由（yóu）此（cǐ）可見（jiàn），海內目前似乎還沒有開發信息模（mó）型的泥土（tǔ）和念頭，還處於懵懵然的（de）狀態。過去多年來積累了很多成熟的經濟的技術和產品，例如眾多的自動化儀表、伺服電機及其驅動係（xì）統、PLC及其內裝的應用程序等等（děng），都有可能在更大更廣泛的係統中作為一個部件（基本單元）來處理。為了將資產完整地融入IT的領域，產業4.0的解決方案要求構（gòu）成資產的方方麵麵都要（yào）加以連接，其中包括機械設備及（jí）其部件，所供給（gěi）的（de）材料、零件配件和產（chǎn）品，各種技術文檔如圖紙、接線圖，合同，訂單等。同時，信息模型有良多子領域分支，好（hǎo）比PLCOpen實（shí）在是一種主要用於描述控製邏輯編程的領域（yù）模型；AutomationML用於描述（shù）製造工藝（yì）流（liú）程（chéng）布局、幾何結構、機械運動學和（hé）運動規劃，也就是對（duì）出產係（xì）統描述建模的領（lǐng）域模型；FDI用於（yú）描（miáo）述現場總線協（xié）議解析相關的模型。這樣的目（mù）的是防止每一個（gè）配套信息模型工作組自行定義具有（yǒu）相同應用的數據（jù）類型。 

這就是（shì）OPC基金會及其夥伴一起來聯（lián）合（hé）創建尺度的信息模型（配套的規範）的（de）目標。但是（shì）假如不同的製造商出產相同的產品，因為沒有遵從尺度（dù），這些接口和數據就不可（kě）能（néng）有互操縱性。 

由（yóu）此www.17C.com可以得出以下判定：跟（gēn）著產業企（qǐ）業數字化轉型的（de）啟動和開展（zhǎn），應該充分熟悉信息模型是產業企業實（shí）現數字化轉（zhuǎn）型的基礎環節，給予足夠的正（zhèng）視。 

資（zī）產構成（chéng）產業4.0基（jī）本單元（物（wù）理的（de）/非物理的）的實體部門，治理殼構成產業4.0基本單元的虛（xū）擬部門（mén），產業4.0的通訊將各種基本單元加以連接（jiē）。 

OPC UA是一個為實現產業互操縱性的（de）框架，其數據模型基於提供（gòng）具有句法定義的信（xìn）息，並且可以（yǐ）以任意的通訊（xùn）方（fāng）法（包括各（gè）種現代的產業協議、以太網、移動通訊（xùn）和（hé）無線通訊（xùn））進行通訊。還有ISO、IEC正在構建的LoPs（ Lists of properties ）。在現代的（de）出（chū）產（chǎn）製（zhì）造大環境中，構建大規模（mó）的分工和協同體係其必備的前提是產品的模塊化和尺度化，確保各出產環節的順（shùn）暢（chàng）運轉是體（tǐ）現（xiàn）產品模塊化和（hé）尺度化<b>工地（dì）模板尺寸一般是多少</b>的屬（shǔ）性——互操縱性。極具活力的（de）灰度立異，是工廠與外部交互所（suǒ）發生的立異，這是中國製造的（de）一條躍遷之路。 

成為產業4.0基本單元有2個先（xiān）決（jué）前提：1）它必需在整個生命周期內采集所有相（xiàng）關數據，存放在有該基（jī）本單元所承載的具有（yǒu）信息安全的電子容器內，並由它把這些數據提供應企業介入價值鏈的過程。還有像資產治理、能源治理、固件進級等等都是（shì）跨行業跨領（lǐng）域的應用。一般而言按一定規則（zé）來描述信息模型（xíng），意味（wèi）著信息模型是麵向某種集合、某種分類法的，例如OPCUA的信（xìn）息（xī）模型和它的（de）配套信息模型，流程自動化設備的信息模（mó）型PA-DIM，等等。用數學方程描述的是數學模（mó）型，用一組抽象信息描述事物就是信息模型。 

