四分钟了解美国智能制造系统标准

前言

近些年，智能制造的热度逐年升温，再加上国家政策的刺激与开鼓励之下，各路厂商也纷纷厉兵秣马，对智能制造这块大蛋糕跃跃欲试。

本文主要通过美国的NIST于2016年2月发布的《智能制造系统标准》来和大家一起探讨什么是智能制造。

1

什么是智能制造

到底什么是智能制造，智能制造究竟要做一件什么样的事情？为什么各路玩家（比如，做机器人的，做设备的，做MES的，做云计算的，做通讯的，做人工智能的等等）从事的业务大相径庭，但却都说自己在做智能制造呢？

虽然目前业界对于智能制造并没有一个统一的明确定义，各有各的说法，但是我们可以从美国的NIST的《智能制造系统标准》（Current Standards Landscape for Smart Manufacturing Systems）中来看看，对于智能制造的定义是什么：

智能制造是将信息和通信技术应用于生产制造相关的各个业务环节中，实现生产制造企业的业务目标。

制造商的可持续竞争力取决于其在成本、交付、敏捷、质量方面的能力。智能制造系统（SMS）通过使用先进技术促进制造系统内部和系统之间的快速流动和数字信息的广泛使用，来最大化实现这些业务目标。智能制造系统将推动制造商在生产敏捷性，质量和效率方面取得空前的收益，从而提高了长期竞争力。

1.优化劳动力，提高材料和能源的使用率，高质量的产品，更短的交货期；

2.对市场需求和供应链变化的快速响应。

2

智能制造系统的结构

近几年智慧制造在各国政府政策重视下成为制造业未来发展方向，对企业而言，了解其定义进而精准转型发展蓝图成为当务之急。美国标准与技术研究院NIST （前身为国家标准局，NBS） 在2016年2月发布的《智慧制造系统标准》（Current Standards Landscape for Smart Manufacturing Systems）报告中，提出智慧制造生态系架构，其完整度及对标准之全面涵盖性，或可作为企业理解与规划智慧制造推动策略时可作参考。

在其定义中分为三个主轴：Business（商业），Product（产品），Production（生产），藉由这三个主轴之间进行更紧密的串联互动，形成更快的产品创新周期，更高效的商业链，并让生产系统产生更大的灵活性。这个架构将企业经营整体维度纳入考虑范畴，以多维度相互关联解释现实商业环境，也呈现未来智慧制造的复杂系统姿态。

我们可发现在此架构中:产品生命周期、生产周期和商业周期聚集和交互的核心为制造金字塔（Mfg Pyramid）。

制造金字塔有：

1. 企业经营层的ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源规划系统）；

2. 制造运筹层的MOM（Manufacturing Operations Management，制造营运管理）；

3. SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据採集与监控）层HMI/DCS；

4. 现场实体设备层Field Devic。

共4个层次所构成，描绘出现实制造现场系统与设备间互动关系。NIST强调的是在智慧制造现场，设备的自主操作、规划控制、自我防呆、纠错修正，这些行为带来的讯息必须能够基于「ISA-95标准」，在金字塔内部上下流动。实现从机器设备到产线到工厂，再从工厂到企业系统之间的数据整合，以实现智慧工厂基于数据的快速决策，优化产量和品质，准确的评估能源和材料的使用，同时可以改善制造现场安全和加强制造业可持续发展。

透过NIST的智慧制造生态系架构，我们可以很清楚将企业实体经营型态与智慧制造模型进行对应关联，有系统层次的去理解如何建构达成智慧制造，另外，基于「ISA-95标准」的资讯串接有助去除资讯系统整合间的歧义，确保不同设备与系统在智慧制造架构下均能自由地进行数据交换与利用，发挥管理价值。

[ISA-95 简称S95，也有称作SP95。ISA-95 是企业系统与控制系统集成国际标准，由国际自动化学会(ISA，International Society of Automation) 在1995年投票通过。该标准的开发过程是由 ANSI(美国国家标准协会) 监督并保证其过程是正确的。ISA-95不是一个标准，而是ISA开发的一系列标准，称作ISA-95企业系统与控制系统集成 Enterprise - Control System Integration标准。ISA95标准首先是从信息系统架构的层面来描述，即著名的ISA95五层架构：0层-实际的生产过程；1层-生产过程感知层。常见的数据采集，物联网应用基本在这个层面；2层-生产过程自动化；3层-MOM制造运营自动化；4层-企业运营逻辑层。]