跟著產業互聯網的發展，信息模型將逐步實現尺度體係的構建。 

為了實現信息模型功能，OPC UA服務器需要對信息模型進（jìn）行實例化，構建（jiàn）地址空間從（cóng）而向客戶端暴（bào）露實例化的信息模型（xíng），使客戶端能夠訪問和治理信息模型中定義的節點信息（xī）。 

 

 

主辦：中（zhōng）國信息通訊研究院

本文刊於《信息通訊（xùn）技術與（yǔ）政策》2020年第6期

餘思聰，黃穎，劉陽，等. 產業互聯（lián）網（wǎng）信息模（mó）型發（fā）展現狀及趨勢研（yán）究[J]. 信息通訊技術與政策, 2020(6):36-41.

論文（wén）引（yǐn）用格局：

李海花（huā）：中國信息通訊研究院產業互聯網與物聯網研究所副所長，正高（gāo）級工程師，主（zhǔ）要從事產業互聯網標識解析與信息模型等研究工作。 

5   結束語

4.4   行業內部呈現協同發展趨勢在傳統的產業出產過（guò）程中（zhōng），設備與設備往往（wǎng）獨立操縱（zòng）；但（dàn）對處於產（chǎn）業互聯網中央的智能工廠而言，現場設備層需要買通（tōng），並通過信息模型技術有機連接，實現工廠內資源的垂直整（zhěng）合。 

2   產（chǎn）業互聯網信息模型發展現狀

圖1   信息模型基本架構

產業互聯網信息模型是指產業互聯網全要素、全價值鏈、全工業鏈在（zài）信（xìn）息空間的尺度化表達。德國西門（mén）子公司提出（chū）數字孿生的（de）應用形式，通過信息（xī）模型實現對實體屬性和行為的數字化表述（shù）；德國電氣與電子製造商（shāng）協會利用信息模型成功對資產治理（lǐ）殼的資（zī）產進行描述，並實時體現資產的狀態（tài）；OPC基金會在OPC UA信息模型方麵持續布局，通過定義同一數據接（jiē）口，實現不同廠商軟（ruǎn）件之間的數據交換；IVI則研究信息模型在實現相互通訊和連（lián）接（jiē）方麵的相關技術。例如，不同（tóng）行業領域機（jī）構因為業務發展需要或者工作性質的不同，根（gēn）據自身需（xū）求開發的（de）通訊對象會存在不同的接口或者信息格局，接口的不同導致信息傳遞（dì）受阻，不同格局的（de）信息之（zhī）間交互本錢過高。建（jiàn）議對信息模型具有（yǒu）相同需求的企業（yè）或單位合作開（kāi）發，大企業為（wéi）中小企業開放平台和（hé）資源，帶動中小企（qǐ）業發展，中小企業實現技術立異，給大企業注入活力。 

圖4   InstrumentML模型圖

2.3   基於InstrumentML尺度的信（xìn）息模型InstrumentML模型描述語言可以提供同一的信息模型框架，抽象出其麵向對象處理的各個模型片斷，然後提出一種支持（chí）這種通用模型框架的軟件。 

國際方（fāng）麵，IEC針對數字工廠相關的信（xìn）息模型進行研究，在數字化描述方麵取（qǔ）得一些成果。例如，借助產業互聯網工（gōng）業同盟的平台上風，在各企業及行（háng）業之間建（jiàn）立信息模型共（gòng）享知識庫，實現信息模型的知識共享，並對共享知識不斷迭代更（gèng）新，促進信息模型技術提高。 

信息模型的（de）發展仍處於起步階段（duàn），海內外關（guān）於該技術的研究正處於越來越熱的時期。 

3.3   尺度體係急需完（wán）善產業（yè）行（háng）業一般先有產品後出尺度，與傳統產業行業不同，信息通訊行（háng）業通常先有（yǒu）尺度後推（tuī）產品。總體而言，現有的尺度體係不足（zú）以（yǐ）籠蓋產業互聯網信息模型的需求。 

