構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)知識體系，讀懂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大勢
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)浪潮來襲，你準備好了嗎？
當前，工業(yè)制造系統(tǒng)總體遵循以ISA-95為代表的體系架構，其核心是打通企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)，將訂單或業(yè)務計劃逐層分解為企業(yè)資源計劃、生產(chǎn)計劃、作業(yè)排程乃至具體操作指令，并通過ERP、MES、PLM等一系列軟件系統(tǒng)來支撐企業(yè)經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理乃至執(zhí)行操作等具體環(huán)節(jié)。
這一體系有效驅動了制造業(yè)數(shù)字化和信息化發(fā)展，但伴隨制造業(yè)數(shù)字化轉型的不斷深化，面向更智能、更敏捷、更協(xié)同、更靈活的發(fā)展要求，這一體系也逐漸暴露出一些問題。
未來將走向何方？今天分享兩篇有關ISA-95與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關系文章，以饗讀者。
AII認為，由于平臺尚處于發(fā)展初期，特別是很多制造企業(yè)還擁有大量存量資產(chǎn)，因此平臺在功能上也會經(jīng)歷從疊加模式到融合模式兩個不同的發(fā)展階段。
工業(yè)企業(yè)在建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的過程中，一定會面臨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與傳統(tǒng)ISA-95架構之間的定位問題。
ISA-95是企業(yè)管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成的國際標準，由美國儀表、系統(tǒng)和自動化協(xié)會（The Instrumentation，Systems，Automation Society，ISA）在1995年投票通過，在國際上也被稱為IEC/ISO62264.
ISA-95涵蓋流程制造和離散制造，其目的是利用通用的術語和模型，規(guī)范企業(yè)業(yè)務和工廠生產(chǎn)運營之間的信息流，降低生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間的集成成本和風險，簡化集成操作，同時也鼓勵軟件供應商基于參考模型和框架在其產(chǎn)品中實現(xiàn)標準化。
ISA-95包括5層，從Level 0到Level 4，分別代表了一個生產(chǎn)制造的層次；從工廠車間到企業(yè)管理，每一層都定義了上下層之間的接口規(guī)范。
例如嘗試用MES系統(tǒng)去連接SCADA系統(tǒng)，如果沒有ISA-95標準指導，你會發(fā)現(xiàn)對SCADA的海量數(shù)據(jù)無從下手；而且，大部分數(shù)據(jù)對MES系統(tǒng)來說價值有限，如果全部提取過來，可能會讓MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫崩潰。
Level 0:設備層，包括各種生產(chǎn)設備；
Level 1:傳感層，包括傳感器及PLC；
Level 2:生產(chǎn)過程控制和監(jiān)控層，包括SCADA及各種人機接口程序；
Level 3:生產(chǎn)運營層，包括MES和MOM系統(tǒng)（Manufacturing Operation Management，生產(chǎn)運營管理）；
Level 4:業(yè)務系統(tǒng)層，包括ERP、PLM、SCM等企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)。
大部分制造企業(yè)采用了不同供應商的多個生產(chǎn)執(zhí)行、運營或管理系統(tǒng)，這帶來了集成接口復雜、信息傳遞不暢、維護成本高等問題。實踐證明，ISA-95架構對于管理和控制企業(yè)制造層次結構及其與業(yè)務系統(tǒng)（尤其是ERP）的連接非常有價值。
然而，企業(yè)在開始推進數(shù)字化轉型，需要獲得更廣泛的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程和運營管理的實時洞察時，他們就會發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的ISA-95金字塔架構難以勝任。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）跨層級數(shù)據(jù)傳遞效率差，影響數(shù)據(jù)質量；
（2）各軟件供應商對ISA-95標準的執(zhí)行程度不同，集成接口依然復雜、擴展性差；
（3）IT、OT脫節(jié)，研發(fā)過程與生產(chǎn)運營過程分離，業(yè)務流程碎片化；
（4）生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)分散，無法得到有效利用。
