一般而言按一定規則來描述信息模型，意味著信息模（mó）型（xíng）是（shì）麵向某種集合、某種分類法的（de），例如（rú）OPCUA的信（xìn）息模型和它的配套信息模型，流程自動化設（shè）備的信息模型PA-DIM，等等。可能采取的方法是為了實現互操縱性，先審查各相關規範之間存（cún）在的的相似點，以盡可（kě）能地使重疊的部門最小（xiǎo）化。有的細分行業例如自動識別AutoID行業（yè），其產品的應用（yòng）麵（miàn）涵蓋很大的範圍，從石油自然（rán）氣行（háng）業、流程產業到離散製造業，機器（qì）人（rén）等都會用到自動識別的產品（pǐn），於是AutoID行業所建立的信（xìn）息模型是不是都能夠在其它行業領（lǐng）域應（yīng）用，就演變成為（wéi）如何建立跨領（lǐng）域的信息模型。特別是2015年德國提出產業4.0的前景規劃以及近些年來泛起（qǐ）的產業互聯網大熱以後，一些在前十幾年開發的有關自動化信息模型的尺度開始（shǐ）有了用武之地。假如PLC中裝載了某種機械裝置能充分理解的信息模型（xíng），同時用尺度化的數據和通（tōng）過尺度化的軟件接口直接而快速地與外界（jiè）（HMI、MES等等）溝通，這將大大減少工程量。它由標識（shí）部（bù）門、若幹子模型（信息模（mó）型）構成（chéng）。 

成為產業4.0基（jī）本單元有2個先決前提：1）它必需在整個生命周期（qī）內（nèi）采集所有相關數（shù）據，存放在有該基本單元所承載的具有信息安全的電子容器內，並由它把（bǎ）這些數據提供應企業介入價值鏈的過程。由（yóu）此可（kě）見，海內目前似乎還沒有開發信息模（mó）型的泥土和（hé）念頭，還處於懵懵然的狀（zhuàng）態。而（ér）子模型又包括其標識、技術數據、運行數據和（hé）文檔等部門。在寫這（zhè）篇文章中我采用了他的見解和基本描述。 

因為製造過程的複雜性，同一的信息模型還難（nán）以實現，因此製造過程的信息模型是（shì）分層次的。 

對資產治理（lǐ）殼結構的要求是：1）必需（xū）知足所有的產業類型：製造（zào）產業、流程產業和混合（同時（shí）存在製造和流程）出產；2）價值鏈涵蓋物流、采購、出產、產品回收處理和服務；3）增值網絡包括合作夥伴和包羅萬象的介入者（zhě）；4）信息安全（按可托性、完整性、可用性要（yào）求）；5）在RAMI4.0 Layer維度服務於各個層級；6）在RAMI4.0的IEC2890維（wéi）度運用於要求、概念、設計（jì）、調試、運行、進級；7）在RAMI4.0的Hierarchy Layers維度服務於所定義的層級跨度。同時，信息模（mó）型有良多子領域分支，好比PLCOpen實在是（shì）一種主要用於描述控製邏輯編（biān）程的（de）領域模型；AutomationML用於描述製造工藝流程布局、幾何結構、機械運（yùn）動學和運動規劃，也就是對出產係統描述建模的領域模型；FDI用於描述現（xiàn）場總線協議解析（xī）相關的模型。 

為了弄清信息模型的概念、含義和應（yīng）用，上網搜索了很長時間，也沒有發現真正把信息模（mó）型的概念闡（chǎn）述得清晰的資料，倒是上海產業自動化儀表研究院（yuàn）的原總工範鎧，在十多年前為中國自動化學會儀（yí）表裝置專（zhuān）委會舉辦的一次學術會議寫<b>產業級3d打印機機器</b>的論文《企業自動化（huà）信息模型（xíng）》中，用了一定篇幅討論了信息模（mó）型的概念，我認為是把題目（mù）講明白了。從這個角度看（kàn），信息模型是對係統進行工（gōng）程化組態（tài）的樞紐，原因在於：信息模型的數據表述形式可用圖形化加以表達和配置，好比（bǐ）PLC/Matlab的功能塊，SCADA/PLC的組態界麵；而且信息模型的數據格局可被PLC Runtime裏的軟件加載並解析，從而將用戶的工程配置，轉化為詳細的機器指令。針對（duì）不（bú）同領域有很多LoPs尺度（dù），在過程自動化（huà）領（lǐng）域是IEC 61987。表1是若幹配（pèi）套（tào）信息（xī）模型（xíng）規（guī）範的一覽表。還有ISO、IEC正在構建的LoPs（ Lists of properties ）。 