AutomationML定義的基於XML的數據格局可以（yǐ）實（shí）現異構工程信息（xī）的存儲（chǔ）和交換，並支（zhī）持運行環境數（shù）據源的建模。信息模（mó）型在（zài）產業互聯網中的應用，如數字孿生、資產治理殼、OPC UA等，將打（dǎ）破傳統產業網絡眾多信息交互對象之間（jiān）的壁壘（lěi），實現橫向和縱向信息的協同，降低信息交互本錢。通過CAEX（IEC 62424）對工廠拓撲，可以實（shí）現頂層數據結構建模。因此，對於（yú）產業互聯網而言,信息通訊尺度的缺乏會阻礙行業（yè）的發展，信息模型的核心是實現信（xìn）息的尺度化。 

作者簡介

[4] 宋華振 . 什麽是 PackML[J] . 聰明工廠, 2016 (2):28-30.

[3] 中華人民共和國國家質量監視檢修檢疫總局（jú）,中國國家尺度化治理委員會. GB/T 19769. 1-2015功能塊 第一部門:結構[S]. 北京:中（zhōng）國尺度出版社, 2016.

[2] 柳曉菁, 王春喜 . 一種通用（yòng）工程數據交換格局——自動化標（biāo）記語言(AutomationML) 先容（róng）[J] . 儀器儀表尺度化（huà）與計量, 2018(1): 8-10.

[1] Florian Pauker, Thomas Fruhwirth, Burkhard Kittl, et al.A systematic approach to OPC <b>產業模（mó）板</b>UA information model design[J]. Procedia CIRP 57, 2016(57): 321-326.

參考文獻

各企業和單位將自身（shēn）信息模型相關應用場景接入行（háng）業組織中，實現（xiàn）資源共享共開發。 

圖5   PackML狀態模型圖

2.4   基於PackML尺度的信息（xī）模型（xíng）基於PackML的信息模型可以涵（hán）蓋包裝行業設（shè）備的多種運（yùn）行狀態和模式，如維修運行模式、手動運行模式、自動運行模式等。 

產業互聯網麵對的最大挑戰是普（pǔ）通產業係統如何（hé）從疊加飛速發（fā）展的ICT技術向信息物理係統的轉變，而信息物理係統中對象之間異構的信息（xī）交互是需要解決的首要題目。基於模板的產業儀表處理建（jiàn）模的過程中，專業（yè）的建模職員把特定的產業儀（yí）表模型匯（huì）總單元（yuán）數據字（zì）段（duàn）映射到InstrumentML單元數據描述字段，從（cóng）而在抽象的產業儀表公共模型中建立對應的單元數據組合參數模板。 

基於AutomationML尺度的信息模型主要用於實現出產係統（tǒng）間工程信息的尺度化，解決工程過程中信息交換和集成題目，如實現產線上的機器人、機械臂等對象間的信（xìn）息互<b>產業模型批發</b>通。 COLLADA（ISO/PAS 17506:2012）可以（yǐ）對模型對象的幾何學和運動學（xué）特（tè）性建模進行（háng）描述及格局存儲；PLCOpen XML可以（yǐ）對模型對象（xiàng）中行（háng）為和<b>手機產業製圖軟件免費</b>序列特性的邏輯信息進行描述。同時，在（zài）元模型的基（jī）礎上，用戶可通過繼續內置節點（diǎn）和增加定義的語義來擴充類型定義。因此，利用PackML建（jiàn）模可以實（shí）現（xiàn）機器狀態（tài）與操縱（zòng）模式的信息尺度化。 PackML信（xìn）息模型具有三大基（jī）本功能（néng），包括同一的操縱員界麵、協調一致的信息和協調一致的狀態轉移。 