因為製造過程的<b>石膏幾何模型圖片</b>複雜性，同一（yī）的信（xìn）息模型還（hái）難以（yǐ）實現，因此（cǐ）製造過（guò）程的信（xìn）息模型是分層次的。 

不外，假如對海內的相關情況進行了解和分析，你會發現在熱議數字孿生的時候人們隻談（tán）機理模型和數據（jù）模型，不管是學術界仍是產業界（jiè）對信息模型是何物，有什麽用（yòng）處，更不要說在哪裏用，好像沒（méi）有提到日程上來，使人感（gǎn）覺在產業發達國家討論並積極開發信息模（mó）型（xíng）這個產業數字化（huà）轉型的熱門，在海內卻被打入冷宮，棄之不用（yòng）或棄之不提。 

第一個全球OPC UA機器視覺配套（tào）規範AutoID的開發，最早是由VDME提出，近年來發展成為由多國有關機器（qì）視覺尺度的（de）機構（gòu）進行國（guó）際緊密協作的產物，這些機構包括美國的自動化成像協會AIA、中（zhōng）國機器視覺工業同盟CMVU、歐洲（zhōu）的機器視（shì）覺協會EMVA和德國的機械設備製造商聯合會VDME，以及日本的（de）產業成像協會JIIA。有的細分行業例如自動識別AutoID行業，其產品的應用麵涵蓋很大的範圍，從石油自然氣行業（yè）、流程（chéng）產業到離散製造業，機（jī）器人等都會用到自動識別的產品，於是AutoID行業所建立的（de）信息模型是不是都能夠在其它行業領域應用，就演變成為（wéi）如何建立跨領域的信息模型。第二層是製造機器或過程的操縱描述語言，例如（rú）：IEC 61804 FB、IEC 61499 FB、IEC 61131-3，以及各（gè）種操縱數控機床（chuáng）、機器人等專用模型工具。 

圖3  OPC UA的架構

OPC UA的架構（gòu）由（yóu）三部門組成（見圖3）：底層是有關通訊的部門，詳細采用哪種通訊協議不（bú）受限製（zhì），每一種詳（xiáng）細用例都是所（suǒ）選（xuǎn）用通（tōng）訊協議（yì）的映射，可以是有線的，也可以是無線（xiàn）的（de）；目前用的（de）最多的是以太（tài）網（wǎng）。 

可（kě）以肯定地說（shuō）智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（xíng）注塑（sù）機除了支持專門的注塑（sù）機的功能性信息模型（xíng），還要支持能源數據的信息模型，支持與MES係統（tǒng）接口的信息模型。在出產環境中（zhōng），從出產（chǎn）係統和<b>產業模（mó）具耐磨不（bú）粘塗層</b>機（jī）械裝備（bèi）到裝備中的各類模塊，隻（zhī）要知足了上述這些特性，無論是硬件基本單元仍是軟件基本單元（yuán），無論是具有智能特性的仍是沒有智（zhì）能特性，都（dōu）具備和符（fú）合產（chǎn）業4.0要求的能力。然（rán）後考慮將（jiāng）涉及全局的（de）數（shù）據轉移到較高層級的（de）可供通常運用的數據倉庫。第一層是製造（zào）對象、製造工具的描述模型，例如：機械製圖、電路圖、以及自動化裝備（bèi）的描述語言EDDL、FDT、FDI、OPC UA等。 2）基本單元的物理對象必需具有通訊能力，以及相應的數（shù）據和功能。這個（gè）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。他們不但是大數據的介入者，而且還可以通過對他們（men）數據的分析達到（dào）進步效率和機能的目（mù）的，從而產生更大的製造和出產利（lì）益。反過來，假如他（tā）們在協商一致的基礎上製定尺度信息模型，那麽就能提供同樣的數據<b>產業（yè）機器人（rén）模型的選擇和導入步驟</b>和服務。像這樣一種聯合開發OPC UA配套規範的方法可以大大減少在機器視覺信息模型（xíng）的重疊，在國際上形成協調一致的配套規範，從而達到在世（shì）界範圍內大大降低實現真正互操縱性的壁壘（lěi），使終極用戶和供給商都能從中獲得利益。在產業4.0基本單（dān）元的模型中，這個電子容器稱之為“資產治（zhì）理殼”，簡稱治理殼。 