本文初稿（gǎo）曾征求一些關注製造係統信息模型的海內（nèi）同行的意見，在修訂過程中采納他們有益的見解（jiě），作者謹在此向範鎧、丁研、戴文斌、陳冰等先生（shēng）表示（shì）感謝（xiè）。與德國、美國對信息模型所投入的精力和所取得的進展比擬較（jiào），就知道人家貫徹產業數字化轉型是以（yǐ）實就實，盡管要（yào）真正獲得廣泛（fàn）應用也（yě）許還要很多年以後，但是事關百年大計至少是幾十年大計（jì）的題目，就必（bì）需從現（xiàn）在做起，依賴積累和漸進方可（kě）達成。 

信息模型是（shì）產業企業實現數字化轉型的基礎

表（biǎo）1  若幹OPC UA配套信息模型（xíng）規範一覽表（biǎo）

在一個產業（yè）信息（xī）物理係統CPS中，物理過（guò）程和信息過程相互對應又相互作用。這樣的目的是防止每一個配（pèi）套信息模型工作組自行定義具有（yǒu）相同應用的數據類型。設備（bèi）和機械製造商用麵向對象的（de）信息（xī）描述（shù）他們的（de）係統，也定義與IT安全地集成的存取權。為此需要一個更嚴密（mì）的定義。這些子領域（yù）模型彼此割裂，需（xū）要有一種能將它們集成（chéng），<b>模（mó）具廠安全留意事項</b>並拚（pīn）接在一起的模型（xíng），這（zhè）也是運用OPC UA的信息模型方法，采用分層次的手段，解決（jué）為複雜對象（xiàng）建立信息模型的一種有效途徑。 

從OPC UA的（de）視角看信息（xī）模型（xíng）

綜上所述可見，資產治理殼是能夠（gòu）全麵涵蓋出產係統、機械裝備、構成出產係（xì）統（tǒng）和機械裝備到的各（gè）類部件和模塊的的信息（xī）容器，這些信息（xī）需（xū）要反映從（cóng）設計、製造、運行等各個階段的技術數據和狀態，還（hái）需要通（tōng）過網絡化（huà）的手（shǒu）段與係統（tǒng）中的其它治理殼形成（chéng）互操縱。由不同（tóng）的公司製造的OT設備，隻要相應建立一個符合（hé）產業4.0要求的資（zī）產治理殼，將在其全生命周期的各個階段都可以通過基礎架構服務（IaaS）、平台架構服（fú）務（PaaS）和軟件服務（SaaS）形成跨公司設備的互操縱機能力。 

圖2  產（chǎn）業4.0實現跨公司OT設備互（hù）操縱性的方法

圖2是今年德國產業4.0路（lù）線圖發布的（de）一張係統（tǒng）圖，闡（chǎn）述具有資產治理殼的產業4.0基本單元（I4.0-Component with AAS）是實現跨公司OT設備的互操縱性基礎。 --<b>產業設計作品集模（mó）板</b>- THE END ---