3   產（chǎn）業（yè）互（hù）聯網信息（xī）模型麵對（duì）挑戰

基於PackML的信息模型主要用於包裝（zhuāng）過程的描述，處於信息（xī）化應（yīng）用層，可以實現機器狀（zhuàng）態與操縱模（mó）式的信息尺度化。 

產業互聯網籠蓋範圍廣，涉及領域繁（fán）雜（zá）,在各自的應用場景中，均（jun1）有（yǒu）其合（hé）用的信息模型。圖5中方框為設備運行的狀態，箭（jiàn）頭方向為設備的（de）運作流程，每當完成一個階段，設備會（huì）自動跳轉到下一個運行狀（zhuàng）態。當（dāng）前，信息模型整體仍（réng）處於起步階（jiē）段。因（yīn）為AutomationML對引用與（yǔ）關係進（jìn）行了區分，其中引用描（miáo）述了從（cóng） CAEX對象到外部存儲信息的（de）鏈接，關係描（miáo）述了（le）CAEX對象之間的聯係，因此AutomationML對象也（yě）預留（liú）了與其他（tā）工程信息相關的引用機製。 

4.2   樞紐技術有序推進近年來，海內外一些（xiē）組織陸（lù）續開展了（le）信息模型的相關研究工作，主要在信息模型的樞紐技術（shù）方麵進行布局。在PackML中定義了17種模式，可根據需要設定其中的部門狀態，這17個狀態模式基本能夠知足（zú）除了包裝行業（yè）以外的其他行（háng）業。 

OPC UA係列規範涵蓋對象（xiàng）類型、變量類型（xíng）、數據類型（xíng）和引用類型，代表特定的語義。為（wéi）實（shí）現（xiàn）該技術沿著準確的發展方向前進，同時加快該技術的發（fā）展速度，本文（wén）針對信（xìn）息模型的發展現狀及趨勢給出以下建議。詳細建模過程（chéng）為需求獲（huò）取、類型定義、模型（xíng）實例化。為實（shí）現（xiàn）更多（duō）實體的互聯互通，有時需要針對特定的行業（yè）應用製定特殊的信息模型。因此，基於OPC UA的信息模型主要用（yòng）於實現設備和係統信息的尺度化，泛起在信息化應用層，可以解決語義互操縱題目（mù）。在模型中，將工廠拓（tuò）撲結構按照工廠、單（dān）元、組件（jiàn）、特性、接口（kǒu）、關係以及引用來（lái）進行分層，這些分層對象包含屬性以及該層結構與其他對象的關（guān）係。 

劉陽：中國科學院沈陽自動化研（yán）究所副研究員，主要從事產業數據語義化處理、產業互聯網標識解（jiě）析與信息模（mó）型等研究工（gōng）作（zuò）。 

圖2   OPC UA信息模型

2.1  基於OPC UA規範的（de）信息模型OPC UA包括14種配套規範，規範數目仍在增加，OPC UA通過係列規範給出了元信息模型及實在施方案。一（yī）方麵，尺度化的信息可以（yǐ）解決產業領（lǐng）域不同廠家設備、不同設備（bèi）型（xíng）號等造成的信息孤島題目，進步（bù）信息利用效率，降低信息服務本錢；另一方麵，麵向未來（lái）產業互聯網技術最實際的信息應用需求，通過解決（jué）行（háng）業內部各<b>產業沙盤模型製作（zuò）技（jì）術是冷門嗎</b>類環境、應用需求的信息尺度化技術，來解決行業間信息匯聚、融公道解等題目。 

異（yì）構產（chǎn）業（yè）儀表網絡的各種（zhǒng）監測數（shù）據、各種類型的傳（chuán）感器、中間交換的（de）信息格（gé）局之間存在著（zhe）差異性，為了有效屏蔽差異性和實現異構產業儀表網絡互操縱，可以構建InstrumentML產業儀表信息（xī）模型。 

 

 

 

