以個(gè)性化定制汽車(chē)模型為示例，由沈自所與SAP中國(guó)研究院合作的工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線(xiàn)比較完整的展示了未來(lái)智能制造的場(chǎng)景。

這條智能制造示范生產(chǎn)線(xiàn)已正式落戶(hù)于位于沈陽(yáng)的中科院沈自所內(nèi)，是一個(gè)８米×８米的模擬生產(chǎn)車(chē)間，其中包括了諸多裝置——五臺(tái)機(jī)械臂、兩臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)、100臺(tái)WIA-FA工業(yè)無(wú)線(xiàn)設(shè)備等。

普通消費(fèi)者可以通過(guò)基于SAP電子商務(wù)套件Hybris搭建的電商網(wǎng)站、手機(jī)用戶(hù)端界面或直接在微信公眾號(hào)下訂單，可根據(jù)自己的喜愛(ài)選擇不同的車(chē)型和車(chē)體顏色。

訂單生成后，相關(guān)信息即傳送到模擬車(chē)模制造企業(yè)的ERP系統(tǒng)中。ERP系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前訂單的情況，相應(yīng)完成準(zhǔn)備生產(chǎn)物料、生產(chǎn)計(jì)劃和編制生產(chǎn)成本等工作。

當(dāng)ERP系統(tǒng)完成生產(chǎn)計(jì)劃后，會(huì)將相應(yīng)的工單傳送到工廠的MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，通過(guò)MES下達(dá)給工廠生產(chǎn)線(xiàn)上。

MES自動(dòng)選擇優(yōu)先級(jí)最高的工單，而工廠生產(chǎn)線(xiàn)接收到生產(chǎn)工單信息后，將發(fā)送一個(gè)產(chǎn)品托盤(pán)并裝備上RFID標(biāo)簽。所有與該產(chǎn)品相關(guān)的信息都記錄在這個(gè)唯一RFID標(biāo)簽里，每一道工序的生產(chǎn)工作站都與RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息交互。

整個(gè)示范生產(chǎn)線(xiàn)一共有7個(gè)工序、涉及6個(gè)生產(chǎn)工作站，另外還有2個(gè)移動(dòng)備用生產(chǎn)工作站。生產(chǎn)線(xiàn)在達(dá)到產(chǎn)能飽含的時(shí)候，能自動(dòng)調(diào)用移動(dòng)備用生產(chǎn)工作站進(jìn)入生產(chǎn)體系，而當(dāng)產(chǎn)能空閑的時(shí)候又將把備用生產(chǎn)工作站移出生產(chǎn)體系，以達(dá)到節(jié)能減排的效果。

消費(fèi)者可以在網(wǎng)站、移動(dòng)端和微信端遠(yuǎn)程觀看整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程，工廠的管理人員和工程師也可以在iPad上觀察整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的工作狀態(tài)和訂單運(yùn)行情況，相關(guān)數(shù)據(jù)也實(shí)時(shí)提供給上下游供應(yīng)鏈以保證生產(chǎn)物料供應(yīng)。

如果設(shè)備出現(xiàn)故障，維修人員用手機(jī)掃描每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的二維碼，直接彈出3D維修指導(dǎo)；通過(guò)智能眼鏡連接上Skype，能與遠(yuǎn)程的技術(shù)專(zhuān)家一起會(huì)診。

二、三大關(guān)鍵性技術(shù)

這條工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線(xiàn)都示范了哪些關(guān)鍵性技術(shù)？SAP中國(guó)研究院院長(zhǎng)李瑞成表示，該示范生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)4.0的基本理念，包括個(gè)性化訂單、柔性化生產(chǎn)、三大集成、工業(yè)云與大數(shù)據(jù)等等，尤其是生產(chǎn)線(xiàn)所集成的云服務(wù)其實(shí)位于新加坡，真正體現(xiàn)了全球一體化的智能制造。