在數(shù)字化時代，企業(yè)數(shù)據(jù)的重心正在從業(yè)務領域（如研發(fā)、制造、服務等）轉移到企業(yè)大數(shù)據(jù)，即廣泛的連接和數(shù)據(jù)訪問。
于是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應運而生，它打破了傳統(tǒng)的ISA-95金字塔架構，用扁平化、網(wǎng)狀架構重新定義了制造集成方式，如圖所示。在這種網(wǎng)狀架構中，所有設備和系統(tǒng)均作為資源節(jié)點接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)是這張網(wǎng)絡的基本元素，企業(yè)業(yè)務在這張網(wǎng)絡中被解耦和重構，再以敏捷、創(chuàng)新的方式支撐前端的工業(yè)APP。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能幫助企業(yè)打通縱向集成，洞悉生產(chǎn)制造各個環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)信息，有效提升工廠的透明度和生產(chǎn)運營效率，從而實現(xiàn)向數(shù)字化、智能化的轉型升級。這里所說的縱向集成就是要解決企業(yè)內部從生產(chǎn)設備、生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)計劃到企業(yè)運營管理之間的數(shù)據(jù)流轉和傳遞問題，即ISA-95制造金字塔中從Level 0到Level 4之間的貫通，我們更多地稱其為IT與OT的融合。
當然，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺并不是要替代傳統(tǒng)的ISA-95架構，而是對其進行補充和擴展，如圖所示。
LSN Research指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將消除傳統(tǒng)系統(tǒng)之間不間斷集成的依賴性，并通過數(shù)字主線貫通任意設備和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)真正的車間到企業(yè)頂層的集成應用。
支撐新舊系統(tǒng)的并存與融合，而非全面的系統(tǒng)改造，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺存在的價值和意義，也是企業(yè)數(shù)字化轉型的基礎。同時，通過IT與OT的融合，有效使用各種數(shù)據(jù)以做出更好的決策，提升IT與OT之間的協(xié)作效率，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要具備的另一種核心能力。
（以上內容摘自由施戰(zhàn)備、秦成、張錦存聯(lián)合編寫的《數(shù)物融合-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重構數(shù)字企業(yè)》一書
數(shù)物融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重構數(shù)字企業(yè)
以下內容摘自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）在2020年4月發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本2.0）》，在這份白皮書中，也提供到工業(yè)制造系統(tǒng)總體遵循以ISA-95的現(xiàn)狀與問題、發(fā)展趨勢等，認為ISA-95“金字塔”體系結構被逐漸打破，但由于平臺尚處于發(fā)展初期，特別是很多制造企業(yè)還擁有大量存量資產(chǎn)，因此平臺在功能上也會經(jīng)歷從疊加模式到融合模式兩個不同的發(fā)展階段。
以下是摘錄內容原文，
現(xiàn)狀與問題
當前，工業(yè)制造系統(tǒng)總體遵循以ISA-95為代表的體系架構，其核心是打通企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)，將訂單或業(yè)務計劃逐層分解為企業(yè)資源計劃、生產(chǎn)計劃、作業(yè)排程乃至具體操作指令，并通過ERP、MES、PLM等一系列軟件系統(tǒng)來支撐企業(yè)經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理乃至執(zhí)行操作等具體環(huán)節(jié)。
這一體系有效驅動了制造業(yè)數(shù)字化和信息化發(fā)展，但伴隨制造業(yè)數(shù)字化轉型的不斷深化，面向更智能、更敏捷、更協(xié)同、更靈活的發(fā)展要求，這一體系也逐漸暴露出一些問題：
一是難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效集成與管理。傳統(tǒng)ERP、MES、CRM等業(yè)務系統(tǒng)都有各自的數(shù)據(jù)管理體系，隨著業(yè)務系統(tǒng)的不斷增加與企業(yè)業(yè)務流程的日趨復雜，各類業(yè)務系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成難度不斷加大，導致信息孤島問題日益凸顯。同時，這些業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能更多針對的是規(guī)模有限且高度結構化的工業(yè)數(shù)據(jù)，面向當前海量多源異構的工業(yè)數(shù)據(jù)缺乏必要的管理與處理能力。
