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美德中三国工业互联网标准建设进展

导读: 工业互联网标准化还处于刚刚起步阶段,标准组织大多采取自上而下的设计方法,将工作重点放在了路线战略、参考架构、需求用例、测试床等方面,依据情况再开展其他具体的标准化工作,标准化仍然面临长期的探索研究过程。

   工业互联网是实现智能制造变革的关键共性基础,强调机器、物品、控制系统、信息系统、人之间互联的网络,为智能制造提供信息感知、传输、分析、反馈、控制支撑。工业互联网要实现技术创新、互联互通、系统安全和产业提升均离不开标准化的引领。目前美德中三国对工业互联网都已从最初的概念落地发展到标准建立。

  当前标准化工作已经获得了国内外的普遍重视,包括美国工业互联网联盟(IIC)、德国工业4.0平台、国际电工委员会(IEC)、中国智能制造标准工作组等组织均在积极布局推进。

  美国工业互联网联盟架构和应用并举

  美国工业互联网联盟IIC由GE联合AT&T、思科、IBM和英特尔于2014年3月发起,由对象管理组织(OMG)管理,其中参考架构、测试 床、应用案例是IIC关键工作的抓手。IIC正以参考架构为引领,通过企业自主设立的应用案例组织垂直领域应用探索,支持建立测试床提供验证支撑,并借助 其他标准组织力量,推动工业互联网加快落地。

  1.主导建立并完善参考架构。IIC发布了参考架构V1.0,包括商业视角、使用视角、功能视角和实现视角四个层级,其功能架构确定了商业、运营、信息、应用和控制五大功能领域,以及345系统安全、信息安全、弹性、互操作性、连接性、数据管理、高级数据分析、智能控制、动态组合九大系统特性。在功能架构基础上,IIC进一步确定了由边缘层、平台层和企业层组成的系统架构,以及各层包含的软硬件系统和网络。当前,IIC正致力于参考架构的完善和细化,预计2016年中期将发布参考架构 V2.0。

  2.征集应用案例,建立垂直领域应用案例分类表。目前IIC设有22个应用案例,覆盖先进制造与服务、智能电网、安全等多个领域,牵头单位既有GE、英特尔、富士通这样的巨头,也有一些知名度不广的专业性企业。IIC正在建立垂直领域应用案例分类表,以在参考架构下体系化推进应用。

  3.支持建立测试床,推进检验验证。目前IIC已通过11个测试床项目,涉及高速网络、半自动货车运输和自动驾驶、工厂设备和工具跟踪、预测性维护等。同时智能电网和智慧医疗、开放水平化测试床三个综合性的测试床项目已经启动。IIC拟将测试床作为扩展影响的重要途径,其正考虑在欧洲、日本、中国设立国家分部,以便与国家分部本土产业充分结 合加快推动测试床等建设。

  此外,IIC还积极推进与国际标准化组织的协作。目前已梳理了20多个关联标准化组织并逐步建立联系,后续IIC将直接向这些组织反馈标准化需求,以加快工业互联网标准研制和全球标准化协作。

  德国“工业4.0平台” 顶层规划体系模型

  德国“工业4.0平台”是2013年由德国机械及制造商协会(VDMA)、德国电气电子(ZWEI)和信息技术协会(BITKOM)共同设立,平台确定了规范与标准、安全、研究与创新三大主题。2015年4月,德国经济和能源部、德国教育和研究部共同启动升级版“工业4.0平台”建设,接管由上述三大协会负责的工业4.0平台,并公布了现有平台首期成果。

  1.建立统一的“工业4.0”参考体系模型。

  该参考体系模型分别从功能视角、价值链视角和工业系统视角对工业4.0参考架构进行了详细描述,其本质是从工业角度出发,结合已有工业标准,将以“信息物理生产系统”为核心的智能生产功能映射到全生命周期价值链和全层级工业系统中,突出以数据为驱动的工业智能化图景。

  2.持续深入地对标准化问题进行研究。

  2013年12月发布的《“工业4.0”标准化路线图》,提出有待标准化的12个重点领域,包括体系架构、用例、概念、安全等交叉领域、流程描述、仪器仪 表和控制功能、技术和组织流程、数字化工厂等。2015年4月发布的《工业4.0实施战略》为工业4.0概念提供直观展示的同时,也将需要制定的标准数量 进一步聚焦到网络通信标准、信息数据标准、价值链标准、企业分层标准等。

  ISO探索细分领域标准化体系

  工业互联网标准化主要涉及国际标准化组织ISO中的TC184和ISO/IEC JTC1两个技术委员会。其中TC184为工业自动化领域的核心标准化组织之一,在系统集成等方面影响力较大。目前TC184也在积极跟进工业互联网新的标准化需求,如WG10工作组正在推进服务机器人模块化、人机协同安全等标准制定。

  2014年,ISO/IEC JTC1/SWG3规划特别工作组成立了智能机器专题组,计划从虚拟个人助理、智能顾问和先进的全球工业系统三个领域开展标准化预研。其中,先进的全球工业系统源于“工业4.0”战略,目前主要研究对象包括标准化、参考模型以及复杂系统的管理等内容。

  IEC针对控制领域成立工业4.0战略研究工作组

  IEC/TC65是国际电工委员会(IEC)下属的国际标准化委员会,主要负责制定连续和批量控制领域用于工业过程测量和控制的系统和元件方面的国际标 准,具有较高的国际影响力。为更有效地对接工业4.0的标准化需求,IEC陆续成立了一系列专门工作组,包括IEC/SMB/SG8工业4.0战略研究组和IEC/MSB“未来工厂白皮书项目组等,开展智能制造/工业4.0相关的战略研究、体系构建和技术标准研制,目前尚未有相关成果发布。

  中国智能制造综合标准化体系初成

  为推进我国智能制造标准化工作,2015年2月,在工信部装备司指导下,智能制造综合标准化工作组成立。目前工作组已经形成《智能制造综合标准化体系建设指南(征求意见稿)》,并已在工信部相关司局开始意见征求工作。基于该指南,智能制造标准立项及研制工作也将启动。

  整体上,工业互联网标准化还处于刚刚起步阶段,标准组织大多采取自上而下的设计方法,将工作重点放在了路线战略、参考架构、需求用例、测试床等方面,依据情况再开展其他具体的标准化工作,标准化仍然面临长期的探索研究过程。然而,我们需要看到国际上产业推进态度积极,包括测试床项目等成果迅速扩展,我国应加强与国际对接,加大参与力度,努力掌握主动权和发言权,为我国工业互联网技术、产业发展营造良好的国际环境。

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