信息模型之所（suǒ）以成為自動化領域的研（yán）究（jiū）重（chóng）點，是由於離開了信（xìn）息模型和數學模型，計算機無法對信息模型所表達的對象進（jìn）行處理，網絡也（yě）難以有效的施展（zhǎn）作用。將這些設備集成起來不僅（jǐn）更利便，甚至可以做到即插即用的（de）解決方案。 

並非對事物的任（rèn）意描述都可（kě）以（yǐ）是（shì）信息模型。 

在網（wǎng）絡化的（de）出產中所有的出產環節和介入者，從設計、製造、集成到使用運營各個階段，一直處在一種（zhǒng）動態的開放（fàng）生態係（xì）統之中，這種（zhǒng）在分布式結構中進行大規模複雜的協同，其（qí）基（jī）礎就是需要實現相互之間無縫地交換信息和知識，或（huò）者說隻有實現互操縱才能達到高效率（lǜ）地交換信息和知識。 

為了推廣信（xìn）息模型的應用，德國已經在著手開發信息模（mó）型運用服務（wù）的軟件包，例如菲尼克（kè）斯公司下屬的軟件公司（即以原來以（yǐ）基於IEC 61131-3的（de）PLC工（gōng）程平台MultiProg稱著的KW公（gōng）司為主要班底），就正在開發測試命名為“資產治理殼軟件包的探（tàn）索者”AASX Package Explorer。這樣一種複雜的跨時間、跨地域、跨行業、跨專業（yè）的綜合模型，除了采用由多個子信息模型構成的（de）元信息模型，目（mù）前沒有其它更加合適的建模方法。 

。這個跨領域協調組的（de）工作正在開展，能否見效仍是（shì）一個挑戰，有待於在未來的實踐中檢修。由不同的公司製造的OT設備，隻要相應建立一個符合產業4.0要求的資產治理殼<b>模具廠改（gǎi）善方案</b>，將在其全生命周期的各個階段都可以通過（guò）基礎架構服務（IaaS）、平台架構服（fú）務（PaaS）和軟（ruǎn）件服務（SaaS）形成跨公司設備的互操縱機能力。 OPC UA的目標是（shì）通過建（jiàn）立一種可在整個自動化係統中使用的公共的信息（xī）模型的建模方法，達到無縫互操縱性的實現。例如樂譜、拳譜都是客觀主體的行（háng）為，也可以（yǐ）視為信息模（mó）型，由此可見信息模型自古就存在，隻（zhī）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。 

圖1  資（zī）產治理殼元信息模型（xíng）的結構

之所以在（zài）頂層設計中要專門嚴密設計資產治理殼作（zuò）為樞（shū）紐的基礎環節，基於以下因素：資（zī）產治理殼是產業4.0對應其物理實體的數（shù）字孿生體的實現；它賦予OT設備具有（yǒu）跨（kuà）公司的互操縱（zòng）性；不論是智能產品仍長短智能產品，都可以利用資產（chǎn）治理殼；它籠蓋了產品、設備、機械裝置（zhì）及其配套設備的全生命周期；它還賦予（yǔ）價值鏈集成的能力；同時仍是自主係統和人工智能AI的數字（zì）基礎。 

從產業4.0基本單元資產治理殼的視（shì）角看信息模型

另（lìng）外，信息（xī）模型不僅僅是對出產對象的描述，更（gèng）樞紐（niǔ）的是要在工程（chéng）化的實施中轉換為可執行的行為（wéi）。像機（jī）械製造廠商這樣的數據提（tí）供（gòng）者（zhě）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。 

