趙敏

（英諾維盛（北京）新技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100083）

一、前言

從2017年5月初起，筆者開(kāi)始多次參與中國(guó)工程院“基于新一代人工智能的‘中國(guó)智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告’”（以下簡(jiǎn)稱“工程院報(bào)告”）項(xiàng)目的研討與文本修訂工作。

2017年12月7日，周濟(jì)院士在南京“世界智能制造大會(huì)”上做了題為《關(guān)于中國(guó)智能制造發(fā)展戰(zhàn)略的思考》的講演，并于2018年1月在中國(guó)工程院再次做了同樣題目的報(bào)告，系統(tǒng)地闡述了我國(guó)智能制造的發(fā)展戰(zhàn)略。周濟(jì)院士的報(bào)告引發(fā)了社會(huì)上極大的關(guān)注和熱烈的反響。其中最重要的理論創(chuàng)新，是將智能制造的發(fā)展過(guò)程分成了三個(gè)階段與三個(gè)基本范式[1]，這在當(dāng)前世界智能制造業(yè)內(nèi)屬于首創(chuàng)，特別是對(duì)于第三范式“新一代智能制造”的定義，更是在智能理論和內(nèi)涵上超越了當(dāng)前國(guó)際范圍內(nèi)的11個(gè)智能制造參考架構(gòu)模型[2]，成就了獨(dú)樹(shù)一幟的學(xué)術(shù)高地。

為了更好地認(rèn)識(shí)該報(bào)告的重要意義，筆者剖析了架構(gòu)相對(duì)比較完備的德國(guó)工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型（RAMI 4.0）[3]，將其諸要素與工程院報(bào)告中的內(nèi)容做了對(duì)比，既加深了對(duì)工程院報(bào)告提出的中國(guó)版智能制造總體架構(gòu)和智能制造三個(gè)基本范式的認(rèn)識(shí)，也深化了讀者對(duì)RAMI 4.0的認(rèn)識(shí)。

二、RAMI 4.0概述

2013年4月，世界傳統(tǒng)工業(yè)強(qiáng)國(guó)——德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出了“工業(yè)4.0”的概念，同時(shí)成立了工業(yè)4.0平臺(tái)。平臺(tái)秘書(shū)處包括：德國(guó)信息技術(shù)、通信、新媒體協(xié)會(huì)（BITKOM），德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)（VDMA）和德國(guó)電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)（ZVEI）。工業(yè)4.0平臺(tái)于2015年7月發(fā)布了《工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型（RAMI 4.0）》研究報(bào)告[4]，ZVEI于2015年10月4日發(fā)布了《參考架構(gòu)模型RAMI4.0和工業(yè)4.0組建》研究報(bào)告，ZVEI將其稱之為是他們與合作伙伴共同在工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化方面取得的重要里程碑，是 “第一個(gè)精確描述符合工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)設(shè)備的工業(yè)4.0組件的版本”“為公司提供了開(kāi)發(fā)未來(lái)產(chǎn)品和商業(yè)模式的基礎(chǔ)”[3]。

RAMI 4.0的原文稿，讀起來(lái)晦澀難懂，有些詞匯不宜直譯，只能根據(jù)內(nèi)容理解來(lái)轉(zhuǎn)譯，才能得其要領(lǐng)。筆者經(jīng)過(guò)對(duì)RAMI 4.0一年多的持續(xù)學(xué)習(xí)，逐漸理解和掌握了RAMI 4.0的主線和基本內(nèi)容，比較贊賞其精確性、實(shí)用性和適用性，認(rèn)為它具有較大的彈性和發(fā)展空間，可以用它來(lái)理解、延伸和對(duì)接其他的智能制造模型，如對(duì)接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（IIRA）或?qū)又袊?guó)工程院提出的“新一代智能制造發(fā)展戰(zhàn)略”中的智能制造總體架構(gòu)[5]。