顯然，個別的信息模型沒有應用價值，而係統的、事（shì）關全局的信息模型的頂層設計和實施需（xū）要政府主管（guǎn）部分引導，行業協會、尺度化組織建（jiàn）立規則和規範，但是這些好像並沒有引起足夠的正視，更遑論提到他們的議（yì）事（shì）日（rì）程。實際（jì）上治理殼是連（lián）接產業4.0與資產的接口，是存（cún）放資產的所有（yǒu）數據（jù）與信息的（de）存貯（zhù）器，它同時仍是作為產（chǎn）業4.0尺度化（huà）的通訊網絡的接口，它具有把無源的資產（如軟件、文檔）集成到（dào）產業4.0的網絡的能力，它還能夠用來把現有的設備進級遷（qiān）移至產業4.0的大環境中（zhōng）。 

在自動化領域中建立的模型至少要知足能觀性和能控性。實在，從一定的意義上講，機理模型和數據模型的（de）獲取和部署都有賴於信息（xī）模型，信息模型借助“量綱”的作用，假如數據沒有量綱，這（zhè）些數據的使用範圍受到很大限（xiàn）製。在現代的出產製造大（dà）環境（jìng）中，構建大規模的分工和協同體係其必備的前提是產品的模塊化（huà）和尺度化，確（què）保各出產環節的順暢運轉是（shì）體現產品模（mó）塊化和尺度化的屬性——互操縱（zòng）性。像機械製造廠商這樣的（de）數據提供者可以保有對其數據的控製，並以有目標和可控的方式來分發數據。為了解決這一類跨領域（yù）的信息模型的複雜建模，在OPC基金會（huì）內部建立了一個跨領域協調組。從能觀性講，建模規則所涉及（jí）到的（de）屬性必需是可以獲得的；從能控性講，建模所用（yòng）到的規則、屬（shǔ）性必需是（shì）有限（xiàn）的，與（yǔ）應用水平相（xiàng）稱。 

信息模型的基本概念

為什麽說信息模型是產業數字化（huà）轉型的一個樞紐基礎？又為（wéi）什麽在海內討論產業數字化轉型很少（shǎo）有人提（tí）及信息模型（xíng）呢？這是（shì）本（běn）文著重探討的兩個題目。在產業4.0基本單元的（de）模型中<b>模具車（chē）間治理流（liú）程</b>，這個電子容器稱之為“資產治理殼”，簡稱治理殼。在（zài）出產環境（jìng）中，從出（chū）產係統和機械裝備到裝備中的各（gè）類模（mó）塊，隻要知足了上述這些特性，無論是硬件基本單元（yuán）仍是軟件基本單元，無論是具有智能特性（xìng）的仍是沒有智能特性，都具備和符合（hé）產業4.0要求的能力。還有像資產治（zhì）理、能源治理、固件進級等等都（dōu）是跨行業跨領域的應用。因為信（xìn）息的采集、儲（chǔ）存、傳輸（shū）和處理都要占用資源，過量的信息將會導致資源的鋪張，甚至（zhì）導致係統的失敗。第三層（céng）是製造車間流程的治（zhì）理和調度（dù）模型。假如www.17C.com但願跟著信息技（jì）術的發（fā）展能夠充分利用它們與IT領域交互，能（néng）夠（gòu）讓由信（xìn）息（xī）、物理實體融（róng）合構成的CPS真（zhēn）正施展作用，就必需為所有（yǒu）產業技術和產品建立信息模型，否則談什麽數字化轉型、數（shù）字孿生體純粹（cuì）就是空口說，根本無法落地生根。最（zuì）上部門是供給商專（zhuān）用的擴展，也就是配套（tào）的信息模型，如機器人配套信息模型、CNC數控機床的配（pèi）套信息模型、風電機械的配套信息模型，等等。對統一個事（shì）物可（kě）以有多種不同的方式或規則建立信息（xī）模型，也就是說建立信息模（mó）型的方法存在一定的任意性，但我（wǒ）們追求的是用普遍接受的方法，也就是符合尺度的方法來建立信息模型（xíng），否則（zé）達不到（dào）通過建立信息模型來有效交換信息和數據、實現可互操縱的（de）目標。第一層是製造對象、製造工具的描（miáo）述（shù）模型，例如：機械製圖、電路圖、以及自動化（huà）裝備的描述語（yǔ）言EDDL、FDT、FDI、OPC <b>產業三（sān）維設計（jì）軟件</b>UA等。可（kě）惜這篇（piān）論文一（yī）直沒有正式（shì）在專業媒體上發表（biǎo）過。 

