IVRA:日本版工業(yè)4.0參考架構(gòu)
日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會(Industrial Value Chain Initiative,IVI)是一個由制造業(yè)企業(yè)、設(shè)備廠商、系統(tǒng)集成企業(yè)等發(fā)起的組織,旨在推動“智能工廠”的實現(xiàn)。2016年12月8日,IVI基于日本制造業(yè)的現(xiàn)有基礎(chǔ),推出了智能工廠的基本架構(gòu)《工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)(Industrial Value Chain Reference Architecture ,IVRA)》。
參考架構(gòu)的出臺背景
隨著物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)領(lǐng)域的深度應(yīng)用,工廠將通過互聯(lián),產(chǎn)生新價值。與此同時,一些尚未可知的利害關(guān)系也講隨之而來。為了解決這些問題,德國工業(yè)4.0平臺和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)紛紛推出了“參考架構(gòu)”。
2015年,德國工業(yè)4.0平臺公布了實現(xiàn)工業(yè)4.0所描述工廠場景的參考架構(gòu)《Reference Architecture Model Industrie 4.0(RAMI4.0)》,并在期望基于此稱為國際標(biāo)準(zhǔn),得到推廣。RAMI4.0通過一個3維模型,展現(xiàn)所有價值網(wǎng)絡(luò)(圖1)。
圖1 工業(yè)4.0平臺發(fā)布的RAMI4.0
2015年,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟也推出了《IIC Reference Architecture(IIRA)》,也旨在推進(jìn)基于該架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化工作(圖2)。
圖2 IIC發(fā)布的IIRA
無論是德國平臺工業(yè)4.0,還是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟都已經(jīng)面向全世界開始大力推廣各自的參考架構(gòu)了。IVI認(rèn)為盡管日本企業(yè)也參與了部分標(biāo)準(zhǔn)制定過程,但是參考架構(gòu)的主導(dǎo)不在日本。因此,基于日本制造業(yè)價值鏈,制定了日本特色的參考架構(gòu),也就是“IVRA”。
IVRA基于日本特色的制造業(yè)基礎(chǔ)
IVRA基本上與工業(yè)4.0平臺的RAMI4.0類似,也是一個3維模式。3維模式的每一個塊被稱為“智能制造單元(SMU)”,將制造現(xiàn)場作為1個單元,通過3個軸進(jìn)行判斷。
縱向作為“資源軸”,分為員工層、流程層、產(chǎn)品層和設(shè)備層。橫向作為“執(zhí)行軸”,分為Plan、Do、Check和Action(PDCA循環(huán))。內(nèi)向作為“管理軸”,質(zhì)量(Q)、成本(C)、交貨期(D)、環(huán)境(E)(QCDE活動)(圖3)。
圖3 IVRA中的3維模式
IVRA中,通過多個智能制造單元(SMU)的組合,展現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和工程鏈等。多個智能制造單元(SMU)的組合被稱為“通用功能塊(GFB)”。GFB縱向表示企業(yè)或工廠的規(guī)模,分為企業(yè)層、部門層、廠房層和設(shè)備層;橫向表示生產(chǎn)流程,包括市場需求與設(shè)計、架構(gòu)與實現(xiàn)、生產(chǎn)、維護(hù)和研發(fā)等5個階段;內(nèi)向表示需求與供給流程,包括基本計劃、原材料采購、生產(chǎn)執(zhí)行、物流銷售和售后服務(wù)等5個階段(圖4)。
圖4 IVRA中的GFB
IVRA還將智能制造單元(SMU)之間的聯(lián)系定義為“輕便載入單元(PLU)”,具體而言,分為價值、物料、信息和數(shù)據(jù)等4個部分。通過掌控這4個部分在SMU間的傳遞準(zhǔn)確度,來提升智能制造的效率(圖5)。
圖5 PLU的移動價值
與RAMI4.0或IIRA相比,IVRA的一大特征是通過SMU等形式,納入了包括具體的員工共操作等在內(nèi)的“現(xiàn)場感”特征。日本制造業(yè)以豐田生產(chǎn)方式為代表,一般都是通過人力最大化,來提升現(xiàn)場生產(chǎn)能力,實現(xiàn)效益增長。IVI向全世界發(fā)布的智能工廠新參考架構(gòu)嵌入了“日本制造業(yè)”的特有價值導(dǎo)向,期望成為世界智能工廠的另一個標(biāo)準(zhǔn)。
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