工業4.0示范工廠什么樣？雖然國內大部分工廠還沒有布局至此，不過可以確定的是，未來產品的生命周期將越來越短，傳統剛性生產線的升級與改造耗時耗力將不足以滿足生產需求，在虛擬信息空間與現實物理世界進行信息交互的過程中，我們需要一個可進行高速低延時、高可用、高并發、抗干擾的工業互聯網。
中國科學院沈陽自動化研究所與德國SAP公司在沈陽舉辦智能制造解決方案戰略合作簽約儀式暨成果發布會。雙方宣布：面向工業4.0的智能工廠解決方案正式發布，基于該解決方案搭建的工業4.0示范生產線同時啟用。這是中國第一條以工業4.0為藍圖的智能工廠示范生產線。
達沃斯論壇在2016年初就提出“掌控第四次工業革命”作為年度主題。第四次工業革命為“物理信息融合”，當前，全球正處在物理世界與信息世界開始融合的初期階段。
對于第四次工業革命，整個工業界和信息產業界在2015年都有著充分的討論。特別是隨著電商和微信等超級別移動應用入口在近兩年的崛起，一個能夠滿足用戶與消費者個性化需求、連接用戶端與生產制造端的新型智能制造鏈條正在形成中。
這樣的智能制造鏈條到底長什么樣？SAP與中科院沈陽自動化研究所（簡稱沈自所）花費了近一年的時間，聯合開發了首條工業4.0示范生產線，并在2015年底的世界互聯網大會上首次向外展示。
從電商與微信入口直連到后端的軟件定義生產線，從本地工業互聯網到跨洋云服務和大數據處理，中國正走在新工業實踐的前沿。
一、未來智能制造場景
以個性化定制汽車模型為示例，由沈自所與SAP中國研究院合作的工業4.0示范生產線比較完整的展示了未來智能制造的場景。
這條智能制造示范生產線已正式落戶于位于沈陽的中科院沈自所內，是一個８米×８米的模擬生產車間，其中包括了諸多裝置——五臺機械臂、兩臺自動導引車、100臺WIA-FA工業無線設備等。
普通消費者可以通過基于SAP電子商務套件Hybris搭建的電商網站、手機用戶端界面或直接在微信公眾號下訂單，可根據自己的喜愛選擇不同的車型和車體顏色。
訂單生成后，相關信息即傳送到模擬車模制造企業的ERP系統中。ERP系統會根據當前訂單的情況，相應完成準備生產物料、生產計劃和編制生產成本等工作。
當ERP系統完成生產計劃后，會將相應的工單傳送到工廠的MES生產制造執行系統，通過MES下達給工廠生產線上。
MES自動選擇優先級最高的工單，而工廠生產線接收到生產工單信息后，將發送一個產品托盤并裝備上RFID電子標簽。所有與該產品相關的信息都記錄在這個唯一RFID電子標簽里，每一道工序的生產工作站都與RFID標簽進行信息交互。
整個示范生產線一共有7個工序、涉及6個生產工作站，另外還有2個移動備用生產工作站。生產線在達到產能飽含的時候，能自動調用移動備用生產工作站進入生產體系，而當產能空閑的時候又將把備用生產工作站移出生產體系，以達到節能減排的效果。
消費者可以在網站、移動端和微信端遠程觀看整個的生產過程，工廠的管理人員和工程師也可以在MT5000便攜式手持終端上觀察整個生產線的工作狀態和訂單運行情況，相關數據也實時提供給上下游供應鏈以保證生產物料供應。
如果設備出現故障，維修人員用MT5000便攜式手持終端掃描每個生產設備的二維碼，直接彈出3D維修指導；通過智能眼鏡連接上Skype，能與遠程的技術專家一起會診。
二、三大關鍵性技術
這條工業4.0示范生產線都示范了哪些關鍵性技術？SAP中國研究院院長李瑞成表示，該示范生產線實現了工業4.0的基本理念，包括個性化訂單、柔性化生產、三大集成、工業云與大數據等等，尤其是生產線所集成的云服務其實位于新加坡，真正體現了全球一體化的智能制造。
沈自所工業控制網絡與系統研究室主任曾鵬表示，整條示范生產線中最大的特色為軟件定義生產，即所謂柔性化生產。
現在的離散制造業，出現越來越多的個性化的用戶需求。這種個性化配置的需求，對于后端的生產制造環節，帶來了極大的挑戰。傳統的剛性生產，生產線一旦安裝好了之后就難以變動。
此外，現在很多產品的生命周期越來越短，傳統剛性生產線的升級與改造耗時耗力，生產線更新的速度遠落后于產品更新的速度。
為了解決這個問題，SAP與沈自所一起，首先對于傳統工廠的信息化系統進行了信息和數據的縱向集成。
把從上往下的ERP資源管理系統、MES制造執行系統、PLC生產控制系統（包括工業機器人等）以及HANA大數據處理平臺進行了分層處理，每一層之間實現了更好的數據與信息交互，提高了整個工廠各個層面的信息傳遞效率。
其次，從產品下訂單、生產規劃再到物料準備、生產線調整，把整個過程映射到虛擬的信息空間中，在虛擬信息空間里重構了用戶端到生產端的制造全過程。
生產線上的PLC可編程設備、傳感器、控制器或工業機器人等被抽象成信息空間里的虛擬模型，虛擬模型與物理設備之間進行信息交互與聯動。
這樣，原來需要人工配置的生產線調整就通過虛擬信息空間進行快速系統重構，然后自動化配置參數到物理設備中，大幅縮短了生產線的變化周期。
在虛擬信息空間與現實物理世界進行信息交互的過程中，需要一個可進行高速低延時、高可用、高并發、抗干擾的工業互聯網。
沈自所牽頭研究制定的工業無線網絡技術規范WIA-FA是目前世界上唯一面向工廠高速自動控制應用的IEC（國際電工組織）無線技術國際標準。沈自所基于WIF-FA實現了對示范生產線信息和數據的高速無線采集，保持10毫秒以內延時，優于國外公司同類產品。
第三，生產設備的數據被實時傳送到位于新加坡的SAP HANA云服務中心，通過當地的大數據處理對設備進行故障診斷和實時預測。
基于對生產線上的數據監測以及在云服務平臺上建立各種算法，可預測設備的故障時間、故障位置以及故障類型，大幅減少生產線的停機時間，同時延長了設備的使用生命周期。
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