图7 工业价值链参考架构（IVRA）的智能制造单元（SMU）
资产视角向生产组织展示该SMU的资产或财产，包括人员、过程、产品和设备四种类型，这与RAMI4.0模型中的资产基本一致。有些资产还可以在不同SMU之间传输。活动视角涉及该SMU的人员和设备所执行的各种活动，包括“计划、执行、检验、改善、活动”的不断循环。管理视角说明实施的目的，并指出管理要素“质量、成本、交付、环境”之间的关系。IVRA SMU是基于日本管理学的持续改善（Kaizen）概念提出的，SMU的资产和活动都应以控制质量、成本、交期准确率、环境为目标。因此，在每个SMU 中通过操作“人员、过程、产品、设备”资产，重复进行“计划->执行->检验->改善”的生产活动循环，以实现提高“质量、成本、交付、环境”评估指标。
此外，从制造业整体出发，企业实施智能制造具有通用的功能和活动。因此，IVRA还定义了通用功能块（GFB），通过知识/工程流、需求/供应流和企业组织层级三个轴向进行描述，如图8所示。从工程角度出发，知识/工程流包含的设计信息和工程信息，可划分为市场和设计、构造和实现、制造执行、维护和修复、研究和开发五个通用功能。需求/供应流是指由多家企业组成的价值链，涉及将原料转变为最终产品并运送至终端用户的所有活动，包括总体规划、原料采购、制造执行、销售与物流、售后服务。知识/工程流与需求/供应流在制造执行阶段交汇因而具有共同的GFB。更进一步，智能制造通用功能分解到企业的各个垂直层级也形成不同的功能块，自底向上包括设备层、车间层、部门层和企业层。
图8 工业价值链参考架构（IVRA）
SMU的作用是对智能制造的总体（目标、资产和改善活动）进行建模，GFB则是用于描述企业实现智能制造的具体活动及场所。根据企业规模及部门自主性，一个企业可由一个或多个SMU组成。并且，企业不一定实现全部的GFB。一个SMU对应于一个、多个或所有GFB。
IVI提出IVRA的一个主要目的在于分析制造过程中哪里存在问题，并理清提供解决方案的系统范围[9]。因此，IVI在定义IVRA模型的同时，配套实施了一系列步骤，来推动IVRA在智能制造中得以真正应用，如图9所示。首先基于概念化的IVRA统一参考架构模型，定义用户（工厂）生产现场中存在的实际问题，经过AS-IS/TO-BE分析，使用“IVI用例器”工具来形式化描述业务场景，最终指导在工厂中构建实际的制造系统。这种标准化描述的业务场景更容易取得解决方案供应商和制造用户的一致理解。
图9 IVRA在智能制造中的实现与应用
IVI已经按照八大类成立了22个专业的工作组来收集生产现场的各类业务场景，并建立共享经济循环平台Ecosystem，以实现用户实际问题与供应商解决方案的匹配，如图10所示。
图10 IVI共享经济循环平台Ecosystem架构
3.4. 小结
智能制造/工业4.0参考模型的初衷是为了统一认识和梳理标准，但更应该对智能制造的实施提供基本方法与指导。德国RAMI4.0模型可应用于建立数字化工厂各种资源库，并与OPCUA结合实现制造装备/设备与信息系统之间的互联互通和互操作。日本以工业价值链参考架构IVRA为基础构建用于匹配供应商解决方案与用户需求的共享服务平台，及时高效地服务于智能制造。这两个国家将参考模型以数据平台等形式服务于智能制造的应用经验值得我们进行深刻地思考与借鉴。
4、结论与展望
我国在智能制造道路上既要“低头看路，脚踏实地”，补好自动化和信息化的短板，也要“抬头看天，搭好梯子”，用现代技术手段，持续建好公共数据服务平台。在CPS时代，基于我国的制造业现状和发展目标，政策引导方面需要统一认识，发挥制度优势，实现国家资源的有效配置和精准发力；具体实施方面特别需要加强信息建模方法研究，建立制造资源数据平台，积累解决方案及应用案例，优化我国智能制造模型实施技术路线，使我国在CPS落地实践阶段掌握主动权，避免在智能制造进程中受制于人。
参考文献
[1] 沈烈初. 关于智能制造发展战略的八点建议——我对中国工程院《中国智能制造发展战略研究报告》的一些看法. 中国仪器仪表， 2018（2）.
[2] 刘强. 智能制造的昨天、今天和明天. 中国智能制造百人会筹备会， 北京， 2015.
[3] IEC标准化管理局（SMB）系统评估组SEG7任务组3关于智能制造架构和模型的报告（IEC-SEG7Task Team3 Report on Smart Manufacturing Architectures and Models）.
[4] 欧阳劲松. 德国工业4.0参考架构模型与我国智能制造技术体系的思考.
[5] 沈烈初. 关于“中国制造2025”与“德国工业4.0”的思考. 表面工程与再制造， 2015，15(4)：11-13.
[6] IEC/PAS智能制造——工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）.
[7] VDI/VDE/ZVEI（德国）工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）状态报告.
[8] Thereis no Industrie 4.0 without OPC UA，PCControl，2017.01.
[9] IndustrialValue Chain Reference Architecture (IVRA)， Industrial Value Chain Initiative， https：//iv-i.org/wp/en/downloads/.
作者：欧阳劲松 刘丹 杜晓辉
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