RAMI 4.0是一個(gè)基于高度模型化的理念而構(gòu)建的三維架構(gòu)體系。RAMI 4.0通過(guò)垂直軸層（Layers）、左水平軸流（Stream）、右水平軸級(jí)（Levels）三個(gè)維度，構(gòu)建并連接了工業(yè)4.0中的基本單元——工業(yè)4.0組件。基于這一架構(gòu)可以對(duì)工業(yè)4.0技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分類與細(xì)化。理論上，任何級(jí)別的企業(yè)，都可以在這個(gè)三維架構(gòu)中找到自己的業(yè)務(wù)位置——一個(gè)或多個(gè)可以被區(qū)分的、由工業(yè)4.0組件構(gòu)成的管理區(qū)塊。

工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型如圖1所示。

從術(shù)語(yǔ)翻譯來(lái)看，對(duì)于左水平軸流（Stream）的翻譯，一般沒(méi)有異議。對(duì)于右水平軸“系統(tǒng)級(jí)別（Hierarchy Levels）”的翻譯，大部分人采取了直譯為“層次結(jié)構(gòu)”或“層次”，不易區(qū)別于垂直軸“層（Layers）”的翻譯。其實(shí)，如果仔細(xì)看右水平軸上所描述的具體內(nèi)容，就知道“Hierarchy Levels”在此處翻譯為“級(jí)”比較合適，表示系統(tǒng)集成和控制的級(jí)別，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62264（企業(yè)和控制系統(tǒng)集成系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）的規(guī)定，而“Layers”是講企業(yè)管理的內(nèi)涵與層次。

圖1 工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型

三、對(duì)RAMI 4.0的解構(gòu)與重組

對(duì)于RAMI 4.0自下向上的資產(chǎn)層、集成層、通信層、信息層、功能層、業(yè)務(wù)層六層結(jié)構(gòu)，既可以綜合觀察，也可以拆開(kāi)逐層解讀。而恰恰是逐層拆解再重組之后，讓筆者看出了它的奧妙。這引發(fā)了筆者一個(gè)有趣的思考：標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容皆源于實(shí)踐，是經(jīng)過(guò)提煉后逐漸建立的，RAMI 4.0也應(yīng)該經(jīng)歷了一個(gè)不斷提煉、抽象和優(yōu)化的過(guò)程，那么，它能否傳承一兩百年前的工業(yè)基因，描述工業(yè)革命早期的企業(yè)管理狀態(tài)？能否描述今天的第三次工業(yè)革命以及即將到來(lái)的第四次工業(yè)革命？

筆者將RAMI 4.0按照“層”的定義拆解并從最低層自底向上逐層重構(gòu)，得到了如圖2所展現(xiàn)的幾種不同工業(yè)階段的模型，發(fā)現(xiàn)了一些隱含在RAMI 4.0背后沒(méi)有說(shuō)明的內(nèi)容。盡管這種拆解與重構(gòu)未必完全體現(xiàn)德國(guó)人設(shè)計(jì)RAMI 4.0的初衷，未必精準(zhǔn)匹配工業(yè)革命的歷史發(fā)展過(guò)程，但是架構(gòu)模型本身就是對(duì)工業(yè)發(fā)展模式的抽象與凝練，是要提取共性主旨內(nèi)容并忽略枝梢末節(jié)差異的。筆者認(rèn)為這是加深對(duì)RAMI 4.0理解的一個(gè)有效方式。

在圖2中，資產(chǎn)層是企業(yè)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)，盡管資產(chǎn)形式隨著歷史年代會(huì)有所不同，但是其基本性質(zhì)不變。因此會(huì)在從圖2（a）～圖2（d）的四個(gè)模型中出現(xiàn)。功能層在過(guò)去實(shí)際上也是存在的，盡管在那時(shí)甚至還沒(méi)有出現(xiàn)明確的功能定義，但是在蒸汽機(jī)時(shí)代的工廠里，已經(jīng)逐漸有了比較詳細(xì)的分工生產(chǎn)，這種分工通常是按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的功能來(lái)劃分的。至于業(yè)務(wù)層，則從來(lái)不會(huì)缺位，自從有了“工廠”這個(gè)基本企業(yè)單元之后，廠內(nèi)的活動(dòng)規(guī)劃，廠外的交易流程，都屬于工廠業(yè)務(wù)層的管理范疇。