資產治理殼實際上是按一定規則構成（chéng）的元信息模型（見（jiàn）圖1）。 

從OPC UA的視角（jiǎo）看信息模型

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（xiè）裝備、構成出（chū）產（chǎn）係統（tǒng）和機（jī）械（xiè）裝備到的各類部件和模塊（kuài）的的（de）信息容（róng）器，這些信息需要反映從設計、製造（zào）、運行等各個階段的技術數據和狀態，還需要通過網絡化的（de）手段（duàn）與係統中的其它治理殼形成互操縱。 CPS是一種在出產環境中的真（zhēn）什物（wù）理對（duì）象，通過與（yǔ）其虛擬對象和（hé）過程進行聯網通訊的係統。可能采取的方法是為了實（shí）現互（hù）操縱（zòng）性，先審查各（gè）相關規範之間（jiān）存在的的（de）相（xiàng）似點，以盡可能地使重疊（dié）的部門最小化。最上部門是供給商專用的擴展，也（yě）就是配套的信息模型，如機器人配（pèi）套信息模型、CNC數控機床的配套信息模型、風電機械的配（pèi）套信息模型，等（děng）等。例如：各種出產線、AGV車操縱和調度，以（yǐ）及各部門同步協調的（de）模型和語言。現（xiàn）在的實際情況是（shì）每個設備和機械的製造商實際上也都（dōu）提供信息（xī）模型，數據和接口也是可以（yǐ）使用的。中間部門是OPC UA的元信息模型和對此信息（xī）模型的存取。 

還有（yǒu）一個跨領域的信息模型題目（mù）。這對於智能製造和實現產業4.0都具有重大（dà）意義。實在，從一（yī）定的意義（yì）上講，機理模型和（hé）數據模型的獲取和部署都有賴於信息模型，信息模型借助“量綱”的（de）作用，假如數據沒有量綱，這些數據的（de）使用範圍受到很大限製。 

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

信（xìn）息模型（xíng）的基本概念

為什麽說信息模型是產業數字化轉型（xíng）的（de）一個樞紐基礎？又為什麽在海內討（tǎo）論產業數字化轉型很少有人提及信息模型呢（ne）？這是本文著重探討的兩個題目。這些子領域模型彼此割裂，需要有一（yī）種能將它們集成，並拚接在一起的模型，這也是運用OPC UA的信息模型方法，采用分層次的手段，解決（jué）為複（fù）雜對象建立信息模型的一種有（yǒu）效途（tú）徑。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（hé）適的中間環（huán）節，選（xuǎn）擇信息模型作為這個環節實現<b>中航產業模（mó）型殲（jiān）16</b>互操縱性，既符合邏（luó）輯推理，又有實證支持。為利便查看（kàn），可應用公家（jiā）號置頂功能

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本文初稿曾征求（qiú）一些關注（zhù）製造係統（tǒng）信息模型的海內同行的意見，在修訂過程中采納他們有（yǒu）益（yì）的見解，作者謹在（zài）此向範鎧、丁研、戴文（wén）斌、陳冰等先生表示（shì）感謝。鑒於模型含有規範、典範（fàn）的意思，所以（yǐ）定義：信息模型是用一組簡化的信息，按一定（dìng）規則對（duì）事物所（suǒ）做的抽象描述。同時www.17C.com還應（yīng）該（gāi）留意到，用於描述事物的信息量越大，這個事物就會被描述（shù）得越細致越真實；但采用了不當信息，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”。本書從製造（zào）工廠的視角審閱製（zhì）造業的立異來源，涉及40個行業100多家案例。例如“能效”子模型就有節能模型、累計（jì）的節（jiē）能數目、潛伏的節能百分（fèn）比等。它由標識部門、若幹子模型（信息模（mó）型）構成。表1是若幹配套信息模型規範的一（yī）覽表。在寫這篇文章中我采用了他的見解和基本描述。而子模型又包括其標識、技（jì）術數據、運行（háng）數據和文檔等部門（mén）。 