沈自所工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)研究室主任曾鵬表示，整條示范生產(chǎn)線(xiàn)中最大的特色為軟件定義生產(chǎn)，即所謂柔性化生產(chǎn)。

現(xiàn)在的離散制造業(yè)，出現(xiàn)越來(lái)越多的個(gè)性化的用戶(hù)需求。這種個(gè)性化配置的需求，對(duì)于后端的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的剛性生產(chǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)一旦安裝好了之后就難以變動(dòng)。

此外，現(xiàn)在很多產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，傳統(tǒng)剛性生產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)與改造耗時(shí)耗力，生產(chǎn)線(xiàn)更新的速度遠(yuǎn)落后于產(chǎn)品更新的速度。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，SAP與沈自所一起，首先對(duì)于傳統(tǒng)工廠的信息化系統(tǒng)進(jìn)行了信息和數(shù)據(jù)的縱向集成。

把從上往下的ERP資源管理系統(tǒng)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、PLC生產(chǎn)控制系統(tǒng)（包括工業(yè)機(jī)器人等）以及HANA大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行了分層處理，每一層之間實(shí)現(xiàn)了更好的數(shù)據(jù)與信息交互，提高了整個(gè)工廠各個(gè)層面的信息傳遞效率。

其次，從產(chǎn)品下訂單、生產(chǎn)規(guī)劃再到物料準(zhǔn)備、生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)整，把整個(gè)過(guò)程映射到虛擬的信息空間中，在虛擬信息空間里重構(gòu)了用戶(hù)端到生產(chǎn)端的制造全過(guò)程。

生產(chǎn)線(xiàn)上的PLC可編程設(shè)備、傳感器、控制器或工業(yè)機(jī)器人等被抽象成信息空間里的虛擬模型，虛擬模型與物理設(shè)備之間進(jìn)行信息交互與聯(lián)動(dòng)。

這樣，原來(lái)需要人工配置的生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)整就通過(guò)虛擬信息空間進(jìn)行快速系統(tǒng)重構(gòu)，然后自動(dòng)化配置參數(shù)到物理設(shè)備中，大幅縮短了生產(chǎn)線(xiàn)的變化周期。

在虛擬信息空間與現(xiàn)實(shí)物理世界進(jìn)行信息交互的過(guò)程中，需要一個(gè)可進(jìn)行高速低延時(shí)、高可用、高并發(fā)、抗干擾的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

沈自所牽頭研究制定的工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范WIA-FA是目前世界上唯一面向工廠高速自動(dòng)控制應(yīng)用的IEC（國(guó)際電工組織）無(wú)線(xiàn)技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。沈自所基于WIF-FA實(shí)現(xiàn)了對(duì)示范生產(chǎn)線(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的高速無(wú)線(xiàn)采集，保持10毫秒以?xún)?nèi)延時(shí)，優(yōu)于國(guó)外公司同類(lèi)產(chǎn)品。

第三，生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)傳送到位于新加坡的SAP HANA云服務(wù)中心，通過(guò)當(dāng)?shù)氐拇髷?shù)據(jù)處理對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷和實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

基于對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及在云服務(wù)平臺(tái)上建立各種算法，可預(yù)測(cè)設(shè)備的故障時(shí)間、故障位置以及故障類(lèi)型，大幅減少生產(chǎn)線(xiàn)的停機(jī)時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用生命周期。

2016年1月底，SAP中國(guó)研究院與中科院沈自所在沈陽(yáng)再次簽訂了合作協(xié)議，進(jìn)一步擴(kuò)大智能制造示范生產(chǎn)線(xiàn)的范圍，把產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)維護(hù)全流程等包括進(jìn)來(lái)，全面實(shí)踐工業(yè)4.0所提到企業(yè)內(nèi)部縱向、產(chǎn)業(yè)鏈間橫向以及產(chǎn)品生命全周期端到端的三大集成，并把相應(yīng)成果以解決方案的形式提供給制造企業(yè)。