正本清源看管理壳 | 工业4.0组件披上数字马甲

在2015年4月，德国率先提出工业4.0的层架构RAMI模型，这个模型甚至先于美国工业互联网联盟IIC提出的工业互联网参考框架IIRA。

图1 2015年4月 1.0版本 ZVEI

这个RAMI模型给出了德国工业的整体框架体系的思考，而在微观的基础上，工业4.0 工作组同时提出了“工业4.0单组件”的概念，并且区分了“工业4.0组件”和“非工业4.0组件”。

图2 非工业4.0组件，2015年4月

在很久一段时间，非工业4.0组件是我们所熟悉的“物”，包括设备，元器件，甚至是一个软件程序。这是一个“黑暗的世界”，它通过既定的执行机构或者特定的连接，实现对外的沟通。

CPS像是一个全新的火把，重新点燃了一切。德国工业4.0决定赋予“非工业4.0组件”以全新的意义。

而这一切，都通过一个叫做“管理壳”进行。

对每一个“物”增加了一个“管理壳”，工业4.0 组件就变得开始能够对外进行有效地交流。“智能体”出现了，无论是一台智能机床，或者是一个智能传感器，它都封装了自己的各种信息，是一个描述了赛博物理系统CPS详细特性的模型。

管理壳的定义

在工业领域，人们习惯用模型化的方法来提出产品需求、描述产品功能/生产流程、描述和控制各种技术形式（软、硬、网、机、电、磁、液、气等）的生产工具。

然而，如何对既定的设备资产，进行更好的定义。本文作者试图这里给“管理壳”下一个尝试性的定义。

管理壳是一种遵循各种相关标准，对工业4.0组件的资产特性及技术功能，进行数字化描述的一种壳式管理软件。有了可用软件平台来查询、读取的自我描述式的数字化“资产说明书”，资产由此而变得可管理、可操作。

图3 管理壳，ZVEI，2016.11

管理壳基本构成为“清单+组件管理器”。清单”用来表示组件内容目录，如功能、信息、通信等业务活动的层次范围；“组件管理器”来管理组件范围内的相关资产。管理壳清晰界定该组件所在的层次、价值流、级别，确认了所需的数据、功能与安全要求，规避了因为不按标准建设组件系统而在未来可能发生的信息失控问题。

可以把管理壳形象地理解为是一种给所有企业资产穿上了“数字化马甲”，可让那些原先不好管理、不能管理的资产，都有了一个的标识。

以某个“数字化工厂（DF）”中的零部件——电机轴为例，如图2所示，如果将电机轴的管理壳结构从左至右展开，可以看到在整个DF的视图的“清单”中有总资产和管理壳的标识，通过API而映射为DF的“标头（header）”，“标头”中的特性列表保证了DF的有形资产与管理壳在各自工作环境中的识别与认证，保证了在恰当的时间引用部分资产与视图的能力。

图4 管理壳的结构，德国ZVEI，2016年11月

管理壳“标头”之下是“主体（body）”。“组件管理器”负责管理“主体”的各子模型。子模性包含了资产特性的层次、系统级别，可以针对不同的资产引用各种数据与功能（上图中白色几何元素）。这些被引用的数据主要运行在信息层。