在圖2（a）工業(yè)1.0中，只有最基本的資產(chǎn)層、功能層（表現(xiàn)不明顯）和業(yè)務(wù)層，企業(yè)活動(dòng)層次少且管理上相對(duì)簡(jiǎn)單，機(jī)器普遍缺乏控制裝置。如果以流的維度上的兩大階段（原型、實(shí)物）觀察，產(chǎn)品研發(fā)以工程藍(lán)圖為表達(dá)，以實(shí)物樣機(jī)為原型。所有的研發(fā)與生產(chǎn)都是串行過(guò)程，即一個(gè)環(huán)節(jié)完成之后，才能開(kāi)始下一個(gè)環(huán)節(jié)。

在圖2（b）工業(yè)2.0中，集成層逐漸加入進(jìn)來(lái)，因?yàn)橛辛穗?，機(jī)器有了逐漸增多的機(jī)電控制裝置，企業(yè)在對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)中的控制能力有較大增強(qiáng)，原本必須手工調(diào)整的設(shè)備可以變成由機(jī)電控制裝置來(lái)自動(dòng)調(diào)整，企業(yè)活動(dòng)層次增加，內(nèi)容豐富了很多；產(chǎn)品研發(fā)以圖紙及油泥/木模型來(lái)表達(dá)，以實(shí)物樣機(jī)為原型。研發(fā)與生產(chǎn)都是串行過(guò)程。

圖2 RAMI 4.0解構(gòu)并重組后的四種模型

在圖2（c）工業(yè)3.0中，信息層加入進(jìn)來(lái)，極大地豐富了企業(yè)的管控手段。在產(chǎn)品和設(shè)備本身中有了諸如可編程邏輯控制器（PLC）、嵌入式系統(tǒng)等數(shù)字化裝置，在設(shè)計(jì)工具上，企業(yè)開(kāi)始有了CAX等數(shù)字化研發(fā)手段。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的賦能和放大下，企業(yè)活動(dòng)層次和水平都大為提升；產(chǎn)品研發(fā)開(kāi)始以數(shù)字化2D繪圖及3D造型來(lái)表達(dá)，以數(shù)字樣機(jī)為原型，研發(fā)過(guò)程開(kāi)始有了并行工程，數(shù)控設(shè)備在生產(chǎn)中逐步應(yīng)用并普及。

在圖2（d）中，描述的是未來(lái)工業(yè)4.0愿景下的數(shù)字工廠（DF）或智能工廠（SF）。以DF或SF為企業(yè)最小單元進(jìn)行管控是工業(yè)4.0的基本思想。在系統(tǒng)級(jí)別的維度上，體現(xiàn)的是“縱向集成”；在流的維度上，體現(xiàn)的是基于產(chǎn)品（或裝置、設(shè)備、工作站等）全生命周期的“端到端集成”；在“層”的維度上，體現(xiàn)的是“信息物理系統(tǒng)（CPS）”；最難做到的一步是“橫向集成”，需要從模型中的“互聯(lián)世界”去找答案[4]，因?yàn)椤皺M向集成”所表現(xiàn)的是不同行業(yè)的企業(yè)之間的集成，所有參與者需要對(duì)諸如協(xié)同（誰(shuí)主導(dǎo)）、圈子（誰(shuí)參與）、標(biāo)準(zhǔn)（用誰(shuí)的）、利益分配（誰(shuí)受益）之類的問(wèn)題做出協(xié)商，在共識(shí)的基礎(chǔ)上彼此做出妥協(xié)，協(xié)同高效工作，共創(chuàng)商業(yè)價(jià)值，合理分享利益。企業(yè)以“互聯(lián)世界”集成的方式大致有兩種，如圖3所示。

