2023面向工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)白皮書

面向工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)白皮書目錄010203前言01工業(yè)發(fā)展演進(jìn)的四個(gè)時(shí)代02工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)033.1.ISA-95工業(yè)生產(chǎn)體系架構(gòu)033.2.工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇043.2.1.自動(dòng)化時(shí)代面臨的挑戰(zhàn)3.2.2.智能化時(shí)代的機(jī)遇04工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)094.1.工業(yè)智能化時(shí)代的愿景目標(biāo)094.2.工業(yè)智能化時(shí)代的OICT融合的生產(chǎn)體系架構(gòu)4.3.工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)10114.3.1.開放化的工控架構(gòu)4.3.2.網(wǎng)聯(lián)化的工控架構(gòu)4.3.3.協(xié)作化的工控架構(gòu)4.3.4.智能化的工控架構(gòu)0506未來(lái)展望參考文獻(xiàn)1719前言前言當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，新一代的信息技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合形成了新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等場(chǎng)景上涌現(xiàn)出各種各樣的解決方案，比如：圍繞制造業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同、企業(yè)的柔性制造、重大裝備遠(yuǎn)程運(yùn)維、生產(chǎn)過程的節(jié)能減排等。作為工業(yè)4.0的核心，工業(yè)領(lǐng)域的智能化變革卻面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，在企業(yè)內(nèi)，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)仍然存在諸多問題，例如：1、如何進(jìn)一步將AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，從而大幅度地提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)和建設(shè)成本；2、如何應(yīng)對(duì)老齡化，確保老一代工人所掌握的控制、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面的知識(shí)得以傳承，以及如何適應(yīng)新一代工人知識(shí)結(jié)構(gòu)體系變化；3、如何快速響應(yīng)外部環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)制造；4、如何擺脫傳統(tǒng)控制器廠家的制約，保障生產(chǎn)者的Know-how知識(shí)產(chǎn)權(quán)得以保護(hù)。另一方面，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能化改造，1、如何打通信息孤島，實(shí)現(xiàn)不同廠家專有系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通、互操作；2、如何將智能融入到工業(yè)生產(chǎn)的過程控制中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率質(zhì)的提升。這些問題仍處于探索當(dāng)中。工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的管理者們希望新的技術(shù)能夠幫助他們應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)工業(yè)控制架構(gòu)也需要與時(shí)俱進(jìn)，擁抱AI、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，面向工業(yè)智能時(shí)代建立新的工業(yè)控制體系架構(gòu)，充分發(fā)揮新一代信息技術(shù)的賦能效應(yīng)，提升制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)和發(fā)展。01工業(yè)發(fā)展演進(jìn)的四個(gè)時(shí)代工業(yè)發(fā)展演進(jìn)的四個(gè)時(shí)代隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明，工業(yè)生產(chǎn)從手工作坊進(jìn)入了機(jī)器規(guī)?；a(chǎn)的階段，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展也經(jīng)歷了4個(gè)階段：18世紀(jì)末20世紀(jì)初20世紀(jì)70年代現(xiàn)在2018年，“燈塔工廠”載止2020共54家1959年第一個(gè)可編程邏輯控制器PLC第四次工業(yè)革命第三次工業(yè)革命系統(tǒng)基于信息物理融合1870年前一條生產(chǎn)線美國(guó)辛辛那提屠宰場(chǎng)用電子和IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造流程的進(jìn)一步自動(dòng)化第二次工業(yè)革命1784年第一臺(tái)紡織機(jī)隨著基于勞動(dòng)分工的、電力驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模生產(chǎn)的出現(xiàn)第一次工業(yè)革命隨著蒸汽驅(qū)動(dòng)的機(jī)械制造設(shè)備的出現(xiàn)工業(yè)機(jī)械化機(jī)器制造生產(chǎn)工業(yè)電氣化流水線批量生產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化無(wú)人/少人化生產(chǎn)工業(yè)智能化數(shù)字?jǐn)伾?、智能生產(chǎn)第一階段：工業(yè)機(jī)械化時(shí)代。18世紀(jì)60年代，資本主義國(guó)家基本上完成了農(nóng)業(yè)革命，對(duì)工業(yè)用品的需求日益擴(kuò)大，傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)需求。1784年，隨著第一臺(tái)蒸汽驅(qū)動(dòng)的紡織機(jī)出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)革命的開始，工業(yè)生產(chǎn)正式進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代。第二階段：工業(yè)電氣化時(shí)代。19世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初，在勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上，采用電力驅(qū)動(dòng)的制造裝備迅速普及，讓工業(yè)生產(chǎn)以流水線的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的規(guī)?；可a(chǎn)，稱為第二次工業(yè)革命。第三階段：工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代。自20世紀(jì)70年代一直到現(xiàn)在，電子與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得制造過程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，通過自動(dòng)化的產(chǎn)線、裝備實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃的、規(guī)?；漠a(chǎn)品生產(chǎn)，這是第三次工業(yè)革命。第四階段：工業(yè)智能化時(shí)代。以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，融合了更多的信息技術(shù)（IT）、人工智能（AI），和大數(shù)據(jù)技術(shù)（BigData）。新一代的工業(yè)生產(chǎn)，不是以“產(chǎn)品”為中心，而是轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴翱蛻簟睘橹行摹＿@需要更加智能化的生產(chǎn)過程，傳統(tǒng)的面向單一產(chǎn)品大批量重復(fù)生產(chǎn)的自動(dòng)化無(wú)法滿足這樣的訴求。02工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)3.1.ISA-95工業(yè)生產(chǎn)體系架構(gòu)從工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代開始，工業(yè)控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為了規(guī)范工業(yè)生產(chǎn)體系的建設(shè)，2005

年，ISA發(fā)布了一套標(biāo)準(zhǔn)，即

ANSI/ISA-95.00.03-2005，企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（theInternationalStandardfortheIntegrationofEnterpriseandControlSystems），通常稱作

