【從德國工業(yè)4.0平臺看待工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)邏輯與角色】德國工業(yè)4.0平臺，仍然在孜孜不倦地深耕技術(shù)細節(jié)。一段時間以來，在工業(yè)4.0的大背景下，人們漸漸意識到，要實現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化，除了技術(shù)驅(qū)動的自下而上的方法外，還必須通過自上而下的驅(qū)動方式。這種自上而下方法的起點是業(yè)務(wù)場景，從而衍生出很多的技術(shù)應(yīng)用實例。而這些實例是獲得新產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)以及標準化的基礎(chǔ)。

德國工業(yè)4.0平臺構(gòu)建了一個“基于價值服務(wù)VBS(value-basedService)”的工業(yè)4.0子體系，已經(jīng)完全向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)靠攏，進行了嚴格的技術(shù)對標，而且重點是從業(yè)務(wù)場景層面出發(fā)。因為對于技術(shù)用戶而言，這些業(yè)務(wù)場景本身已經(jīng)存在而且具體化了。

技術(shù)層面的實例如何描述

如何在技術(shù)層面上，以實例的形式描述參與者與技術(shù)系統(tǒng)的相互作用?德國工業(yè)4.0平臺之一的目標是，按照以下的一個簡單原則的邊界條件，找到合適的抽象實例描述的標準。

基于價值服務(wù)的應(yīng)用場景

通常情況下，產(chǎn)品供應(yīng)商向客戶交付產(chǎn)品，但不會從客戶對產(chǎn)品的使用中獲得任何反饋(參見工業(yè)百條“產(chǎn)品孤兒”)。基于價值的服務(wù)應(yīng)用場景是基于一個創(chuàng)新的假設(shè)，即未來交付的產(chǎn)品將連接到一個服務(wù)平臺，客戶使用產(chǎn)品的反饋數(shù)據(jù)將提供給服務(wù)平臺，基于使用數(shù)據(jù)，服務(wù)提供商可以向客戶提供(數(shù)據(jù)驅(qū)動的)增值服務(wù)。圖1表示了其中的利益相關(guān)者，底層價值網(wǎng)絡(luò)以及從客戶到服務(wù)平臺的新信息流，這些便是新的數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù)的基礎(chǔ)。

圖1 基于價值的服務(wù)應(yīng)用場景價值網(wǎng)絡(luò)

從商業(yè)視角而言，圖2說明了如何應(yīng)用如圖1所示的基于價值的服務(wù)的應(yīng)用場景。在此考慮的產(chǎn)品是一臺機器設(shè)備。為便于區(qū)分，這里用兩種不同顏色表示兩個不同的業(yè)務(wù)利益相關(guān)者：設(shè)備供應(yīng)商(綠色)Supplierofmachines和設(shè)備使用者(橙色)Operatorofmachines。

圖2 從產(chǎn)品孤兒到產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

應(yīng)用場景引入了兩個額外的業(yè)務(wù)角色：服務(wù)平臺的運營商和數(shù)據(jù)驅(qū)動型服務(wù)的供應(yīng)商。要討論未來誰將完成這些額外的業(yè)務(wù)角色。現(xiàn)有的商業(yè)利益相關(guān)者，即機器的供應(yīng)商或機器的操作者，可能會完成這些角色，但其他業(yè)務(wù)利益相關(guān)者也可能會這樣做。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)邏輯與角色

對于一個在規(guī)劃的系統(tǒng)，即IIoT系統(tǒng)中，具有如圖3所示的通用邏輯結(jié)構(gòu)。

邏輯結(jié)構(gòu)的中心是一個服務(wù)平臺，分為三層：設(shè)備連接層、基礎(chǔ)設(shè)施層和應(yīng)用層。在應(yīng)用層中，包含各種應(yīng)用。這些應(yīng)用程序往往不需要特別的編程技術(shù)，可以通過配置庫中提供的功能模塊來創(chuàng)建應(yīng)用程序，而不必反復(fù)編輯。

圖3 基于價值服務(wù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

對基于價值的服務(wù)應(yīng)用場景，需要9種角色，可以分為三個類別。

圖4角色分工

第一組角色，與資產(chǎn)的使用有關(guān)。這些角色與今天的典型設(shè)置非常相似，尤其是在制造業(yè)中，機器被認為是非常典型的資產(chǎn)。

☆設(shè)備使用者(Operatorofanasset)：設(shè)備使用者通常指的是機器或整個工廠;

☆生產(chǎn)經(jīng)理(制造公司)(Productionmanager)：管理整個制造過程(生產(chǎn)的計劃和調(diào)度);

☆設(shè)備供應(yīng)商(Supplierofanasset)：有形資產(chǎn)的供應(yīng)商;

