系统层级坐标轴自下而上共五层,分别为设备层、控制层、车间层、企业层和协同层,其中:
第一层设备层级是感知和执行单元,包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器等,是企业进行生产活动的物质技术基础;
第二层控制层级包括可编程逻辑控制器(PLC)、数据采集与监视控制系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等;
第三层车间层级由控制车间/工厂进行生产的系统所构成,包括制造执行系统(MES)等;
第四层企业层级实现面向企业的经营管理,包括企业资源计划系统(ERP)、产品生命周期管理(PLM)、供应链管理系统(SCM)和客户关系管理系统(CRM)等;
第五层协同层级代表产业链上不同企业通过互联网络共享信息,实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。
智能制造的系统层级体现了装备智能化和管理信息化,以及产业链网络化的趋势。
智能功能坐标轴包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层,其中:
第一层资源要素代表制造资源物理实体,包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体,也包括电力、燃气等能源。此外,人员也可视为资源的一个组成部分。
第二层系统集成是指通过信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂,乃至智能制造系统的集成。
第三层互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。
第四层信息融合是指在系统集成和通信的基础上,利用云计算、大数据等新一代信息技术,在保障信息安全的前提下,实现信息协同共享。
第五层新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。
生命周期坐标轴是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。在智能制造的大趋势下,企业从主要提供产品向提供产品和服务转变,价值链得以延伸。
第二步,将智能制造系统架构映射为五类关键技术标准,与基础共性标准和重点行业标准共同构成智能制造标准体系结构。在深入分析标准化需求的基础上,综合智能制造系统架构各维度逻辑关系,智能制造系统架构中的生命周期维度、系统层级维度和智能功能维度的节点之间相互映射,描绘出了智能制造标准的完整需求,并可以归纳为由关键技术标准、基础共性标准和重点行业标准构成的智能制造标准体系结构来表示,如图2所示。
图2 智能制造标准体系结构