二是數(shù)據(jù)挖掘分析應用能力不足。傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)通常只具備簡單的統(tǒng)計分析能力，無法滿足越來越高的數(shù)據(jù)處理分析要求，需要運用大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術開展數(shù)據(jù)價值深度挖掘，進而驅動信息系統(tǒng)服務能力顯著提升。但是，大數(shù)據(jù)、人工智能技術與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成應用面臨著較高技術門檻和投入成本，客觀上制約了現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析應用能力的提升。
三是無法開展應用靈活創(chuàng)新。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)一般是與后臺服務緊密耦合的重量級應用，當企業(yè)業(yè)務模式發(fā)生變化或者不同業(yè)務之間開展協(xié)同時，往往需要以項目制形式對現(xiàn)有信息系統(tǒng)進行定制化的二次開發(fā)或打通集成，實施周期動輒以月計算，無法快速響應業(yè)務調整需求。而且，由于不同信息系統(tǒng)之間的共性模塊難以實現(xiàn)共享復用，有可能導致應用創(chuàng)新過程中存在“重復造輪子”的現(xiàn)象，也會進一步降低應用創(chuàng)新效率，增加創(chuàng)新成本。
發(fā)展趨勢
伴隨制造業(yè)數(shù)字化轉型的不斷深化與新一代信息技術的加速融入，傳統(tǒng)主要遵循ISA-95的制造體系正迎來一次重大演進變革，具體來說將呈現(xiàn)三方面趨勢：
一是基于平臺的數(shù)據(jù)智能成為整個制造業(yè)智能化的核心驅動。大數(shù)據(jù)、人工智能技術持續(xù)拓展數(shù)據(jù)分析應用的深度和廣度，強化生產(chǎn)過程終的智能分析決策能力，基于數(shù)字孿生所構建的虛實交互閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)實現(xiàn)對物理世界更加精準的預測分析和優(yōu)化控制，最終驅動形成具備自學習、自決策、自使用能力的新型智能化生產(chǎn)方式。
二是平臺化架構成為未來數(shù)字化系統(tǒng)的共性選擇，促使工業(yè)軟件與平臺加速融合?；诮y(tǒng)一平臺載體的數(shù)據(jù)集成管理和智能分析應用破解了信息孤島問題，基于平臺部署應用研發(fā)設計、仿真優(yōu)化、生產(chǎn)管理、運營管理等軟件工具，能夠有效降低企業(yè)數(shù)字化系統(tǒng)的復雜程度和投資成本，并構筑全生產(chǎn)流程打通集成的一體化服務能力，驅動實現(xiàn)更加高效的業(yè)務協(xié)同。
三是基于平臺的應用開放創(chuàng)新。平臺支撐工業(yè)經(jīng)驗知識的軟件化封裝，加速共性業(yè)務組件的沉淀復用，實現(xiàn)低門檻的工業(yè)應用創(chuàng)新，并吸引第三方開發(fā)者構建創(chuàng)新生態(tài)，從而能夠支撐企業(yè)快速適應市場變化和滿足用戶個性化需求，開展商業(yè)模式和業(yè)務形態(tài)的創(chuàng)新探索。
在上述幾方面因素的推動下，未來制造系統(tǒng)將呈現(xiàn)扁平化特征，傳統(tǒng)以ISA-95為代表的“金字塔”體系結構被逐漸打破，ERP、MES、PLM等處于不同層次的管理功能基于平臺實現(xiàn)集成融合應用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將成為未來制造系統(tǒng)的中樞與核心環(huán)節(jié)。借助平臺提供的數(shù)據(jù)流暢傳遞和業(yè)務高效協(xié)同能力，能夠第一時間將生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)反饋到管理系統(tǒng)進行精準決策，也能夠及時將管理決策指令傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場進行執(zhí)行，通過高效、直接的扁平化管理實現(xiàn)制造效率的全面提升。
但由于平臺尚處于發(fā)展初期，特別是很多制造企業(yè)還擁有大量存量資產(chǎn)，因此平臺在功能上也會經(jīng)歷從疊加模式到融合模式兩個不同的發(fā)展階段。
疊加模式，是指平臺獨立于企業(yè)已有數(shù)字化系統(tǒng)之外進行部署并實現(xiàn)集成打通，將平臺強大的數(shù)據(jù)分析和資源集聚優(yōu)化能力疊加至現(xiàn)有系統(tǒng)功能之上，實現(xiàn)業(yè)務能力的智能化改造提升。
融合模式，則是基于平臺實現(xiàn)企業(yè)所有業(yè)務系統(tǒng)的部署運行，充分發(fā)揮平臺工業(yè)數(shù)據(jù)管理、工業(yè)建模分析和工業(yè)應用創(chuàng)新優(yōu)勢，高效靈活地滿足企業(yè)所有智能化需求。
