10、工业4.0场景的建模与实现

工业4.0场景的建模与实现

1 引言

工业4.0意味着通过社会技术系统的智能组合实现工业价值链的数字化，这些系统包括硬件、软件、数据、人类以及能够自主交互的机械和/或电子组件。遵循工业4.0理念的价值链涉及人类、物理设备和IT系统（硬件和软件），这些基本实体类型可以任意组合。大多数实体都有一个与物理组件或人类相结合的IT组件。IT与物理组件的结合称为网络物理系统（CPS），IT与人类的结合称为网络人类系统（CHS），IT系统甚至可以与物理设备和人类结合，形成网络人类物理系统（CHPS）。

设计工业4.0系统时，需要考虑以下主要方面：
- 系统中的实体。
- 实体使用的数据。
- 实体之间的通信。

在实施这样的系统之前，需要创建一个模型来定义最终解决方案的要求。目前工业4.0中定义的建模概念包括工业4.0解决方案的整体架构模型（称为工业4.0参考架构模型，RAMI）和用于将数据与物理组件相结合的资产管理壳。但实体之间的通信仅在非常基础的层面上被考虑。

下面将展示如何独立于实现技术对工业4.0系统的实体及其交互进行建模，并且可以将现有的工业4.0建模方法（如资产管理壳和OPC - UA）嵌入到这样的模型中。

2 模型的模型

为了定位自己，我们只考虑当前生活或工作的世界部分，这意味着我们每天都在创造自己的新环境。而且我们对感兴趣领域的看法是主观的。在这个过程中，我们会识别对自己至关重要的实体及其关系，这种对现实部分的抽象就是模型。

创建模型的过程包括三个步骤：映射、简化和实用主义。
- 映射 ：选择现实部分中要成为模型个体的实