ISA-95，同時(shí)也是IEC62264的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)描述了一個(gè)從工廠車間現(xiàn)場(chǎng)連接到企業(yè)頂層應(yīng)用的框架，標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是降低在企業(yè)系統(tǒng)和制造系統(tǒng)整合過程中的風(fēng)險(xiǎn)，成本和錯(cuò)誤。ISA-95標(biāo)準(zhǔn)定義了企業(yè)商業(yè)計(jì)劃（比如SAP、CRM等）和生產(chǎn)控制系統(tǒng)（SCADA/DCS、HMI/PLC等）之間的集成，它主要包括5個(gè)層次（Level0~Level4），每一層代表了從工廠車間到集團(tuán)計(jì)劃的不同生產(chǎn)層次。4-創(chuàng)建基本的工廠日程表-生產(chǎn)，原料使用，傳送以業(yè)務(wù)計(jì)劃及物流及運(yùn)輸。決定庫(kù)存水平第4層工廠生產(chǎn)排程，運(yùn)營(yíng)管理等等時(shí)間范圍月，周，天3-工作流程/配方控制來(lái)生產(chǎn)所需的最終產(chǎn)品，維護(hù)記錄并優(yōu)化生產(chǎn)過程MOM制造運(yùn)營(yíng)管理第3層第2層生產(chǎn)派發(fā)，具體的生產(chǎn)日程表，可靠性保證,..時(shí)間范圍天，班次，小時(shí)，分鐘，秒2-監(jiān)控，監(jiān)督控制及百動(dòng)化的控制生產(chǎn)過程時(shí)間范圍小時(shí)，分鐘，秒，亞秒批次控制連續(xù)控制離散控制第1層第0層1-感知生產(chǎn)過程，操縱生產(chǎn)過程0-實(shí)際的生產(chǎn)過程03工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)在工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代，企業(yè)生產(chǎn)是以產(chǎn)品為中心，以生產(chǎn)計(jì)劃指導(dǎo)產(chǎn)線生產(chǎn)，ISA-95的5層架構(gòu)很好地解決了企業(yè)運(yùn)營(yíng)所需要的從全局運(yùn)營(yíng)到車間生產(chǎn)的集成問題。它囊括了對(duì)ERP系統(tǒng)的需求，解決了運(yùn)營(yíng)績(jī)效數(shù)據(jù)的搜集問題，并將這一方案快速地落實(shí)到生產(chǎn)的實(shí)施上；以及如何訪問工廠車間的運(yùn)營(yíng)信息來(lái)更好地預(yù)測(cè)財(cái)務(wù)績(jī)效，原材料水平以及其他資產(chǎn)計(jì)劃日程。在ISA-95的工業(yè)生產(chǎn)控制體系架構(gòu)中，信息流都是圍繞DCS/PLC展開，這樣DCS/PLC就成了整個(gè)ISA-95工業(yè)控制體系架構(gòu)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樗刂屏松a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和上層企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息流的流轉(zhuǎn)。3.2.工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇3.2.1.自動(dòng)化時(shí)代面臨的挑戰(zhàn)與IT領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展日新月異相比，OT領(lǐng)域技術(shù)更新周期較長(zhǎng)。然而，近年來(lái)在智能制造/工業(yè)4.0牽引下，OT技術(shù)發(fā)展較過去二十年相比在速度、廣度和深度上都有著較大的發(fā)展，但是面臨的挑戰(zhàn)也更加尖銳。.挑戰(zhàn)一：工業(yè)通信協(xié)議七國(guó)八制，產(chǎn)生大量信息孤島進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代，西方的一些行業(yè)先行者依托自身的行業(yè)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了不同的工業(yè)通信協(xié)議，并逐漸發(fā)展成為一個(gè)個(gè)煙囪式的生態(tài)圈，后來(lái)者只能遵從這些協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)界也曾經(jīng)試圖打破這樣的壁壘，但是樹大根深，在傳統(tǒng)的工控體系架構(gòu)下，這樣的壁壘基本沒有被打破的可能。據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的統(tǒng)計(jì)，目前工業(yè)通信協(xié)議超過5000種，已經(jīng)在IEC61158標(biāo)準(zhǔn)組織通過，成為被認(rèn)可的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)就超過30種，很難有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。主流工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT、PROFINET、POWERLINK等協(xié)議雖然是IEC認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，但沒有完全開放，仍然對(duì)用戶形成了一定壁壘。七國(guó)八制，煙囪林立1980s工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線2000s工業(yè)以太網(wǎng)

1)PROFIBUS

總線Modbus

總線西門子等

1987

年推出施耐德

1979

年推出ProfiNet西門子

2001

年推出ModbusTCP/IP

由

Modbus

演進(jìn)而來(lái)

(1996)CC-Link

總線INTERBUS

總線三菱電機(jī)

1996

年推出菲尼克斯

1984

年推出BOSCH

公司

1986

年推出AllenBradlev1994

年推出CC-LinkIEEthernet/IPPowerlinkEtherCAT三菱電機(jī)等

2008

年推出

ODVA

與CNI2)

兩大工業(yè)組織推出

(2000)CAN

總線貝加萊公司

2001

年推出DeviceNetBeckoff

公司

2003

年推出實(shí)現(xiàn)雙向串行、多點(diǎn)連接，但存在帶寬低、距離短、抗千擾能力較差等問題擁有低成本、高效通信及靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽U(kuò)展能力，但鏈路層和應(yīng)用層采用技術(shù)不同，互聯(lián)互通性差30+總線協(xié)議兼容性不足，互聯(lián)互通性差的問題一直存在04工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)90年代末，隨著以太網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，傳統(tǒng)的這些通信協(xié)議提供者通過在IEEE

802.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)上修改MAC層或在MAC層之上增加一些特定協(xié)議機(jī)制（如時(shí)間調(diào)度、通信優(yōu)先級(jí)、時(shí)鐘同步等），以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用所需的實(shí)時(shí)性和確定性通信要求。傳統(tǒng)的工業(yè)總線升級(jí)到工業(yè)以太網(wǎng)，但工業(yè)通信生態(tài)的壁壘依舊如故。.挑戰(zhàn)二：PLC亟需加快升級(jí)自從進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代以來(lái)，近半個(gè)世紀(jì)，PLC控制器不管是PLC的硬件架構(gòu)還是軟件體系，都沒有發(fā)生本質(zhì)的變化。但是從ISA-95的5層架構(gòu)體系的角度看，這個(gè)世界也發(fā)生了巨大的變化，工業(yè)領(lǐng)域也正在變革之中?？v向控制L5BI/BO信息集成算力擴(kuò)張算力擴(kuò)張L4ERPL3生產(chǎn)管理層（MES）過程控制層（PCS）產(chǎn)品全生命周期技術(shù)集成L2瓶頸制約L1設(shè)備控制層（PLC）設(shè)備層瓶頸制約數(shù)據(jù)膨脹數(shù)據(jù)膨脹L0橫向過程工藝技術(shù)集成在金字塔的頂部，企業(yè)資源層、生產(chǎn)管理層，隨著云計(jì)算、云平臺(tái)的發(fā)展，傳統(tǒng)的OA系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，包括MES系統(tǒng)開始逐漸云化，不再以垂直的煙囪體系存在，而是立足于大數(shù)據(jù)湖，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)做分析，生產(chǎn)計(jì)劃制定等。智能制造的發(fā)展，正在驅(qū)動(dòng)上層的算力擴(kuò)張。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)摩爾定律的發(fā)展，芯片、存儲(chǔ)器等技術(shù)得到了飛速的進(jìn)步；芯片集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)大，存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大，但是功耗越來(lái)越小。這些技術(shù)的進(jìn)步都給裝備/終端的智能化帶來(lái)了可能，并且事實(shí)上也出現(xiàn)了很多融合機(jī)器視覺、融合AI能力的裝備/終端。數(shù)字孿生在生產(chǎn)線精益運(yùn)營(yíng)方面的應(yīng)用，帶來(lái)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)量的快速膨脹。隨著智能化應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越豐富，對(duì)于通信、控制都提出了更多的需求，算力、數(shù)據(jù)已經(jīng)成為新的工業(yè)控制體系架構(gòu)下信息流轉(zhuǎn)的核心，現(xiàn)行ISA-95架構(gòu)中的PLC控制層近半個(gè)世紀(jì)的架構(gòu)，已經(jīng)難以滿足“算力下得來(lái)，數(shù)據(jù)上得去”的需求。.