第（dì）一個（gè）全球OPC UA機器視覺（jiào）配套規（guī）範AutoID的開發，最早是（shì）由VDME提出，近年來發展成為由多國（guó）有關機器視覺尺度的機（jī）構進行（háng）國際緊密協作的產物，這些機構包括美國的自動（dòng）化成像協會AIA、中國機器視覺工業同盟CMVU、歐洲的機器視覺協會EMVA和德國的機械設備製造商聯合會VDME，以（yǐ）及日本的產業（yè）成像協會JIIA。例如樂譜（pǔ）、拳譜都是客觀主體的（de）行（háng）為，也可以視為信息模型，由此可見信息模（mó）型自古就存在，隻是現在顯得更為重要了，由於信息模型為信息的交換和數據的交換提供了有效率的基礎。這樣，在出產環境中的硬件單（dān）元（yuán）和軟件單元之間（jiān）都（dōu）能進行符合產業4.0要求的通（tōng）訊。 

圖1  資產治理殼元信息模型的結構

之所以在頂層設計（jì）中要專門嚴密設計資產（chǎn）治理殼作為樞紐的基礎環節，基於（yú）以下因素：資產治理殼（ké）是產業4.0對應其物理實體的數字孿生體的實現；它賦予OT設（shè）備具有跨公司的互操縱性（xìng）；不（bú）論是智能產（chǎn）品仍長短智能產品，都可以利用資產治理殼（ké）；它籠蓋了（le）產品、設備、機械裝（zhuāng）置及其配套設備的全生命周期；它還賦予價值鏈集（jí）成的能力；同時仍是自主係統和人工智（zhì）能AI的數字基礎。鑒於模型含有規範、典範的意思，所（suǒ）以定義：信（xìn）息（xī）模型是用一組（zǔ）簡化的信（xìn）息，按一定規則對（duì）事物（wù）所做的抽象描述。海（hǎi）內主導建模的學術界主要（yào）關注機理建模和數據建模，不關注信息模型的建立（lì）；而企業（yè）建模以（yǐ）解決詳細題目（mù）為主，基本不會對事關企業（yè）出產係統的一攬子（zǐ）建模解決方案的頂層設計投入精（jīng）力。同時www.17C.com還應該留意（yì）到，用於描述事物的信息（xī）量越大（dà），這個事物就會被描述得越細（xì）致越真實；但（dàn）采用了（le）不當信息，或者信息過多卻未被利用，那麽這些（xiē）無用信息隻能被視為“噪聲”。 

為了推廣信息模型的應（yīng）用，德國已經在著手開發信息模型運用服務的軟件包，例如菲尼克斯公司下屬的軟件公司（即以原來以基於IEC 61131-3的PLC工程平台MultiProg稱著的（de）KW公司為主要班底），就正在開發測試命名為“資（zī）產治理殼軟件包的探索者”AASX Package <b>產業模具鐵氟龍（lóng）塗（tú）料配方</b>Explorer。 

這就是OPC基金會及其夥伴一起來聯合創建尺度（dù）的（de）信息（xī）模型（配套的規範）的目標。 

可以（yǐ）肯定地說智（zhì）能設備和裝置應該同時支持多個配套的信息模型，例如智能型注塑機除了支持專（zhuān）門的注（zhù）塑機的（de）功能性信息模型，還要支持能源數（shù）據（jù）的信息模型，支持與MES係（xì）統接口的信息模型。而真正實現互操縱性的條件是按（àn）尺度化的方式建（jiàn）立各相關環節符合尺度的信息模型（xíng）。為了將資產完整地融入（rù）IT的（de）領（lǐng）域（yù），產業4.0的解決方案要求構成資產的方方麵麵都要加以連接，其中包括機械設備及其部件，所供給（gěi）的材料、零件配件和產品，各種技術文檔（dàng）如圖紙、接線圖，合同，訂單（dān）等。 