☆設(shè)備集成商(Assetintegrator)：通過服務(wù)平臺的連接層和設(shè)備本身提供的功能，將設(shè)備連接到服務(wù)平臺。

第二組角色，與服務(wù)平臺的基礎(chǔ)設(shè)施層以及服務(wù)平臺的整體使用有關(guān)：

☆功能模塊的開發(fā)人員：通過服務(wù)平臺的基礎(chǔ)設(shè)施層提供的開發(fā)功能;

☆服務(wù)平臺運營商(Operatoroftheservice)：管理和運營服務(wù)平臺提供的所有功能。包括支持和咨詢活動，以便不同層級服務(wù)平臺的使用;

☆計算資源(Computingresource)：云計算或者本地計算能力。

第三個集群，包含與基于功能模塊配置的應(yīng)用程序相關(guān)的角色：

☆設(shè)備使用顧問(Assetuseradvisor)：一個專家角色，將連接設(shè)備使用數(shù)據(jù)的技術(shù)分析的見解轉(zhuǎn)換為建議，作為一種向設(shè)備使用者提供的服務(wù)。

值得注意的是，這些角色有可能是同一個人擔任。

業(yè)務(wù)活動與具體實例

業(yè)務(wù)活動可以分為技術(shù)和商業(yè)。技術(shù)活動細分為兩類：第一類活動與工程相關(guān)，涉及到設(shè)置、重新配置資產(chǎn)和IIoT系統(tǒng);第二類活動與運營相關(guān)，資產(chǎn)和IIoT系統(tǒng)的使用和維護。

以“設(shè)備連接”活動為例。最早的觸發(fā)動機是，此活動將由生產(chǎn)經(jīng)理以明確的方式發(fā)起、設(shè)計和調(diào)度。這里需要定義數(shù)據(jù)從設(shè)備到服務(wù)平臺的轉(zhuǎn)換要求。

圖5 設(shè)備連接的流程

工作流程：

☆任務(wù)1“根據(jù)產(chǎn)品經(jīng)理的要求定義要傳輸?shù)椒?wù)平臺的數(shù)據(jù)(包括傳輸協(xié)議)”：角色-資產(chǎn)集成商和供應(yīng)商;

☆任務(wù)2“將設(shè)備連接到服務(wù)平臺(包括提供配置功能以在服務(wù)平臺上模擬顯示資產(chǎn)整個生命周期的管理)”：角色-設(shè)備集成商;

☆任務(wù)3“提供對設(shè)備使用數(shù)據(jù)的訪問”：角色-服務(wù)平臺運營商;

☆任務(wù)4“驗證設(shè)備連接”：角色-設(shè)備集成商、服務(wù)平臺運營商、設(shè)備供應(yīng)商;

☆任務(wù)5“接受設(shè)備連接”：角色-設(shè)備集成商和生產(chǎn)經(jīng)理。

在這個過程中，設(shè)備到服務(wù)平臺的連接必須以“自主配置”的方式實現(xiàn)。設(shè)備的重新配置，會引起連接的調(diào)整(目前通常由設(shè)備使用者執(zhí)行)，在以前這是一件非常耗時麻煩的事情。而今天，如果設(shè)備使用者執(zhí)行重新配置，可以在沒有設(shè)備集成商的幫助下，完成設(shè)備連接到服務(wù)平臺。

服務(wù)平臺的連接層，必須讓設(shè)備集成商可以在沒有其他角色幫助的情況下測試設(shè)備的連接(當然如果有問題，可以請求服務(wù)平臺的運營商提供支持)的功能。

同樣在“設(shè)備重新配置”、應(yīng)用配置等一系列的活動中，都要有明確的流程和約束條件。例如“設(shè)備重新配置”(包括管理消耗品，輔助材料和供應(yīng)商材料)，最基本的要求是，設(shè)備與服務(wù)平臺的連接必須便于配置，這樣在后續(xù)更改配置的過程中，只有重新配置原始狀態(tài)的請求時，才有必要向設(shè)備集成商求助。

小記

本文對德國工業(yè)4.0平臺的一個子分支進行了跟蹤分析。其結(jié)果令人嘆服。德國嚴謹?shù)墓こ處熅瘢俅蔚玫搅蓑炞C。在頂層框架與一線實踐上，二者取得了完美的融合。既有頂層視角，又有工程實踐。這種結(jié)合，打破了我們對于德國擅長制造機器的看法。在如何構(gòu)建一個機器群的生態(tài)上，德國人三年來的實踐，超過我們的想象。而且值得注意的是，德國工業(yè)4.0平臺不僅僅在跟美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC對標，也在積極跟日本的工業(yè)價值鏈IVI進行用例對接。而中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則似乎獨立創(chuàng)造了一個空曠的語境。德國面向未來、面向國際合作、面向應(yīng)用實踐的頂層設(shè)計，值得當下中國工業(yè)界深入、再深入的思考。