圖3（a）所示的是典型的“央企”或大集團(tuán)企業(yè)模式，圖中的連接線表示了企業(yè)之間以“總部”為中心的業(yè)務(wù)指令和信息流的流動(dòng)，不同央企集團(tuán)之間的合作（即彼此聯(lián)接）肯定屬于“橫向集成”，例如，航空母艦的研制必定涉及到多個(gè)央企國(guó)防軍工集團(tuán)之間的合作；圖3（b）所示的是更為一般化的互不隸屬的同業(yè)企業(yè)或者各自獨(dú)立的非同業(yè)企業(yè)之間的合作，彼此之間只有合作和信息流動(dòng)而沒(méi)有指令。非同業(yè)企業(yè)之間也可以因?yàn)楣餐_(kāi)發(fā)某個(gè)大型復(fù)雜產(chǎn)品項(xiàng)目而形成“橫向集成”。未來(lái)，在各種互聯(lián)網(wǎng)的支撐與作用下，企業(yè)之間的協(xié)作方式往往是“圖3（a）+圖3（b）”的混合模式，并且更趨向于向圖3（b）發(fā)展。

事實(shí)上，企業(yè)內(nèi)、外的聯(lián)網(wǎng)所構(gòu)成的“互聯(lián)世界”，已經(jīng)構(gòu)成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）。從這個(gè)意義上說(shuō)，工業(yè)4.0與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)兩種不同的工業(yè)發(fā)展范式所使用的參考架構(gòu)雖然不同，構(gòu)建模型的出發(fā)點(diǎn)也未必一樣，但是對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論采用哪一種架構(gòu)，最終結(jié)果是殊途同歸的。

四、智能制造三個(gè)基本范式與CPS

周濟(jì)院士多次提到：德國(guó)工業(yè)4.0的模式，按照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的描述和技術(shù)要素的支撐，完全可以達(dá)到工業(yè)3.5或稍高的水平，但是如果沒(méi)有新一代人工智能的支持，是無(wú)法真正達(dá)到工業(yè)4.0的水平的。因此，“真正意義上的‘工業(yè)4.0’”概念就被正式提出來(lái)。這個(gè)要點(diǎn)也在工程院報(bào)告中有明確闡述：如果說(shuō)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是新一輪工業(yè)革命的開(kāi)始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)形成這次工業(yè)革命的高潮，重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)，并將引領(lǐng)真正意義上的‘工業(yè)4.0’，實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命 [1] 。

在工程院報(bào)告中，定義了智能制造的三個(gè)基本范式，如圖4所示。

關(guān)于“數(shù)字化制造”的第一范式，有關(guān)論述已經(jīng)很多，本文不作討論。按照工程院報(bào)告的定義，“數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造（以下簡(jiǎn)稱“數(shù)網(wǎng)化”）屬于智能制造的第二發(fā)展階段和第二范式。在該范式中，數(shù)網(wǎng)化技術(shù)都已經(jīng)得到較大的發(fā)展，形形色色的“互聯(lián)網(wǎng)（并非僅僅是因特網(wǎng)）”與制造業(yè)形成深度融合，CPS成為智能制造的主流使能技術(shù)。

圖3 企業(yè)聯(lián)接的兩種基本模式

以《三體智能革命》中的“三體智能模型”觀點(diǎn)來(lái)看，此時(shí)數(shù)字虛體（工程院報(bào)告寫(xiě)作“信息系統(tǒng)”）與物理實(shí)體（工程院報(bào)告寫(xiě)作“物理系統(tǒng)”）的交互融合形成了CPS [6]。CPS的面世具有里程碑式的意義。因?yàn)閺?0世紀(jì)80年代末到21世紀(jì)初，日本為發(fā)展人工智能而開(kāi)發(fā)的第五代計(jì)算機(jī)項(xiàng)目和“智能制造系統(tǒng)（IMS）”項(xiàng)目失敗，人工智能陷入第二次低谷。人們開(kāi)始尋求一種新的科技手段來(lái)構(gòu)建智能系統(tǒng)。于是在2006年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的海倫·吉爾提出了CPS構(gòu)想，并且很快得到了德國(guó)等工業(yè)國(guó)家的積極響應(yīng)。CPS作為一種數(shù)網(wǎng)化的智能體，是工業(yè)4.0、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等落地的“最大公約數(shù)”和關(guān)鍵使能技術(shù)，甚至可以說(shuō)，未來(lái)世界的形式就是CPS。