挑戰(zhàn)三：工業(yè)控制體系的自主可控工信部發(fā)布《“十四五”軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確指出要大力發(fā)展PLC產(chǎn)業(yè)，加快在重點(diǎn)行業(yè)的集成應(yīng)用。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)PLC市場(chǎng)規(guī)模超過166億[20]。但是國(guó)產(chǎn)品牌的PLC在國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)份額所占比例很小，一直沒有形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。05工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)2022

年我國(guó)

PLC

市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局其他9.9%松下2.0%無(wú)錫信捷2.8%施耐德3.6%臺(tái)達(dá)4.6%西門子47.3%匯川5.5%羅克韋爾6.0%歐姆龍12.0%三菱6.2%目前我國(guó)PLC自主可控還有非常重要的一環(huán)有待突破：以PLC工控開發(fā)軟件和工業(yè)通信協(xié)議為核心的工控軟件體系。傳統(tǒng)歐美的工控廠家利用了工業(yè)化起步早的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域形成了封閉的生態(tài)圈，比如：西門子的PROFIBUS/-PROFINET、羅克韋爾的EtherNet/IP、施耐德的Modbus等等。這些協(xié)議雖然是IEC認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，但沒有完全開放，仍然對(duì)用戶形成了一定壁壘。工控護(hù)城河體系ERPMESIEC61131-3CodesysEtherCATProfiNetSCADA/HMI工控開發(fā)軟件PLCs工業(yè)以太協(xié)議Field在工控開發(fā)軟件方面，德國(guó)的Codesys占據(jù)了市場(chǎng)的主流份額，國(guó)內(nèi)很多工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的企業(yè)還未能實(shí)現(xiàn)工控開發(fā)軟件的完全自主可控。3.2.2.

智能化時(shí)代的機(jī)遇隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展也進(jìn)入一個(gè)新賽道。中國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，越來(lái)越多的企業(yè)開始重視工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化、智能化改造，期望在時(shí)代變革的時(shí)候，能夠持續(xù)提升生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)自身的商業(yè)訴求。.機(jī)遇一：工業(yè)生產(chǎn)者希望能持續(xù)提升數(shù)字化轉(zhuǎn)型收益工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)該包括兩個(gè)方面，一方面要從運(yùn)營(yíng)層面打通橫向的數(shù)據(jù)流，結(jié)構(gòu)化地提升運(yùn)營(yíng)效率，提升服務(wù)體驗(yàn)；另一方面要從生產(chǎn)層面打通縱向數(shù)據(jù)流，使能生產(chǎn)流程的智能化，讓數(shù)據(jù)服務(wù)于生產(chǎn)過程，提升生產(chǎn)效率。06工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)近年來(lái)很多生產(chǎn)企業(yè)建立了自己的數(shù)字化平臺(tái)，這些平臺(tái)打通了產(chǎn)業(yè)的上下游，打通了企業(yè)的內(nèi)部、外部的運(yùn)營(yíng)節(jié)點(diǎn)，對(duì)提升企業(yè)的服務(wù)體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)效率發(fā)揮了重大的作用。但是這些工作對(duì)生產(chǎn)車間的本身涉及不多，工控架構(gòu)也仍然是基于ISA-95的傳統(tǒng)架構(gòu)，雖然打通了上面的二層（ERP&MES）企業(yè)功能層面的數(shù)據(jù)流，但處于下面三層的控制功能層面卻沒有變化，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的瓶頸仍然存在，雖然在運(yùn)營(yíng)效率上有所提升，但是生產(chǎn)效率改變不明顯。信息化服務(wù)體驗(yàn)&運(yùn)營(yíng)效率（結(jié)構(gòu)化提升效率）（數(shù)字平臺(tái)）智能化生產(chǎn)效率（工業(yè)自動(dòng)化）（突破現(xiàn)有瓶頸）根據(jù)《2020中國(guó)制造業(yè)痛點(diǎn)分析報(bào)告》，我國(guó)工業(yè)企業(yè)設(shè)備數(shù)字化率只有50%，其中設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率僅為23.0%。有超過半數(shù)的企業(yè)認(rèn)為自身的工業(yè)設(shè)備終端的連接率低，數(shù)字化程度低?？梢娢覈?guó)的大部分企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)智能化方面的準(zhǔn)備度還非常不足。其背后的原因就是傳統(tǒng)的控制體系架構(gòu)無(wú)法滿足未來(lái)智能工廠的海量數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、處理的需求，人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)難以引入到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。.機(jī)遇二：制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展對(duì)工業(yè)數(shù)字化/智能化的訴求智能化為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)路徑，推進(jìn)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)路徑再造、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換，釋放更多效率和品質(zhì)提升空間。制造業(yè)的發(fā)展方式正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的作用，加速推廣智能制造模式，深化技術(shù)工藝流程再造，提高生產(chǎn)制造精益化柔性化水平，加快產(chǎn)品功能迭代升級(jí)。07工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工業(yè)控制體系架構(gòu)中國(guó)寶武集團(tuán)提出以“四個(gè)一律”推進(jìn)智慧制造，即“制造環(huán)節(jié)操作室一律集中并搬離現(xiàn)場(chǎng)、人工體力操作崗位一律機(jī)器人、設(shè)備運(yùn)維一律遠(yuǎn)程、服務(wù)一律上線”。通過推行操作室集中形成一批集控中心優(yōu)秀實(shí)踐，打破傳統(tǒng)工廠管理架構(gòu)，使高度集約化管理成為可能；通過推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)少人少人化，加快工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)行車、人工智能等新技術(shù)應(yīng)用，寶武上?；厝蚵氏葘?shí)現(xiàn)“一鍵煉鋼出鋼”；通過推進(jìn)設(shè)備運(yùn)維一律遠(yuǎn)程，體系聯(lián)動(dòng)開展多基地設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維布局，推動(dòng)公司設(shè)備管理體系轉(zhuǎn)型升級(jí)；推動(dòng)“服務(wù)一律上線”，推進(jìn)各子公司網(wǎng)上采購(gòu)和鋼鐵產(chǎn)品網(wǎng)上銷售。人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、5G、仿真、AR等技術(shù)大量應(yīng)用于智能工廠。.機(jī)遇三：以客戶為中心而產(chǎn)生的柔性制造需求柔性制造的需求較為廣泛，其核心是以消費(fèi)者需求為導(dǎo)向的定制化生產(chǎn)，這種以需定產(chǎn)的方式和傳統(tǒng)大規(guī)模量產(chǎn)的生產(chǎn)模式不同。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)是以產(chǎn)品為中心，根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)來(lái)制定生產(chǎn)計(jì)劃，并按照既定的生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)生產(chǎn)，其生產(chǎn)方式較為單一，現(xiàn)有的工業(yè)自動(dòng)化能很好滿足這種需求。而隨著社會(huì)的發(fā)展，客戶的需求日益多樣化，客戶更多地需要個(gè)性化的產(chǎn)品。工業(yè)3.0工業(yè)4.0物料/工具單一種類的大規(guī)模生產(chǎn)多個(gè)種類的大規(guī)模生產(chǎn)語(yǔ)義分析/知識(shí)存儲(chǔ)理念：理念：中央控制器不靈活以產(chǎn)品為中心，以低成本贏得市場(chǎng)成本領(lǐng)先戰(zhàn)略：通過降成本、提高生產(chǎn)效率獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)以低價(jià)格開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付產(chǎn)品和服務(wù)根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)安排生產(chǎn)，推動(dòng)式生產(chǎn)方式通過穩(wěn)定性和控制力取得高效率以顧客為中心，以快速響應(yīng)贏得市場(chǎng)差異化戰(zhàn)略：通過快速反應(yīng)、提供個(gè)性化的產(chǎn)品獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)以多樣化和定制化開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付顧客買得起的產(chǎn)品和服務(wù)根據(jù)客戶定制定點(diǎn)安排生產(chǎn)，拉動(dòng)式生產(chǎn)方式通過靈活性和快速響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)多樣化和定制化有彈性1.流水線工藝1.單元化工藝2.按順序操作2.自律操作3.中央集中控制4.有線通信3.分散控制4.無(wú)線通信5.無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控位置信息5.實(shí)時(shí)追蹤位置信息柔性制造考驗(yàn)的是生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的反應(yīng)速度。比如在電子商務(wù)領(lǐng)域興起的“C2B”“C2P2B”等模式體現(xiàn)的正是柔性制造。在柔性制造中，生產(chǎn)的指令完全是由消費(fèi)者觸發(fā)，其價(jià)值鏈展現(xiàn)為“人—財(cái)—產(chǎn)—物—銷”這種完全定向的具有明確個(gè)性特征的活動(dòng)。在這個(gè)過程中不僅對(duì)傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈體系提出了重大的挑戰(zhàn)，也對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的架構(gòu)體系提出了新的要求。某汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)未來(lái)工業(yè)產(chǎn)線形態(tài)的思考認(rèn)為，未來(lái)生產(chǎn)線上的機(jī)器人與現(xiàn)場(chǎng)控制都應(yīng)該以資源池形態(tài)存在，每個(gè)工作單元都應(yīng)該是全局可配置、可編排的。所以企業(yè)的生產(chǎn)者認(rèn)為未來(lái)生產(chǎn)線的控制與計(jì)算功能應(yīng)該是基于云來(lái)定義的，他們目標(biāo)是把產(chǎn)線上95%的控制與計(jì)算功能遷移到園區(qū)私有云，實(shí)現(xiàn)工業(yè)軟件和生產(chǎn)裝備硬件解耦。通過產(chǎn)線的控制解耦實(shí)現(xiàn)在不更新終端及生產(chǎn)設(shè)備的情況下的靈活創(chuàng)新，他們稱之為“BrownInnovation”。08工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)4.1.工業(yè)智能化時(shí)代的愿景目標(biāo)智能技術(shù)業(yè)智能化變革的重要推手，而智能離不開大數(shù)據(jù)的支撐，李培根院士指出工業(yè)4.0的核心理念是CPS（CyberPhysicalSystems）系統(tǒng)，本質(zhì)就是數(shù)字孿生，強(qiáng)調(diào)數(shù)字世界與物理世界的深度融合。工業(yè)4.0的核心理念乃CPS(cyber-physicalsystems，數(shù)字物理系統(tǒng)，賽博物理系統(tǒng))，強(qiáng)調(diào)數(shù)字世界與物理世界的深度融合。智能感知物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)AI仿真CPS設(shè)備網(wǎng)聯(lián)化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)IP化數(shù)字孿生李培根院士認(rèn)為，數(shù)字孿生系統(tǒng)是多種新一代技術(shù)的融合，包括智能感知技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI技術(shù)，也包括數(shù)據(jù)建模，以及模型仿真技術(shù)等，其核心是基于大數(shù)據(jù)的智能化技術(shù)。[12]數(shù)字孿生不僅驅(qū)動(dòng)了數(shù)字世界和物理世界的變革，也驅(qū)動(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)的控制體系架構(gòu)不斷演進(jìn)。數(shù)字孿生是物理世界和數(shù)字世界的融合，在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)之上，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)物理世界的建模、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的“全自動(dòng)駕駛”。DigitalTwin(數(shù)字孿生)：工業(yè)4.0的智慧之道智能階段分類L1

