IVRA：日本版工業(yè)4.0參考架構

日本工業(yè)價值鏈促進會（Industrial Value Chain Initiative，IVI）是一個由制造業(yè)企業(yè)、設備廠商、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，推出了智能工廠的基本架構《工業(yè)價值鏈參考架構（Industrial Value Chain Reference Architecture ，IVRA）》。

參考架構的出臺背景

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)領域的深度應用，工廠將通過互聯(lián)，產生新價值。與此同時，一些尚未可知的利害關系也講隨之而來。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”。

　　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《Reference Architecture Model Industrie 4.0（RAMI4.0）》，并在期望基于此稱為國際標準，得到推廣。RAMI4.0通過一個3維模型，展現(xiàn)所有價值網(wǎng)絡（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）》，也旨在推進基于該架構的標準化工作（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)盟都已經面向全世界開始大力推廣各自的參考架構了。IVI認為盡管日本企業(yè)也參與了部分標準制定過程，但是參考架構的主導不在日本。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，也就是“IVRA”。

IVRA基于日本特色的制造業(yè)基礎

　　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個軸進行判斷。

　　縱向作為“資源軸”，分為員工層、流程層、產品層和設備層。橫向作為“執(zhí)行軸”，分為Plan、Do、Check和Action（PDCA循環(huán)）。內向作為“管理軸”，質量（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、廠房層和設備層；橫向表示生產流程，包括市場需求與設計、架構與實現(xiàn)、生產、維護和研發(fā)等5個階段；內向表示需求與供給流程，包括基本計劃、原材料采購、生產執(zhí)行、物流銷售和售后服務等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的“現(xiàn)場感”特征。日本制造業(yè)以豐田生產方式為代表，一般都是通過人力最大化，來提升現(xiàn)場生產能力，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嵌入了“日本制造業(yè)”的特有價值導向，期望成為世界智能工廠的另一個標準。