圖4 智能制造基本范式的演進(jìn)

《三體智能革命》提出的 “狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升”的20字箴言較好地表達(dá)了CPS智能體的基本邏輯[6]，已經(jīng)成為中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書(shū)（2017）》中的一個(gè)主要觀點(diǎn)[7]。

不同國(guó)家的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)CPS有著不同的理解。從常理和表面上來(lái)理解，CPS是一種典型的C（數(shù)字虛體）和P（物理實(shí)體）兩體相互作用，但是實(shí)際上，伴隨著人腦中的隱性知識(shí)不斷顯性化，顯性知識(shí)不斷優(yōu)化、篩選和積累，以知識(shí)為載體的“人類智能（人智）”不斷數(shù)字化、編碼化，轉(zhuǎn)化到人造系統(tǒng)中，形成“機(jī)器智能（機(jī)智）”，在比例上，“機(jī)智”日益增多，其結(jié)果是人腦逐漸從“感知-分析-決策-執(zhí)行”的系統(tǒng)回路中撤出，最終不在系統(tǒng)回路中出現(xiàn)，但是“人智”仍然以數(shù)字化軟件的形式駐留在人造系統(tǒng)中，一直在系統(tǒng)回路中作為“知識(shí)引擎”來(lái)驅(qū)動(dòng)智能系統(tǒng)（如智能制造）的實(shí)現(xiàn)。

在意識(shí)人體（工程院報(bào)告寫(xiě)作“人”，筆者將“人”細(xì)分為人體、人腦、意識(shí)）對(duì)CPS影響的判斷上，中國(guó)人的理解已經(jīng)比美國(guó)、德國(guó)對(duì)CPS的理解更為豐富和寬泛。筆者認(rèn)為，即使人腦離開(kāi)系統(tǒng)回路，也會(huì)以更合理的分工方式專業(yè)從事知識(shí)生產(chǎn)，未來(lái)“人智”會(huì)源源不斷進(jìn)入數(shù)字虛體而促成越來(lái)越多的“機(jī)智”產(chǎn)生。貌似兩體融合的CPS，實(shí)質(zhì)上還是一種三體融合的結(jié)果。可以認(rèn)為，人的影響力從未離開(kāi)CPS，并且一直牢牢地主導(dǎo)著CPS的形成與發(fā)展?！叭酥恰笔侵悄苤圃焓聦?shí)上的主導(dǎo)和決定性因素（該觀點(diǎn)與工程院報(bào)告的人-信息-物理系統(tǒng)（HCPS）內(nèi)涵基本一致）。

軟件是數(shù)字虛體的重要載體。軟件在硬件許可的范圍內(nèi)，可以定義很多新規(guī)則和新事物。而“人智”恰恰就是以數(shù)字化知識(shí)的形式駐留在軟件中，定義了軟件的推理與判斷規(guī)則。以軟件的形式實(shí)現(xiàn)“人智在回路”從而替代了“人腦在回路”，是CPS作為一種數(shù)網(wǎng)化智能體的主要作用。可以將CPS的普遍應(yīng)用作為判斷是否實(shí)現(xiàn)了第二范式“數(shù)網(wǎng)化智能制造”的技術(shù)要素。

德國(guó)人提出的工業(yè)4.0是基于CPS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是，要想實(shí)現(xiàn)工程院定義的“真正意義上的‘工業(yè)4.0’”，必須在基于CPS的數(shù)網(wǎng)化智能制造的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的技術(shù)升級(jí)和范式轉(zhuǎn)換，即走向基于“新一代HCPS” 技術(shù)的“新一代智能制造”。

五、RAMI 4.0與中國(guó)智能制造架構(gòu)的異同

王春喜等[2]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，智能制造的參考架構(gòu)，以三維架構(gòu)為主流，不管是德國(guó)的RAMI 4.0、美國(guó)的IIRA和短信業(yè)務(wù)（SMS）、日本的工業(yè)價(jià)值鏈參考架構(gòu)（IVRA）、國(guó)內(nèi)早先提出的IMSA、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的全局三維圖等，大多數(shù)都是三維參考架構(gòu)。因此工程院報(bào)告中給出的智能制造總體參考架構(gòu)也順應(yīng)了這種架構(gòu)建設(shè)主流趨勢(shì)。