自動(dòng)化分類描述通過Sensors實(shí)時(shí)采集物理世界數(shù)據(jù)并傳遞給數(shù)字世界數(shù)字世界統(tǒng)一匯聚來(lái)自物理世界的數(shù)據(jù)，構(gòu)建物理世界的Digital-Twin以PLC控制為標(biāo)志的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化可視化：數(shù)字孿生的初級(jí)階段，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過程的數(shù)字化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備/裝備的全聯(lián)網(wǎng)，消除信息化孤島。L2

過程監(jiān)控分析器對(duì)可分析：過程數(shù)據(jù)在預(yù)設(shè)模型下，做推L3

支持決策

理，實(shí)現(xiàn)人工低級(jí)數(shù)據(jù)分析工作的解放。物理世界啟動(dòng)工作流程數(shù)據(jù)采集Digital-Twin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、建模數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以提供經(jīng)營(yíng)者做輔助決策可預(yù)測(cè)：AI的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)，尋找過程最優(yōu)解，向經(jīng)營(yíng)者推薦方案，供經(jīng)營(yíng)者選擇。L4

輔助決策控制器進(jìn)行操作優(yōu)化改進(jìn)，閉環(huán)改進(jìn)點(diǎn)根據(jù)分析結(jié)果洞察、識(shí)別物理世界的待改進(jìn)點(diǎn)并反饋給物理世界的控制器全自動(dòng)：生產(chǎn)過程全自動(dòng)駕駛，自動(dòng)選L5

自主決策物理世界虛擬世界擇，自調(diào)整來(lái)源：德勤《Industry4.0andthedigitaltwin》09工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)如果我們把工業(yè)自動(dòng)化作為智能化的起點(diǎn)，那么工業(yè)智能化的發(fā)展可以分為四個(gè)階段：可視化：數(shù)字孿生的初級(jí)階段，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過程的數(shù)字化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備/裝備的全聯(lián)網(wǎng)，消除信息化孤島?？煞治觯簲?shù)據(jù)分析正在從人工分析走向基于預(yù)設(shè)模型的數(shù)據(jù)推理，數(shù)據(jù)分析越來(lái)越高效，為運(yùn)營(yíng)優(yōu)化決策提供至關(guān)重要的支撐作用?？深A(yù)測(cè)：通過AI應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)，尋找過程最優(yōu)解，并向經(jīng)營(yíng)者推薦方案，供經(jīng)營(yíng)者選擇。全自動(dòng)：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的“全自動(dòng)駕駛”，具備自適應(yīng)、自優(yōu)化、自決策等功能。數(shù)據(jù)的采集和流轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的關(guān)鍵能力，所以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)聯(lián)化和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的連接能力是數(shù)字孿生系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。4.2.工業(yè)智能化時(shí)代的OICT融合的生產(chǎn)體系架構(gòu)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域的深度融合，ISA-95的生產(chǎn)體系架構(gòu)也在發(fā)生變化?；贗SA-95架構(gòu)的企業(yè)管理功能系統(tǒng)軟件（ERP、MES等）呈現(xiàn)出從原來(lái)的單機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)向云化架構(gòu)演變趨勢(shì)，目前部分大型企業(yè)已經(jīng)構(gòu)建了企業(yè)的工業(yè)云平臺(tái)，將ERP、MES等應(yīng)用向云端遷移，并且依托云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)開發(fā)出更為豐富的智能化應(yīng)用。邊緣計(jì)算已經(jīng)成為重要的技術(shù)趨勢(shì)。在智能制造時(shí)代，繼續(xù)構(gòu)建一個(gè)個(gè)垂直的煙囪體系已經(jīng)不合時(shí)宜，融合智能的邊緣網(wǎng)關(guān)成為未來(lái)的發(fā)展方向。而邊緣網(wǎng)關(guān)對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的工控架構(gòu)同樣適用。隨著計(jì)算技術(shù)的高速發(fā)展，采