產業4.0基本單元（Industry4.0 Components）是描述信（xìn）息物理係統CPS具體特（tè）性的模型。 

由此www.17C.com可以得（dé）出以下判定：跟著產（chǎn）業企業數字化轉型的啟動和開（kāi）展（zhǎn），應該充分熟悉信息模（mó）型是產（chǎn）業企業實現數字化轉型的基礎環節，給予足夠的正視。 

圖3  OPC UA的（de）架構

OPC UA的架構（gòu）由三部門組（zǔ）成（見圖3）：底層是有關通訊的部門，詳細采用哪種通訊協<b>產業機器人模（mó）型的選擇和導入步驟</b> 議不受限製，每（měi）一種詳細用例都是所選用通訊協議的映射（shè），可以（yǐ）是有線的，也可以是無線的；目前用的最多的是以太網。 

彭瑜:上海產（chǎn）業自動化儀表研究院，PLCopen中國組（zǔ）織

來源:知識自動化（huà）   作者:彭瑜  授權發布

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從產業4.0基本（běn）單（dān）元資產治理殼的視角看信（xìn）息模型

另外，信息模型不僅僅是對出產對象（xiàng）的描述，更樞紐的是要在工程化的實施（shī）中轉換為可執行的行為。 

在網絡化（huà）的出產中所有的出產環節和介入者，從設計、製造、集成到（dào）使用運營各個階段，一直處（chù）在一（yī）種動態的開（kāi）放生態係統之中，這種在分布式結構中進行大規模複雜的協同，其基礎就是（shì）需要實現（xiàn）相（xiàng）互之間<b>產業軟件開發技術專業</b>無縫地交換信息和知識，或者說隻有實現互操（cāo）縱才能達到高效率地交換信息（xī）和知識。 

曾有（yǒu）人對模型下過一個廣義的定義（yì）：模型是（shì）為一定目的對部門現實世界而做的抽象簡化描述。 

並（bìng）非對事物的任意描述都可以是信息模（mó）型。 

還有一個跨領域的信息模型題目。但是假如不同的製（zhì）造（zào）商出產相同的產品，因為沒有遵從尺度，這些接口（kǒu）和數據就不可能有互操縱性。現在（zài）的實際情況是每個設備和（hé）機械的（de）製造商實際上也都提供信息模型，數據（jù）和接口也（yě）是可以使（shǐ）用（yòng）的。這樣一種複雜（zá）的跨時間、跨地域、跨行業、跨專業的綜（zōng）合模型，除了采用由多個子信息模型（xíng）構（gòu）成的元信息模型，目前沒有其它（tā）更加合適的建（jiàn）模方法。反過來，假如他們在協商一致的（de）基礎上製定尺度信（xìn）息模型（xíng），那麽就能提供同樣（yàng）的數（shù）據和服務。用數學方程描述的是數學模型，用一組抽象（xiàng）信息描述事物（wù）就是信（xìn）息模型。這個定義有三個要點，即1）描述（shù）的方式是“信息”；2）按一定規則進行描述；3）所做的描述必需是“抽象”的。 

OPC UA是一個為實現產業互操縱性的框架，其數據模型基於提供具有句法定（dìng）義（yì）的信（xìn）息，並且可以以任意的通訊方（fāng）法（包括各種現代的產（chǎn）業協議、以太網、移動通訊和無線通（tōng）訊（xùn））進行通訊。 

