中德美智能制造技术体系的共性需求

过去几年里，以中德美为代表的大国均颁发了制造强国战略，且这些制造业发展大国在战略制定时有一定的共性，表达了共同的诉求：围绕客户为中心，重塑行业边界及产业结构，借助新技术体系，实现价值链生产活动的转型升级，交付智能互联产品，占领价值链高端。

2015年，中国提出了“中国制造2025”战略规划，推进制造强国建设。作为实施《中国制造2025》的主攻方向，智能制造是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的战略举措，更是我国制造业紧跟世界发展趋势、实现转型升级的关键所在。同年底，工信部和国家标准化管理委员会联合发布了《国家智能制造标准体系建设指南》。

图1 中国智能制造标准体系参考模型

“建设指南”明确了建设智能制造标准体系的总体要求、建设思路、建设内容和组织实施方式，从生命周期、系统层级、智能功能等3个维度建立了智能制造标准体系参考模型，并由此提出了智能制造标准体系框架。框架包括“基础”、“安全”、“管理”、“检测评价”、“可靠性”等5类基础共性标准和“智能装备”、“智能工厂”、“智能服务”、“工业软件和大数据”、“工业互联网”等5类关键技术标准以及在不同行业的应用标准。

再来看美国关于智能制造标准的定义。2014年3月，美国五家公司联手组建了工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium，简称IIC)，2015年6月，IIC发布工业互联网参考架构IIRA(Industrial Internet Reference Architeture)，该文件定义了工业互联网系统的各要素，以及为要素之间的相互关系提供了通用语言。美国对智能制造的定义，是基于最新的信息和通信技术，结合早期多个先进的制造模式或者制造范式来构建的一个先进制造业的体系。值得一提的是，原来所提出的制造模式都是基于当时使用技术的条件，基于某个特定目的提出的概念。现在的智能制造相当于融合了这些相关的能力和制造模式，由相关的技术再结合当前最新的技术形成重新构建智能制造的体系。

图2 美国智能制造体系

简而言之，美国智能制造的技术体系主要包括资源集成、信息处理、服务构建，以此为基础重塑业务生态体系。

德国的智能制造体系，实际上是基于工业4.0参考架构模型RAMI4.0。工业4.0参考架构模型RAMI4.0共分成三个维度：一是企业的纵向维度，从产品、现场设备到控制设备到工位、到工作中心、到企业再到互联的企业；第二个维度，从产品全生命周期或者价值链的维度，从研发到生产到客户服务；第三个维度则基于实现层面，包括资源层、集成层、通信层和信息处理、功能和业务。在业务体系中，德国定义了技术全生命周期的维度。

图3 德国智能制造体系

简而言之，德国智能制造的技术体系主要包括CPS集成、通讯、信息处理、服务封装、 APP，以此为基础重塑业务体系。

中国工信部发布的智能制造标准体系框架中，主要从生命周期、系统层级、智能功能等3个维度建立了智能制造标准体系参考模型。这和德国工业4.0参考架构模型类似，也分成三个维度：一个维度是系统层级，类似德国工业4.0里面的垂直层级，包括设备、控制、车间、企业和协同层次；生命周期维度包括设计、生产、物流、销售和服务等环节；智能功能维度则涵盖资源要素、系统集成、互联互通、信息融合、新兴业态等。

总体而言，中德美三个国家对智能制造体系的理解有一定的共性：

第一点共性包括两个层次的互联，一个是异构设备的互联，二是信息技术和运营技术(IT/OT)的互联互通；第二点共性是都需要对Information进行数据采集、转换、存储、分析；第三点共性基于功能层面，均可以面向服务架构的实现和封装，同时服务可以部署到云端；第四点共性在于业务应用环节，都可以通过APP进行构建，快速构建相应的APP来重塑全生命周期价值链的活动，未来的ERP/PDM均成为智能制造体系中的应用。