用軟硬件解耦的架構(gòu)，PLC功能軟件化，部署在通用計(jì)算架構(gòu)上應(yīng)用的落地場(chǎng)景越發(fā)廣泛。IA咨詢公司報(bào)告顯示，工控設(shè)

備行業(yè)“SoftPLC”新架構(gòu)的技術(shù)準(zhǔn)備度已經(jīng)相當(dāng)高，預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到4.5億美元。但是當(dāng)前SoftPLC的主要應(yīng)用區(qū)域在歐美市場(chǎng)，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)SoftPLC的應(yīng)用仍處于探索起步階段，未來(lái)拓展?jié)摿颓熬拜^好。從供應(yīng)商角度看，CodeSys占據(jù)了SoftPLC市場(chǎng)的首位。[7]全球軟PLC市場(chǎng)規(guī)模(百萬(wàn)美元）2019年全球軟PLC市場(chǎng)份額Codesys45040035030025020015010050447.7歷史預(yù)測(cè)17%349.8ABB(B&R自動(dòng)化)286.713%245.045%其他216.89%195.4177.6西門子9%7%施耐德(nxt控制)羅克韋爾(ISaGRAF)0其他包括IBHSottec、邏輯、Copadata、重要系統(tǒng)、SoftPLC.2019

2020

2021

2022

2023

2024

202510工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)同樣在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)，裝備的數(shù)字化、終端的智能化將得到廣泛的應(yīng)用?；趥鞲衅?、執(zhí)行器和無(wú)線通信模塊的相關(guān)技術(shù)研發(fā)進(jìn)展十分迅速，如

IEEE802.15.4、低功耗

Wi-Fi、電力載波通信等。技術(shù)的快速成熟降低了數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)等硬件應(yīng)用成本。在軟件系統(tǒng)方面，小型化、輕量級(jí)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、IP

協(xié)議棧已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的低占用，它們只

需要幾

Kbyte

的存儲(chǔ)器，可有效降低系統(tǒng)能耗。隨著智能機(jī)器的發(fā)展和智能分析的集中，工業(yè)生產(chǎn)體系架構(gòu)進(jìn)一步扁平化，傳統(tǒng)的垂直體系逐步向水平架構(gòu)轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的ISA-95的五層金字塔架構(gòu)演變成為以“計(jì)算”為中心的云/邊/端三層體系架構(gòu)。ISA95五層體系企業(yè)2三層體系企業(yè)1CAX企業(yè)3SCM產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)網(wǎng)安工業(yè)軟件與APPL4L3L2L1L0研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制、工藝優(yōu)化、智能質(zhì)檢、業(yè)務(wù)管理L4工業(yè)軟件PLMERP工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)IaaS、PaaS、數(shù)據(jù)治理、AI

模型、機(jī)理模型MESL3L2廠商A廠商B廠商C工業(yè)自動(dòng)化邊端工業(yè)控制與感知傳感、數(shù)采、工控、視覺、本地策略閉環(huán)SCADASCADASCADA確定性網(wǎng)絡(luò)、低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)、高可靠網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)工廠監(jiān)測(cè)、防護(hù)、管理、服務(wù)DCS

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PLCDCS

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PLCDCS

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PLCL1工業(yè)裝備工業(yè)裝備工業(yè)裝備工業(yè)裝備工業(yè)數(shù)字化裝備通用、專用裝備，儀器儀表L0在新的生產(chǎn)體系架構(gòu)下，L3/L4的軟件系統(tǒng)都將云化，變成基于工業(yè)云平臺(tái)的工業(yè)軟件APP。未來(lái)依托云平臺(tái)，可能會(huì)衍生出更多的、更為豐富的工業(yè)應(yīng)用，包括研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制、工藝優(yōu)化、智能質(zhì)檢、企業(yè)管理等。SCADA系統(tǒng)也可能進(jìn)一步裂變，一部分向上融合到數(shù)字孿生的可視化系統(tǒng)，一部分在邊緣融合邊緣算力，及數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程的全局優(yōu)化等能力，形成工業(yè)控制邊緣層。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的裝備、終端等，隨著芯片技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展，逐漸向智能化的終端演進(jìn)。4.3.工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)在ISA-95的架構(gòu)中，制造與生產(chǎn)企業(yè)的控制系統(tǒng)大多采用專用的、封閉的體系結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成系統(tǒng)的硬件按照各自的標(biāo)準(zhǔn)量身定制，且局限于專用的生態(tài)環(huán)境，編程軟件與控制器等硬件設(shè)備是“綁定”的，不同供應(yīng)商的產(chǎn)品互不兼容。無(wú)論是DCS，PLC還是FCS，雖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、產(chǎn)品批量大等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)日新月異的生產(chǎn)要求，也逐漸暴露出其固有的缺點(diǎn)。在很多情況下，當(dāng)用戶要想進(jìn)行功能上的擴(kuò)展或變化時(shí)，都必須求助于系統(tǒng)提供商；但是由于控制系統(tǒng)具有專有性，不能有效滿足用戶的個(gè)性化需求。再者，由于采用了專用的控制系統(tǒng)，如制造廠家想在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化為另一種控制系統(tǒng)也將變得極為困難。諸如此類，無(wú)形中不僅增加了制造企業(yè)的成本，也成為控制系統(tǒng)升級(jí)換代的“瓶頸”。在新的工業(yè)生產(chǎn)的三層體系架構(gòu)中，傳統(tǒng)的

ISA-95

工業(yè)控制功能部分發(fā)生了新的變化。新一代工控體系架構(gòu)是以“計(jì)算”為核心、為“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)”服務(wù)的。。從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的海量數(shù)據(jù)的采集，到工業(yè)邊緣層的數(shù)據(jù)預(yù)處理，多維數(shù)據(jù)信息融合，到云端數(shù)11工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)據(jù)的智能化應(yīng)用，數(shù)據(jù)的無(wú)縫流轉(zhuǎn)將成為整體系統(tǒng)架構(gòu)的顯性特征。AS-IS：孤立封閉系統(tǒng)、層級(jí)多、協(xié)議多TO-BE：開放分布式系統(tǒng)大數(shù)據(jù)中心（工廠數(shù)據(jù)中心)實(shí)時(shí)性控制非實(shí)時(shí)性控制基本制造動(dòng)作控制大數(shù)據(jù)分析和微調(diào)優(yōu)化L4L3ERPMES數(shù)據(jù)分析應(yīng)用云底座數(shù)字孿生云邊（實(shí)現(xiàn)原先ERP、MES、設(shè)備監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、軟件工具鏈、組態(tài)開發(fā)軟件等各類功能）新業(yè)務(wù)需求SCADA等監(jiān)測(cè)控制控制應(yīng)用數(shù)據(jù)采集AI控制優(yōu)化L2L1智能邊緣系統(tǒng)(準(zhǔn)實(shí)時(shí)過程優(yōu)化、協(xié)同；數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)、)管理層容器容器容器實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）DCS/PLC基于通用IP協(xié)議的IT/OT融合網(wǎng)絡(luò)工業(yè)總線工業(yè)以太工業(yè)以太數(shù)據(jù)無(wú)縫流轉(zhuǎn)七國(guó)八制網(wǎng)端L0

