智能制造系列（3）：智能制造的五级架构

导读：例如像波音747这样的飞机，制造和生产需要涉及多少环节和单位呢？据统计，波音747有850万个结构件，3500万个标准件。波音公司的零部件生产由分布在65个国家的1500家大企业和15000多家中小企业共同协作生产。

一个大型制造业，需要构造几个层级，才算是合理的。《智能制造的本质》中，设计了一个五级架构。从联盟，到底层连接，将一个复杂的管理与协作，降维落地。

1、智能制造总架构图

下面这张图中，从产品全寿命周期的维度和企业层次的维度，构筑了一张智能制造的总架构图。从上层，企业联盟层，有众多供应商，工厂，研发机构组成的企业联盟。经过内 和外 连接，连接到每一个企业的管理层，进而生产层，最后是控制执行层。

或者反过来，从底层向上梳理，企业最底层是智能设备和智能装备层，当这些设备和装备实现了数字化、数控化，并有可以连接的通信总线和通信协议之后，我们就可以使用计算机通过 络对其发送指令。并接受这些设备和装备在我们当前工作情况下的工作状态数据，计算机将分析所接受的数据，并在发现异常数据后发出 警。

生产加工过程涉及多道工序，这些设备和装备在企业生产过程中往往不是单独运行的，而是需要联 。这样就形成了车间层，也就是控制执行层。再往上，多个车间和分厂的运行和管理就构成了生产管理层。继续向上就是企业管理层。对大型复杂产品，企业往往无法独立完成，需要成千上万家企业共同合作，这样就形成了企业联盟层。

智能制造总架构图

智能制造的四个执行过程，也是16字箴言。“状态感知，实时分析，自主决策、精准分析”。

以下，就从顶层向下，用这四个过程，也就是16字箴言来分析不同层的任务和构成。

2、企业联盟层

当千万家企业同时为了一个复杂的产品开始合作时，首先要做的就是状态感知。这个层面的感知的内容是各家供应商的供货状态，供应链中存在的问题，以及会对最终产品交付造成的影响。其次，是“实时分析”。根据供应商过去多年的供货状态，以及给其他企业配套供应的情况进行大数据的统计分析，进行供应商评价。然后就是根据评价情况和结果，预测可能出现的问题和解决办法，提出辅助决策意见，供“自主决策”使用，最后是“精准执行”企业联盟层的构建基础是下面四层的构建，没有下层的完整构建，感知的数据就是假大空，肯定不能做出正确的决策。

企业联盟层架构

3、企业管理层

企业联盟层下一层，是企业管理层。在这个层，“状态感知”感知的是产品状态，资源状态，车间状态，企业运行整体状态以及“人，财，物，产，供，销“的 管理状态。通过感知的状态数据对企业财务，效益，产品成本，生产周期，产品质量等进行实时分析，经过状态感知与数据分析后就需要进行”自主决策“，对分析出来的数据做出绩效考评、优化安排资源计划，调整生产计划排产，做出新的工艺决策。最后就是实时调度生产，完成资源配送和调整、解决出现的问题和故障，生成新的工艺路线，以实现”精准执行“。

4、生产管理层架构

生产管理层，所管理的内容，基本上被ERP软件覆盖了。从企业的生产管理到总厂、分厂、车间，层层落地。“状态感知”感知物料状态、产品状态、设备设施运行状态、故障状态等。“实施分析”计算物料需求、工件质量、任务统计分配、故障分析分类等。“自主决策”完成作业动态调整，物料配送，作业单元定义，质量问题处理等。精准执行，通过数据调用，发送物料指令，运行指令实现任务执行等。

5、控制执行层架构

控制执行层，紧密金河生产现场和现场设备，这一层的状态感知，是在感知各类应该管理和检测的数据，包括工件状态，设备状态，位置状态和监测数据。数据需要传递到后台进行实时分析，分析工件的几何误差，设备运动误差，并对问题状态进行分类。自主决策，完成误差补偿，规则匹配，生成现场指令，完成作业数据生成。最后精准执行，实现控制设备运行，物料配送，作业执行，异常情况警示和显示等。

6、智能设备架构层

智能设备层是最底层，黄台感知，接受设备运行状态，受力状态，工作状态，I/O状态，耗能状态。实时分析，处理设备的异常状态，加工位置偏差，震动和噪音状态，I/O异常分析。最后，精准执行，更新设备的状态设置，实施位置调整，运动控制，进给控制，加工执行。

7、结束

有了这个整体架构，通过几大 络，和总线，进行数据传递，并在其中形成数据共享交互，算力的分配，分析和决策的执行。剩下的就是如何和实际的场景结合了。