產業4.0基本單元（Industry4.0 Components）是描述信息（xī）物理係統CPS具體特性的模型。為（wéi）了解決這一類跨領域（yù）的信息模型的複雜建模，在OPC基金會內（nèi）部建立了一個跨領域協調（diào）組。假如PLC中裝載了某種機械裝置能充分理解的信息模型，同時（shí）用尺度（dù）化的數據和（hé）通過尺度（dù）化的軟件接口直接而快（kuài）速地與外界（HMI、MES等等）溝通（tōng），這將大大減少工程量。為此需要一個（gè）更嚴密的定義。對統一個事物可以（yǐ）有多種不同的方式或規則建（jiàn）立信息模型，<b>模具廠出產治理看板</b>也就是說（shuō）建立信息模型的方法存在（zài）一定的（de）任意性，但www.17C.com追求的是用普遍接受的方法，也（yě）就（jiù）是符合（hé）尺（chǐ）度的方法來建立信息模型，否則達不到通過建立信息模型來有效交換信息和數據（jù）、實現可互操縱的目標。與德國、美（měi）國（guó）對（duì）信息模型所投入的精力和所取得的進展（zhǎn）比擬較，就知道人家貫徹產業數字（zì）化轉型是（shì）以實就（jiù）實，盡管要真正獲得廣泛應用也（yě）許還要很多（duō）年以後，但是事關百年大計至少是幾十年大計的題目，就必需從（cóng）現在做起，依賴積累和漸（jiàn）進方可達成。 

為了弄清信息（xī）模型的概念、含義和應用，上網搜索了很長時間，也沒有發（fā）現真（zhēn）正把信（xìn）息模型的概念闡述得清晰的資料，倒是上海產業（yè）自動化儀（yí）表研究院的原總工範鎧，在十多年前為中國（guó）自動化學會儀（yí）表裝（zhuāng）置專委會舉辦（bàn）的一次學術會議寫的論文《企業自動化信息模型》中，用了一定篇幅討論了信息（xī）模型的概念（niàn），我認為是把題目講明白了。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的產業互聯網大熱以後，一些在前十（shí）幾年開發的有關自動化信息模型的（de）尺度開始有了用武之地。這樣，在出產環境中的硬件單元和軟件（jiàn）單元（yuán）之間都能進（jìn）行符合產業4.0要求的通訊。 

在自動（dòng）化領域中建立的模型（xíng）至少要知足能觀性和能（néng）控性。從這個角（jiǎo）度看（kàn），信息模型是對係（xì）統進行工程化組態的樞（shū）紐，原因在於：信（xìn）息模（mó）型的數據表（biǎo）述形式可用圖形化加以表達（dá）和配置，好比PLC/Matlab的功能塊，SCADA/PLC的組態界麵；而且信息模型（xíng）的數據格局可被PLC Runtime裏的（de）軟件加載並（bìng）解析，從而將用戶的工程配置，轉化為詳細的機器（qì）指令。實在（zài），在機理建模和數據建模之外，還有功能性/組合建模（functional/compositional modeling），信息模型就屬於這一類建模。設備和機械製造商用麵（miàn）向（xiàng）對象的信息描述他們的係統（tǒng），也定義與IT安全（quán）地集成的存取權。假如www.17C.com但願跟著信息技（jì）術的發展能夠充分利用它們與IT領域交互，能夠讓由（yóu）信息、物理實體（tǐ）融合構成（chéng）的CPS真正施展作（zuò）用，就必需為所有產業（yè）技術和產品建立信息模型，否則談什麽數字化轉型、數字孿生體純粹就是空（kōng）口說（shuō），根本無法落地生根。而真正實現互操縱性的條件是（shì）按尺度化的方式建立各相（xiàng）關環節符（fú）合尺度的信息模（mó）型。 

