Индустрия 4.0 — интеллектуальная сеть машин и процессов для промышленности с помощью информационных и коммуникационных технологий — был инициирован правительством Германии в 2011 году (на немецком языке именуется Индустрия 4.0). С тех пор принципы и технологии, лежащие в основе индустрии 4.0, были в той или иной степени приняты производителями по всему миру, что привело к тому, что часто называют Четвертая промышленная революция.

Но такая широкая и сложная концепция, как Индустрия 4.0, требует высокой степени стандартизации для полной реализации ее преимуществ. Все, начиная с общего системного ландшафта и заканчивая коммуникационной структурой, должно быть четко определено и согласовано всеми заинтересованными сторонами. Чтобы достичь этого,Платформа Индустрия 4.0рабочая группа по эталонным архитектурам, стандартам и нормативам представила эталонную архитектурную модель Industry 4.0, или RAMI 4.0.

Целью RAMI 4.0 в первую очередь является обеспечение того, чтобы все участники обсуждений Индустрии 4.0, особенно те, кто участвует в ее внедрении, имели общее понимание того, что влечет за собой Индустрия 4.0, функции каждого элемента и интерфейсы между ними.

RAMI 4.0 аналогичен 7-слойная модель OSI для сетевых протоколов. Но Индустрия 4.0 включает в себя все аспекты производства, в то время как модель OSI касается только сетей. Чтобы объяснить эту возросшую сложность, RAMI 4.0 изображен в виде куба или 3D-карты, которая показывает элементы и концепции Индустрии 4.0 и то, как они соотносятся друг с другом.

Структура куба состоит из первого измерения (первая горизонтальная ось), представляющего жизненный цикл продукта и поток создания ценности, второго измерения (вертикальная ось), представляющего уровни взаимодействия, и третьего измерения (вторая горизонтальная ось), представляющего уровни иерархии.

Жизненный цикл и поток создания ценности

Ось жизненного цикла продукта и потока создания ценности основана на IEC 62890 стандарт (в настоящее время находится в разработке), но в RAMI 4.0 существует различие между “типами” и “экземплярами”. Актив считается “типом” на этапах проектирования продукта (например, разработка, моделирование и прототипирование), и он становится “экземпляром”, когда начинается фактическое производство. Другими словами, продукты — это экземпляры типа.

Уровни взаимодействия

Вертикальная ось показывает уровни интероперабельности (также называемые архитектурными слоями), отображающие ИТ—структуру Индустрии 4.0. Существует шесть уровней интероперабельности (сверху вниз) — бизнес, функциональный, информационный, коммуникационный, интеграция и активы — охватывающие все: от бизнес-процессов до стандартов связи и физические компоненты и люди, которые являются частью процесса.

Уровни иерархии

Уровни иерархии (смоделированные по образцу IEC 62264 стандартные и аналогичные пирамиде автоматизации) представляют различных участников сети — продукты, полевые устройства, устройства управления, станции, рабочие центры, предприятие и подключенный мир.

Важно отметить, что в RAMI 4.0 (и, следовательно, в индустрии 4.0) продукты являются частью сети и могут взаимодействовать по сети так же, как и другие участники. Кроме того, иерархия была расширена вплоть до “подключенного мира”, который представляет собой подключение к Интернету вещей (IoT).

Индустрия 4.0 определяет актив как “все, что требует подключения для решения Индустрии 4.0”, включая машины, компоненты машин, материалы, изделия, чертежи, электрические схемы и даже контракты и заказы. Все эти различные активы должны быть идентифицируемыми — другие устройства, системы и сервисы в сети Industry 4.0 должны быть способны считывать и понимать тип актива, эксплуатационные и технические данные, статус и другую информацию, относящуюся к конкретному активу. Для достижения этой цели в RAMI 4.0 представлена оболочка администрирования активов (также называемая просто “оболочка администрирования” или “AAS”).

Актив — это физическая часть, а административная оболочка — цифровая часть, хранящая идентификационную, эксплуатационную, техническую информацию и информацию о состоянии актива на протяжении всего его жизненного цикла. Оболочка администрирования активов обеспечивает стандартизированный, безопасный интерфейс связи между активами и сетью Industry 4.0.