傳感器執(zhí)行器智能傳感器智能傳感器智能執(zhí)行器數(shù)字化裝備新一代工控體系的目標(biāo)架構(gòu)致力于解決工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的遺留問題，同時(shí)為工業(yè)智能化奠定基礎(chǔ)架構(gòu)，為此，它具備以下幾個(gè)特征：開放化：工控體系要從傳統(tǒng)的封閉態(tài)走向開放態(tài)，突破現(xiàn)有的七國(guó)八制的工業(yè)協(xié)議“壁壘”。開放化要求工業(yè)領(lǐng)域必須能夠基于一套開放、開源的工業(yè)通信協(xié)議，讓所有的產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)加入到開放開源的生態(tài)中，大家共享生態(tài)開放的紅利。網(wǎng)聯(lián)化：傳統(tǒng)OT的孤島系統(tǒng)，在IT/OT融合的狀態(tài)下將不復(fù)存在，任何脫離整個(gè)架構(gòu)體系的信息孤島都無(wú)法獨(dú)立存在，因?yàn)闃I(yè)務(wù)層面的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，是不允許存在孤立的數(shù)據(jù)孤島。網(wǎng)聯(lián)化對(duì)面向工業(yè)智能化的先進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提出了訴求。協(xié)作化：傳統(tǒng)的單元自動(dòng)化控制系統(tǒng)向全流程、多工序協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)高效的個(gè)性化定制、全局的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。依托于新工控架構(gòu)，在通用的硬件計(jì)算平臺(tái)之上，工業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)單位可以根據(jù)自己的工藝流程、智能算法、Know-how知識(shí)，積累自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，構(gòu)建自己的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的不敗之地。智能化：隨著計(jì)算能力的發(fā)展，控制功能不斷隨著算力下沉，越來(lái)越“接近”現(xiàn)場(chǎng)；未來(lái)端側(cè)的智能化，裝備的數(shù)字化，將直接有能力形成自我控制的自閉環(huán)。工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代的典型產(chǎn)品形態(tài)PLC控制器將會(huì)升級(jí)為智能化的設(shè)備形態(tài)，該新設(shè)備形態(tài)將是基于通用的計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)，能支持多種應(yīng)用功能的融合，智能算法的部署等功能；同時(shí)也是一個(gè)開放平臺(tái)，企業(yè)單位可以自行開發(fā)自己的APP應(yīng)用，以構(gòu)筑自身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)。12工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)4.3.1.開放化的工控架構(gòu)開放式控制系統(tǒng)的概念在80年代就已出現(xiàn)。早在1981年，美國(guó)為了減少裝備制造對(duì)日本控制系統(tǒng)的依賴性，開始了名為“下一代控制器（NGC）”的計(jì)劃，并成立了“美國(guó)國(guó)家制造科學(xué)中心（NCMS）”，主要目的是擬訂并推進(jìn)關(guān)于新一代開放式控制系統(tǒng)的具體分析與規(guī)范。其后有很多相關(guān)的研究計(jì)劃在世界各國(guó)相繼啟動(dòng)，其中影響較大的有美國(guó)的OMAC、歐洲的OSACA和日本的OSEC等計(jì)劃。由于傳統(tǒng)工控廠商認(rèn)識(shí)尚不統(tǒng)一，參與積極性仍有待提高，相關(guān)計(jì)劃推進(jìn)效果還未較好體現(xiàn)。2021年10月21日，機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所聯(lián)合施耐德電氣（中國(guó)）有限公司等發(fā)布了《開放自動(dòng)化白皮書》[19]。白皮書認(rèn)為開放的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備如下特征：可復(fù)用：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)定義可重復(fù)使用的模塊化組件，并且模塊之間可以高效集成；可移植：應(yīng)用程序可以跨平臺(tái)部署和執(zhí)行；可重構(gòu)：在不影響系統(tǒng)運(yùn)行和保障安全的情況下軟硬件即插即用；可互操作：任意設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義級(jí)交互以及共同執(zhí)行分布式應(yīng)用所需的功能。新一代的工業(yè)控制體系架構(gòu)不僅僅需要具備這四個(gè)開放的特征，還需要一套標(biāo)準(zhǔn)的、開放的工業(yè)協(xié)議棧，能夠解決當(dāng)前的七國(guó)八制、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)碎片化、互通困難的問題，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的互聯(lián)互通。4.3.2.網(wǎng)聯(lián)化的工控架構(gòu)隨著智能制造的快速發(fā)展，制造企業(yè)為了提升生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，逐漸引入新的制造技術(shù)和制造裝備，有大量設(shè)備都要聯(lián)網(wǎng)，包括機(jī)器人、移動(dòng)AGV，機(jī)床及其它自動(dòng)化設(shè)備，讓網(wǎng)絡(luò)連接訴求變得極其重要。工廠需要一種易于部署、易于管理和易于使用的網(wǎng)絡(luò)連接解決方案，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備快速、穩(wěn)定的相互通信。這些業(yè)務(wù)變化會(huì)帶來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、智能化等方面的更高訴求，IT網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步下移，IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò)之間的鴻溝正在逐步消失，最終IT網(wǎng)絡(luò)與OT網(wǎng)絡(luò)走向融合。新的工控架構(gòu)在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方面，不再是垂直體系內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送，控制器不再是數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的瓶頸。原有的分層分級(jí)體系架構(gòu)打破之后，智能機(jī)器之間將逐漸實(shí)現(xiàn)直接的橫向互聯(lián)，新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將是一張全互聯(lián)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。柔性化的系統(tǒng)及設(shè)備、功能分布于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，跨層級(jí)的協(xié)作模式、網(wǎng)絡(luò)化的溝通協(xié)同、智能化產(chǎn)品都將是網(wǎng)絡(luò)的組成部分。[9]目前工廠特性未來(lái)工廠特性萬(wàn)物互聯(lián)工廠產(chǎn)線設(shè)備控制器動(dòng)作單元產(chǎn)品智能工廠智能產(chǎn)品依賴于硬件的生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)生產(chǎn)能力與硬件緊密耦合分層級(jí)通訊交換信息柔性化系統(tǒng)與設(shè)備參與者跨層級(jí)通訊交換信息產(chǎn)品游離在外生產(chǎn)系統(tǒng)之外生產(chǎn)能力由分布式網(wǎng)終架構(gòu)承載產(chǎn)品是生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分13工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，也不同于傳統(tǒng)的IT網(wǎng)絡(luò)；雖然新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，業(yè)務(wù)承載的多樣性，多模態(tài)的接入方式都會(huì)有較大的變化，但針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)的高可靠性、高安全性訴求也是不容妥協(xié)的。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的確定性需求是工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的，它是業(yè)務(wù)本身的訴求決定的。目前業(yè)界對(duì)確定性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有較多的研究，比如：DetNet、TSN、DIP等。另外在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)越來(lái)越多的機(jī)臺(tái)裝備以無(wú)線的方式接入到整個(gè)生產(chǎn)體系，這也是一個(gè)很重要的變化；這對(duì)工業(yè)場(chǎng)景下的無(wú)線空口技術(shù)也提出了新的要求。隨著生產(chǎn)流程走向全局優(yōu)化控制，工業(yè)控制的可靠性更加依賴系統(tǒng)整體的可靠性。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接作為其中重要的一環(huán)，其高可靠性要求也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的辦公信息化網(wǎng)絡(luò)。此外，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大、聯(lián)網(wǎng)裝備增多以后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的智能化保障、智能化運(yùn)維也提出了要求。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的多樣性，對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬訴求也是非常明確的。傳統(tǒng)的工業(yè)總線正在向工業(yè)以太網(wǎng)演進(jìn)，近來(lái)，傳統(tǒng)二線制基礎(chǔ)之上的高速率傳輸技術(shù)發(fā)展很快，2019