信息模型是產業企業（yè）實現數字化轉型的基礎

表1  若幹OPC UA配套信息模型規範一覽表

在一個產業信息物理係統CPS中，物理過程（chéng）和信息過程相互對應又相互作用。海內主導建模的學術界主要關注機理建模和數據建模，不關注信息模型的建立；而企業建模以解（jiě）決詳（xiáng）細題目為主，基本不（bú）會對事關企（qǐ）業出產係統的一攬子建模解決方案的頂層（céng）設計投入精力。 

彭瑜:上海產業自動（dòng）化（huà）儀表研究院，PLCopen中國組織

作者簡介

林雪萍 | 向蘋果學習製造（zào） 美國製（zhì）造體係從未外包

彭瑜 | 全開放的產業自動（dòng）化係統正噴薄而出

<b>沙盤模（mó）型設計製作</b>彭瑜 | 產業4.0一網到底 雙飛燕最後一米

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林雪（xuě）萍先生著作的《灰度立異：無邊（biān）界製造》已在京東、當當、淘寶等各大網（wǎng）站（zhàn）上架。 

對資產<b>小學生科（kē）技模型（xíng）製作方案</b>治理殼結構的（de）要求是：1）必需知足所有的產業類（lèi）型：製造（zào）產業、流程產（chǎn）業和混合（同時存在製造和流程）出產；2）價值鏈涵蓋物流、采購、出產、產（chǎn）品回收處理和服務；3）增值網絡包（bāo）括合（hé）作夥伴和包羅萬象的介入者；4）信息安（ān）全（按可（kě）托性、完整性、可（kě）用性要求）；5）在RAMI4.0 Layer維（wéi）度服務於各個層級；6）在RAMI4.0的IEC2890維度運用於要（yào）求、概念、設計、調試、運行、進級（jí）；7）在RAMI4.0的Hierarchy Layers維度服務於所定義的層級跨度。可惜這篇論文一直沒有正式（shì）在專業媒體上發表過。第三層是製造車（chē）間流程的治理（lǐ）和（hé）調度（dù）模型。 

圖2  產業4.0實現跨公司OT設（shè）備互操縱性的方法

圖（tú）2是今年德國產業4.0路線圖發布的一張係統圖，闡述具有資產（chǎn）治理（lǐ）殼的產業（yè）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。這裏，事物包括現實世界的客觀對象，也包（bāo）括對（duì）客觀（guān）主體的行為建立（lì）信息模型。可以預見（jiàn），今後類似這些行業專用的信息模型和多種行業都可通用（yòng）的信息模型都能開發出來，其（qí）重要性和（hé）可用性將會迅速增長。實際上治理殼是連接產業4.0與資產的接口（kǒu），是存放資產的所有數據與信息的（de）存貯器，它同時仍是作為產業4.0尺度（dù）化（huà）的通訊（xùn）網絡的接口，它具有把無（wú）源的資產（如軟（ruǎn）件、文（wén）檔）集成到產業（yè）4.0的網絡的能力，它還能夠用來把（bǎ）現有的設（shè）備（bèi）進（jìn）級（jí）遷（qiān）移至產（chǎn）業4.0的大環境（jìng）中。從能觀性講，建模規則所涉及到的（de）屬性必（bì）需是（shì）可以獲得的；從能控性講，建模所（suǒ）用到的規則、屬性必（bì）需是有限的，與應用水平相稱（chēng）。因為信息的采集、儲（chǔ）存、傳輸和處理都要占用資源，過量（liàng）的信息將會導致資源的鋪張，甚至導致係統的失敗。 

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顯然，個別的信息模（mó）型沒有應用價（jià）值（zhí），而係統（tǒng）的、事（shì）關（guān）全局的信息模型的頂層設計和實施需要政府（fǔ）主管部分引導，行業協會、尺度化組織建立規則（zé）和規範，但是這些好像並沒有引起足（zú）夠的正視，更遑論提到他們的議事日程。針對不同領域有很多LoPs尺（chǐ）度，在過程自動化領域是（shì）IEC 61987。數字化的的實際樞紐（niǔ）在於數據的（de）含義和描述，OPC UA為信息模型的建立提供一（yī）種框架和尺度（dù）。