工程院報(bào)告認(rèn)為：智能制造涵蓋了產(chǎn)品、制造、服務(wù)全生命周期中所涉及的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用，其總體架構(gòu)可以從價(jià)值維、技術(shù)維和組織維三個(gè)維度描述，即以制造為主體的價(jià)值維、以兩化融合為主線的技術(shù)維和以人為本的組織維。如圖5所示[5]。

在智能制造總體架構(gòu)中三個(gè)維度的具體定義和簡(jiǎn)述是：

價(jià)值維——以制造為主體的價(jià)值實(shí)現(xiàn)維度。智能制造的價(jià)值實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)三個(gè)方面及其系統(tǒng)集成；

技術(shù)維——以兩化融合為主線的技術(shù)進(jìn)化維度。智能制造從技術(shù)演變的角度體現(xiàn)為數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、新一代智能制造三個(gè)基本范式；

組織維——以人為本的組織系統(tǒng)維度。實(shí)施智能制造的組織系統(tǒng)包含智能單元、智能系統(tǒng)和系統(tǒng)之系統(tǒng)（SoS）三個(gè)層次[5]。

因?yàn)橹悄苤圃炜傮w架構(gòu)也采用了三個(gè)維度，因此盡管在維度細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上與RAMI 4.0三個(gè)維度上的內(nèi)容有一定的差異，但是彼此之間的絕大部分內(nèi)容都可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)接或近似對(duì)接，如圖6所示。

在左水平軸上，兩個(gè)架構(gòu)描述生命周期價(jià)值流的內(nèi)容比較吻合，只是圖6（a）價(jià)值維中的“流”稍顯隱蔽，嵌入在了“產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)”這個(gè)全生命周期之中，而在全生命周期的三個(gè)階段中，其實(shí)也都隱含了“原型、實(shí)物”兩個(gè)階段，而圖6（b）的“流”只給出了“原型、實(shí)物”兩個(gè)階段。

在右水平軸上，圖6（a）組織維給出了單元、系統(tǒng)、系統(tǒng)之系統(tǒng)三種系統(tǒng)級(jí)別，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了以人為本的“人智”參與，即從單元到SoS，都由HCPS組成，概念上顯得抽象；圖6（b）“級(jí)”中對(duì)系統(tǒng)級(jí)別劃分得比較具體，提出了擴(kuò)展的“互聯(lián)世界”，但是只述及設(shè)備，不明確人是否參與?；蛘?，另一種理解是RAMI 4.0在“資產(chǎn)層”中隱含了人的要素，將人作為一種被動(dòng)的被管理要素，而不是一種主動(dòng)的管理要素。

圖5 智能制造總體架構(gòu)

在垂直軸上，圖6中（a）和（b）的差異就較大了。圖6（a）表示的是兩化融合水平和系統(tǒng)智能化水平，是比較宏觀抽象的概念，另外在第三范式中強(qiáng)調(diào)了導(dǎo)入“新一代人工智能”；圖6（b）“層”中講的是系統(tǒng)/組件實(shí)施的技術(shù)層次和企業(yè)管理層次，以及由此而形成的CPS。因此，二者之間無(wú)法一一對(duì)應(yīng)。只能說(shuō)，二者之間的某些要素是同時(shí)具備的，例如圖6（a）的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化一定與圖6（b）的集成層、通信層、信息層有較多的對(duì)應(yīng)。而在圖6（b）中明確標(biāo)出的資產(chǎn)層，在圖6（a）中就難以找到了，或者說(shuō)在“組織維”上有，在“技術(shù)維”上也有。

總之，圖6（a）更具宏觀和抽象性，面向包括但不限于智能工廠的廣域適用范圍，更符合中國(guó)兩化融合、多范式并存的復(fù)雜情況；圖6（b）更具微觀和具體性，面向智能功能工廠的建設(shè)，更聚焦在企業(yè)內(nèi)部的數(shù)網(wǎng)化建設(shè)以及外部的“互聯(lián)世界”。