年

11

月，IEEE802.3cg

標(biāo)準(zhǔn)

APL（AdvancedPhysicalLayer）發(fā)布，采用單對(duì)線纜承載

Ethernet/IP

標(biāo)準(zhǔn)，可以在

1000

米的長(zhǎng)度上提供

10Mbps

的帶寬，是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線的革命性變革。2021

年，IECTS60079-47

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，支持增強(qiáng)的

POE

能力，滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的本質(zhì)安全要求。這意味著基于傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線也可以實(shí)現(xiàn)從窄帶到寬帶的升級(jí)。Ethernet-APLandTypesofSingle-PairEthernetdefinedinIEEE802.3Speed(M...Gbit/s)EthernetType2.5/5/10GBit/s***BASE-T1CableTypeShieldedUnshielded1

GBit/s1000BASE-T1100MBit/s100BASE-T110MBit/s10BASE-T1S10MBit/s10BASE-T1L1015401001000CableLength(m)Ethernet-APL技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，對(duì)于用戶而言主要具有幾點(diǎn)好處：1)實(shí)現(xiàn)全工廠范圍內(nèi)的“一網(wǎng)到底”。從最底層的儀表到最高層的管理信息網(wǎng)，所有通信設(shè)備都支持以太網(wǎng)協(xié)議，無(wú)需協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，從而簡(jiǎn)化工廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2)降低建網(wǎng)成本。成熟的以太網(wǎng)軟硬件供應(yīng)能夠提高儀表和控制系統(tǒng)的開放性，進(jìn)一步降低工業(yè)儀表、工業(yè)設(shè)備成本。3)提升工廠自動(dòng)化水平。Ethernet-APL具有高帶寬優(yōu)勢(shì)，可將更多的儀表數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，有效提高工廠的自動(dòng)化水平。4)實(shí)現(xiàn)多傳感器儀表。未來(lái)一臺(tái)以太網(wǎng)儀表將能接入多個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)過程參數(shù)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)用以太網(wǎng)形式傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。[23]14工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)4.3.3.協(xié)作化的工控架構(gòu)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期制造流程全優(yōu)化，使生產(chǎn)線工藝參數(shù)可以根據(jù)原材料供應(yīng)、個(gè)性化定制需求、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)等關(guān)鍵變量的變化進(jìn)行智能優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高效的個(gè)性化定制、全局的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。以鋼鐵行業(yè)為例，其生產(chǎn)過程具有長(zhǎng)周期、長(zhǎng)流程、不可逆、連續(xù)生產(chǎn)的特征，并且其生產(chǎn)過程是一個(gè)多因素參與高溫化學(xué)冶金、相變以及物理冶金的混合過程，傳統(tǒng)的被動(dòng)式的工業(yè)控制過程不利于制造過程的全局優(yōu)化。而這種情況在工業(yè)領(lǐng)域的其他行業(yè)也尤為常見。隨著用戶個(gè)性化需求日益旺盛，需要各生產(chǎn)工序更加優(yōu)化協(xié)同，各個(gè)系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫融合，以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、跨工序，甚至是跨產(chǎn)業(yè)鏈的全生命周期的制造優(yōu)化。[20]煉焦燒結(jié)煉鐵IOT煉鋼連鑄AR/VR軋制區(qū)塊鏈5G云計(jì)算大數(shù)據(jù)AI原料供應(yīng)

來(lái)料加工生產(chǎn)調(diào)度場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)質(zhì)量跟蹤倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸傳統(tǒng)的離散制造業(yè)在柔性制造的需求下，傳統(tǒng)流水線式的產(chǎn)線可能會(huì)發(fā)生根本性的變化。產(chǎn)線會(huì)以一種單元模塊化的設(shè)計(jì)，工作島式的形態(tài)出現(xiàn)，工藝流程將以一種動(dòng)態(tài)編排的方式來(lái)定義。整個(gè)工作島的硬件是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的資源態(tài)，所有的工作島構(gòu)建成一個(gè)大的資源池，不同的客戶需求將被按需編排，將整個(gè)資源池的工作島按需串接在一起，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能、節(jié)拍和平衡率的最優(yōu)化配置。為了適配工業(yè)智能化時(shí)代的制造過程全局優(yōu)化協(xié)同的特征，IEC

國(guó)際電工委員會(huì)基于早期的

IEC61131-3

標(biāo)準(zhǔn)，在2005

年發(fā)布了新一代的工業(yè)控制系統(tǒng)編程的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

IEC61499，并定義了分布式控制系統(tǒng)的通用框架。傳統(tǒng)的IEC61131-3是一種為了提升流水線生產(chǎn)效率，從“人操作”轉(zhuǎn)換為“PLC控制器操作”設(shè)計(jì)思路的架構(gòu)，是基于周期往復(fù)的循環(huán)控制的設(shè)計(jì)架構(gòu)；而

IEC61499

是基于事件觸發(fā)方式的編程思路，與

IEC61131-3

相比，能夠更好的適配工業(yè)智能化時(shí)代的海量工業(yè)物聯(lián)場(chǎng)景。[19]15工業(yè)智能化時(shí)代的新一代工業(yè)控制體系架構(gòu)IEC61131-3IEC61499TimetriggeredcontrolEventtriggeredcontrolTechnicalitiesCanbecodedusingLD,STFBDCanbecodedusingHLLEncapsulationEasyinteroperabilitybetweenmultiplebrandsofPLCSCodeportabilityacrossdiversecontroldevicesfromedgetocloudSupportforcoderedistributionIoTreadiness傳統(tǒng)的

IEC61131-3

標(biāo)準(zhǔn)體系是面向“單個(gè)

PLC

控制單元”的編程標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)生產(chǎn)線的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)高度依賴于工控設(shè)備廠家，工控系統(tǒng)自身不能實(shí)時(shí)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)重構(gòu)，快速發(fā)展的機(jī)器視覺等工業(yè)智能部件只能以“外掛”方式進(jìn)行部署。IEC61499

的三大關(guān)鍵特性：①

系統(tǒng)級(jí)建模

/

設(shè)計(jì)；②

軟硬件解耦；③

在線動(dòng)態(tài)重構(gòu)。這三大特性對(duì)于協(xié)作化工控體系架構(gòu)尤為關(guān)鍵，因?yàn)檫@也是新工控架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)所在。同時(shí)