不（bú）外，假如對海內的相關情（qíng）況進（jìn）行了解和分析，你會發現在熱議數字孿生的時候人們（men）隻談機理模型（xíng）和數據模（mó）型，不管是（shì）學術界仍是（shì）產業（yè）界對信息模型是何物，有（yǒu）什麽用處，更不要說在哪（nǎ）裏用，好像沒有提到日程上來，使（shǐ）人感覺在產（chǎn）業發（fā）達國家討論（lùn）並積極開發信息模型這個產業（yè）數字化轉型的熱門，在海內卻（què）被打（dǎ）入（rù）冷宮，棄之不用或棄之不提。將這些設備集成起來不（bú）僅更利便，甚至（zhì）可以做到即插即用的解決（jué）方案。然後考慮（lǜ）將涉及全局的數（shù）據轉移到較高層級的可供（gòng）通常運用的數據倉庫。數字化的的實際（jì）樞紐在於數據的含義（yì）和描述，OPC UA為信（xìn）息模型的建立提供一種框架和尺度。這對於（yú）智能製造和實現產業4.0都具有重大意義。實在，在機理建（jiàn）模和數據建（jiàn）模之外，還有（yǒu）功能性/組合建模（functional/compositional modeling），信息（xī）模型就屬於這一類建模（mó）。 

信息模型之所以成為自動化（huà）領域的研（yán）究重點，是由於離開了信息模型和數學模型，計算機無法對信（xìn）息模型所表達的（de）對象進（jìn）行處理，網（wǎng）絡也難以有效的施展作用。 OPC UA的目標是（shì）通過建立一種可在整個（gè）自動化係統中使用的公共的（de）信息模（mó）型的建模方法，達到無縫互操縱性的實現。像這樣一種聯合開發OPC UA配套規（guī）範的方法可以大大減少在機器<b>產業軟件概念股</b>視覺信息模型（xíng）的重疊，在國際上形成（chéng）協調（diào）一（yī）致的配（pèi）套規範，從而達到在世界範圍內大大降（jiàng）低實現真正（zhèng）互操縱性的壁壘，使終極用戶和供給商都能從（cóng）中獲得利益。 

資產（chǎn）治理殼實際上是按一定規（guī）則構成的元（yuán）信息模型（見圖1）。 CPS是一種（zhǒng）在出產環境中（zhōng）的真什物理對象，通過（guò）與其虛擬對象和過程進行聯網通訊的係統。例如（rú）“能效”子模型就有節能模型、累計的節能數目、潛伏的節能（néng）百分比等。中間（jiān）部門是OPC UA的元信息模型和對此（cǐ）信息模型的存取。他（tā）們（men）不但是（shì）大數據的介入者，而且還可以通過對他們數據的分析達（dá）到（dào）進步效率和機能的目的，從而產生更大的製造和出產利益。這個跨領域協調組的工作正在開展，能（néng）否見效仍是（shì）一個（gè）挑戰，有待於在未來的實踐中檢修。過去多年（nián）來積累了很多成熟的經濟的技術和產品，例如眾多的自動（dòng）化儀表、伺服電（diàn）機及其驅動係統、PLC及其內裝的應用程序等等，都有可能在更大更（gèng）廣泛的係統中作為（wéi）一個部件（基本單元）來處（chù）理。 2）基本單元的（de）物理對象必需具（jù）有通訊能力，以及相（xiàng）應的數據和功能。例如：各種出產線、AGV車操縱和<b>模（mó）具企業標語</b> 調度，以及各部門同步協調（diào）的模型和語言。第二層（céng）是製造機器或（huò）過程（chéng）的操縱描述語言（yán），例（lì）如：IEC 61804 FB、IEC 61499 FB、IEC 61131-3，以及各種操縱數控機床、機器人等（děng）專用模型工具。 

資產構成產業4.0基本單元（物理的/非物理的）的實體部門，治理殼構成產業（yè）4.0基本單（dān）元（yuán）的虛擬部門，產業4.0的通訊將各種基本單元加以連接。這裏，事物包括現實世界的客（kè）觀對象，也包括對客觀主體的行為建立信息模型。這兩類事物自（zì）然具有異構特性，為了彼此整合就需要一個合適的中間環（huán）節，選擇信息模型作為這個環節實現互操縱性，既符合邏輯推理，又有實證支（zhī）持。可以預見，今後類似這些行業專用的（de）信息模（mó）型和多種行（háng）業都可通用的（de）信息模型都能開發出來，其重（chóng）要性和可用性將會迅速增長。