统一数据格式和接口，以阐明动态工厂环境以及数据谱系的提取和建立。

——工厂系统中用于优化工艺的空间环境信息的使用架构。主要关注：开发一种数据格式，实现空间环境信息的统一表达；形式描述的知识库构构建，以解释环境信息；实现来自不同环境源信息的集合与语义解释的总体架构。

（三）用户支持

在物联工厂，关注点在人员。未来的技术系统必须使自己适应人的能力，即useware工程（根据人的能力和需求进行技术设计），从信息学到工厂自动化领域的方法和工具都需要基于模型的用户界面。这些模型、方法和工具的应用还包括工厂环境内的机器移动操作和泛在用户支持。研究重点有四个：基于模型的用户界面开发；人机交互图像驱动的用户界面术语适配；与工业现场设备进行基于直观任务的通信；工厂环境中的泛在用户支持。

——基于模型的用户界面开发。主要关注：将基于模型的用户界面开发（MBUID）的原则从信息学到自动化技术的转移；基于模型的连续架构和软件工具链的开发；useware开发过程中的可用性范本形式化与集成。

——人机交互（HCI）图像驱动的用户界面术语适配。主要关注：以用户和任务为中心的用户界面术语生成；环境集成，以表达依赖用户的相关信息；通过模型组成部分再利用减少开发时间。

——与工业现场设备进行基于直观任务的通信。主要关注：现场设备的直观识别；通信接口的自动配置；并行多用户操作的实施；N:M通信链的安全操作。

——工厂环境中的泛在用户支持。主要关注：实践知识转换为形式化知识模型（辅助系统数据库的构建）；开发与建档过程的接合与标准化；基于移动、交互和环境的形式化实践知识提供。