IEC61499

定義了一種系統(tǒng)級(jí)的建模語(yǔ)言，用于開發(fā)分布式工業(yè)控制解決方案，這就從架構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)維度，解決了新工控架構(gòu)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)問題。4.3.4.智能化的工控架構(gòu)智能生產(chǎn)是智能制造的核心環(huán)節(jié)，而制造流程的智能化是實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)的重要體現(xiàn)。以德國(guó)工業(yè)4.0為代表的智能制造的愿景目標(biāo)是使生產(chǎn)資源形成一個(gè)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，具有自主性、可調(diào)節(jié)性、可配置等特點(diǎn)；使加工過程中的產(chǎn)品具有獨(dú)特的可識(shí)別性，可與加工裝備相互識(shí)別，使加工裝備可以加工個(gè)性定制的產(chǎn)品部件；使生產(chǎn)線根據(jù)整個(gè)價(jià)值鏈自組織、集成化生產(chǎn)設(shè)施，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)條件，靈活制定生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)個(gè)性定制的高效化。實(shí)現(xiàn)上述功能的核心技術(shù)是采用分布式信息物理融合系統(tǒng)(CPS)和嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互融合與協(xié)同。其中，工業(yè)控制系統(tǒng)將演變成智能自主控制系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)級(jí)實(shí)時(shí)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的能力。制造過程全局優(yōu)化的需求，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)向高性能智能自主控制系統(tǒng)發(fā)展、驅(qū)動(dòng)單元自動(dòng)化系統(tǒng)向全流程多工序協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)發(fā)展、驅(qū)動(dòng)本地監(jiān)控向遠(yuǎn)程移動(dòng)可視化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展。AS-IS：傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)TO-BE：智能自主控制系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)調(diào)度生產(chǎn)指令運(yùn)行指標(biāo)調(diào)度生產(chǎn)指令運(yùn)行指標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)定值智能運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)工況識(shí)別與自優(yōu)化控制高性能智能控制控制輸入控制輸出原料產(chǎn)品裝備（過程）加工裝備（過程）當(dāng)前國(guó)際上領(lǐng)先的制造企業(yè)采用

DCS、PLC

等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了裝備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。但是控制系統(tǒng)的指令、運(yùn)行工況監(jiān)控和異常工況診斷仍然依靠知識(shí)工作者。制造流程智能化的目標(biāo)是使裝備(過程)的控制系統(tǒng)成為智能自主控制系統(tǒng)。如上圖所示（圖引自參考文獻(xiàn)[22]），該系統(tǒng)主要由智能運(yùn)行優(yōu)化、高性能智能控制、工況識(shí)別與自優(yōu)化控制３個(gè)子系統(tǒng)組成。裝備(過程)智能自主控制系統(tǒng)的愿景功能包括：智能感知生產(chǎn)條件的變化，以優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)為目標(biāo)，自適應(yīng)決策控制系統(tǒng)的設(shè)定值，高動(dòng)態(tài)性能的智能控制系統(tǒng)跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)定值的改變，將實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)控制在目標(biāo)值范圍內(nèi)。實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程與移動(dòng)監(jiān)控與預(yù)測(cè)異常工況，自優(yōu)化控制，排除異常工況，使系統(tǒng)安全優(yōu)化運(yùn)行。與其他智能自主控制系統(tǒng)相互協(xié)同，實(shí)現(xiàn)制造流程全局優(yōu)化。16未來(lái)展望未來(lái)展望德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)組織在發(fā)布《2030

Vision

for

Industrie

4.0–Shaping

digital

ecosystems

globally》白皮書中從產(chǎn)業(yè)和社會(huì)的角度，提出面向2030年的三大愿景：AutonomySelf-determinationandfreescopeforactionquaranteecompetitivenessindigitalbusinessmodels.TechnologydevelopmentSecurityDigitalinfrastructureInteroperabilitySustainabilityCooperationandopenecosystemspermitpluralitiyandflexibility.Modernindustrialvaluecreationensureshighstandardofliving.RequlatoryframeworkDecentworkandeducationStandardsandintegrationClimatechangemitigationandthecirculareconomyDecentralisedsystemsandartificialintelligenceSocialparticipation自主性：強(qiáng)調(diào)獨(dú)立決策和公平競(jìng)爭(zhēng)，包括商業(yè)模式的定義和設(shè)計(jì)，以及獨(dú)立個(gè)體的購(gòu)買決策。自主性的實(shí)現(xiàn)要求以下三點(diǎn)的支撐：對(duì)所有人開放的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)/IT/信息安全，技術(shù)中立的研究，創(chuàng)新和發(fā)展?；ゲ僮餍裕簭?qiáng)調(diào)所有參與者的互操作是建設(shè)如此復(fù)雜的分布式數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵。其中參與者的付出平等的承諾和貢獻(xiàn)是跨公司跨區(qū)域共同協(xié)作的前提。而標(biāo)準(zhǔn)化和整合工作，類似于統(tǒng)一的規(guī)章制度，分布式系統(tǒng)，和人工智能一樣，是實(shí)現(xiàn)互操作性的必要前提?？沙掷m(xù)性：經(jīng)濟(jì)，生態(tài)和社會(huì)可持續(xù)性是社會(huì)重要的價(jià)值取向。實(shí)施數(shù)字系統(tǒng)的創(chuàng)新生態(tài)體系為可持續(xù)性提供了肥沃的土壤，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了其本身的可持續(xù)性?？沙掷m(xù)性的關(guān)鍵舉措包括提供良好的工作和教育機(jī)會(huì)，緩解氣候變化，提高經(jīng)濟(jì)循環(huán)和社會(huì)參與度。過去的數(shù)十年里，工業(yè)企業(yè)一直在努力通過各種方式提高效率和降低成本。傳統(tǒng)方法包括精益管理、本地化生產(chǎn)和自動(dòng)化、信息化等，然而這些傳統(tǒng)手段具有一定局限性。如今，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)了更多可能性。每個(gè)工業(yè)企業(yè)都面臨著如何通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型來(lái)釋放更大價(jià)值的緊迫問題。在數(shù)字技術(shù)的影響下，未來(lái)工業(yè)將怎樣發(fā)展呢？要思考這個(gè)問題，我們還需回到工業(yè)本質(zhì)。工業(yè)是產(chǎn)出提升人類生活水平所需工具/物質(zhì)的過程。但生產(chǎn)過程不是目的，擁有產(chǎn)品也不是目的，人們購(gòu)買并使用生產(chǎn)出的產(chǎn)品成果，滿足工作和生活需求，才是工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。17未來(lái)展望如果我們以終為始，透過本質(zhì)看未來(lái)工業(yè)，那么在將來(lái)的理想情況下，隨著供應(yīng)側(cè)能力的發(fā)展，工業(yè)將從產(chǎn)品的生產(chǎn)供給不斷延伸邊界，最終發(fā)展成能夠主動(dòng)感知并滿足客戶需求，提供一體化方案，實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造的形態(tài)。模式將從供應(yīng)推動(dòng)式變?yōu)樾枨罄瓌?dòng)式；交付形式將從賣產(chǎn)品變?yōu)橘u服務(wù)；需求側(cè)角色從購(gòu)買者、接受者變?yōu)楫a(chǎn)品的共同定義者；供應(yīng)側(cè)角色從產(chǎn)品的提供者變?yōu)闈M足需求的價(jià)值創(chuàng)造者；產(chǎn)業(yè)鏈分工從清晰的上下游分工變?yōu)榫o密合作共創(chuàng)，以實(shí)現(xiàn)整體產(chǎn)出的價(jià)值最大化。憧憬2030年的世界，未來(lái)工業(yè)將改變我們的生活方式和社會(huì)組織形態(tài)，將人類帶入更加美好的生活。建筑業(yè)將完成工業(yè)化，各類建筑在工廠完成