盡管在對(duì)比中可以看到兩個(gè)架構(gòu)具有很多相同或類似的要素，但是RAMI 4.0明顯少了對(duì)“新一代人工智能”的引入，也沒(méi)有突出人的要素，而在智能制造總體架構(gòu)中，這兩點(diǎn)是清晰、明確的核心支撐要素。

圖6 RAMI 4.0與智能制造總體架構(gòu)對(duì)接

這個(gè)對(duì)比啟發(fā)筆者做了一個(gè)大膽設(shè)想，假如要RAMI 4.0成為一個(gè)“真正意義上的‘工業(yè)4.0’”架構(gòu)，可能要做出一點(diǎn)修改，至少要在“層”維度上明確給出與新一代人工智能有關(guān)的內(nèi)容。為了形象表達(dá)這種改進(jìn)后的架構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系，筆者做了一個(gè)假設(shè)的“RAMI 4.0-AI版”，在信息層和功能層之間增加了一個(gè)AI算法層。在RAMI 4.0中，功能層的作用是實(shí)現(xiàn)功能的形式化描述、根據(jù)下層的應(yīng)用場(chǎng)景形成決策；信息層是規(guī)則和機(jī)理模型的形式化、數(shù)字化描述，并具體執(zhí)行、運(yùn)行與事件相關(guān)的規(guī)則和機(jī)理模型。信息層的載體是軟件，所有的規(guī)則和機(jī)理模型（算法）都嵌入在軟件中。眾所周知，AI通常以算法的形式體現(xiàn)出來(lái)，判斷一個(gè)軟件是否是AI軟件，看其所采用的算法以及處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的能力即可。算法既是AI的立足點(diǎn)，也是改進(jìn)與變化最快的活躍要素。因此，在不對(duì)RAMI 4.0原有結(jié)構(gòu)做較大改動(dòng)的情況下，在信息層和功能層之間增設(shè)一個(gè)“AI層”是比較快捷的改進(jìn)方式，表示在現(xiàn)有軟件中逐漸加入新一代人工智能算法，以實(shí)現(xiàn)“真正意義上的‘工業(yè)4.0’”（新一代智能制造）。如圖7所示。

不難看出，圖7（a）所表達(dá)的智能制造總體架構(gòu)，與圖7（b）所假設(shè)的“RAMI 4.0-AI版”，彼此之間有了更好的內(nèi)容對(duì)應(yīng)，由此也更好地理解了兩個(gè)架構(gòu)之間的異同。

六、結(jié)語(yǔ)

工程院報(bào)告中提出智能制造發(fā)展的三個(gè)階段、三個(gè)基本范式，明確了智能制造的發(fā)展路徑和技術(shù)規(guī)律，奠定了“真正意義上的‘工業(yè)4.0’”架構(gòu)，是中國(guó)人對(duì)智能制造發(fā)展的貢獻(xiàn)。

RAMI 4.0較好地體現(xiàn)了以CPS為主的“數(shù)網(wǎng)化智能制造”，但是因?yàn)闆](méi)有新一代人工智能技術(shù)導(dǎo)入，沒(méi)有新一代HCPS技術(shù)支撐，因此通常止步于第二范式。在實(shí)現(xiàn)智能制造方面，工程院的智能制造總體架構(gòu)更勝一籌。

要想實(shí)現(xiàn)“新一代智能制造”第三范式，必須以“新一代人工智能”為技術(shù)內(nèi)涵，以新一代HCPS為技術(shù)要素，參照工程院報(bào)告中提出的智能制造系統(tǒng)總體架構(gòu)來(lái)建設(shè)?；蛘撸部梢詫?duì)現(xiàn)有的RAMI 4.0進(jìn)行修訂，以“RAMI 4.0-AI版”向智能制造總體架構(gòu)靠攏。

圖7 改進(jìn)后的RAMI 4.0-AI與智能制造總體架構(gòu)對(duì)接