数字工厂和自动化资产通用参考模型

　　引言

　　“数字工厂(Digital Factory，DF)”是以工厂全生命周期的相关数据为基础，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。它主要解决产品设计、产品制造、产品销售之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中设计、制造、装配、物流等各个方面的功能，降低从产品设计到产品销售之间的不确定性，缩短产品设计到生产的转化时间，提高产品的可靠性。“数字工厂”是提升我国战略性新兴产业高端装备制造业的关键技术之一。

　　“数字工厂”是数字化企业的一个子集。因此，数字化企业需要与数字工厂的相关过程交换信息，或直接访问数字工厂中的自动化资产及其关系。为了便于这种数据交换，需要建立数字工厂和自动化资产的通用参考模型。

　　1 数字工厂概述

　　《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》制造业领域“数字化和智能化设计制造”优先主题中明确指出“重点研究数字化设计制造集成技术，建立若干行业的产品数字化和智能化设计制造平台。开发面向产品全生命周期的、网络环境下的数字化、智能化创新设计方法及技术，计算机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、制造和管理的集成技术。”近年来，工业界已经意识到把太多的时间和精力浪费在将测量设备的数据从一种形式转换成另一种形式。例如，最终用户需要工作标准、工程数据库或商业数据库的数据几乎完全一致，但是一台仪表的技术数据在制造商处可能以纸质的和电子的两种单独的数据集合存在，因为每一应用都有自己特定的数据储存格式，所以在大多数情况下这些数据无法在制造商和最终用户间自动重用。

　　与技术数据的重用相矛盾的第二个问题是数据集合和元素本身的内容。关于一张技术数据表应该包含什么信息、它怎样被组织或怎样产生结果(例如，特定性能测试的结果是否应被给出)，对此制造商之间很少形成一致。当把这些信息存入数据库时，最终用户将发现总是存在不同和特定的解释，使得重用工作更加难以开展。

　　另外，虽然目前已建立了大量商业和制造企业模型以更好地理解企业的不同方面，并促进企业运营方面的改进;也建立了很多企业控制系统模型来支持生产过程。但是如果希望业务系统、工程工具、以及控制系统(电气、测量和控制系统)之间的产品数据交换能够顺利运行，就需要对它们之间的信息交换和信息应用进行明确的界定。

　　目前国内外过程工厂或制造工厂在设计、运行和维护等各个阶段，大量存在上述由于描述工厂内所布置的自动化资产的信息和数据的不一致而导致的互操作障碍。为了克服这些障碍，为商业、过程、服务和信息数据提供特定的解决方案，就需要建立能涵盖数字工厂和自动化资产所有相关方面的通用参考模型。