《信息通訊技術與政策》是產業（yè）和信息化部主管、中國信息通訊研究（jiū）院主辦（bàn）的專業學術期刊。 

黃（huáng）穎：中國信息通訊研究院技術（shù）與尺度（dù）研究所高級工程師，主要從事產業互聯網總體架構、尺度（dù）化、平台、邊沿計算等研究工（gōng）作。將已（yǐ）建（jiàn）好的尺（chǐ）度模板可視化之（zhī）後往尺（chǐ）度字段填入相（xiàng）應的值，終極天生完整的產業儀表信息模（mó）型。首先（xiān），在現有的尺度層麵，信息尺度主（zhǔ）要是由各單位針對各自領域編製，尺度的暢通流暢性和合用範（fàn）圍窄；同時，在各種模型之間（jiān）銜接（jiē）不暢，模型之間的合作效率低下，對（duì）信息孤島的現（xiàn）象難以（yǐ）打破。 OPC UA信息模（mó）型呈（chéng）現形式如圖2所示[1]。客戶端（duān）通過訪問服務器的地址空間獲（huò）守信息模（mó）型定義的數據和信息。傳統的信息交互方式（shì）嚴峻製（zhì）約了信息的互聯互（hù）通互操（cāo）縱（zòng），信息的利用效率低下。為實現信息（xī）模型在產業互聯網中的有效應用，促（cù）進產業互聯網的規範發（fā）展，本文針對信息模型的發展（zhǎn）現狀（zhuàng）及趨勢展開分析。 

3.1   認（rèn）知需要形成同一目前，世界各國的組織機構對信息（xī）模型的理解和闡述不一，給出的信息模型的內涵和架構也不盡相同。跟著產業互聯網相關尺度（dù）和樞紐技術（shù）的不（bú）斷提高（gāo），麵向行業的尺度化信息應（yīng）用需求也越來越大。 

4   產業互聯網信（xìn）息模型發展趨勢

3.4   應用推廣比較難題產業互聯網應用（yòng）場景複雜，對信息的處理方式多種多樣，與傳統的信息（xī）處理方式（shì）比擬，信息模型對信（xìn）息的（de）尺度化處理要求更高。跟著產業互聯網技術的不（bú）斷發展，各行各業（yè）對信息（xī）的使用（yòng）需求也會越來越大，各企業（yè）和研究機構紛紛涉足產（chǎn）業互聯網信（xìn）息尺度化領域，試圖尋找一種有效、可靠的方法，實現信息的互聯互通。產業互聯網的（de）各種異構信息造成的信<b>產業機（jī）器人建模與（yǔ）仿真課程（chéng）</b>息（xī）孤島題目是產業互聯網快速發展道路（lù）上的一塊（kuài）絆腳石。其（qí）中，SC為狀態完成（State Complete）。基於InstrumentML尺度的信息模型可實現儀表信（xìn）息的尺度化，包括儀（yí）表身份標（biāo）識信息和儀表應用屬性信息，以及儀表基本特性的描述（shù）。針對信息模型的認知沒有形成有效同一的理解，給信息的尺度（dù）化工作帶（dài）來了（le）挑戰。 

目前（qián），根據應用需要，海內外各組織機構圍繞信息模型相關技術尺度開展（zhǎn）了係列研究。 

3.2   頂層設計有待構建因為各單位（wèi）對信息模型的熟悉不（bú）同一，還未有（yǒu）一套完整的針對信息模型的尺度（dù），主要原（yuán）因是產業（yè）互聯網信（xìn）息模型缺乏頂層設計（jì），行業尺度缺乏頂層<b>中航模型官網</b> 框架。同時，OPC UA定義（yì）了數據編碼（mǎ）、安全（quán）協議和傳輸協（xié）議的映射。行業也（yě）可以在OPC UA元信息模型的基礎上定義自己的信（xìn）息模（mó）型，如機器人信息模型、機床信息模型、機器視覺信息模型和塑（sù）料加工機械信息模（mó）型。配（pèi）套規（guī）範包括多種過程控製的（de）垂直領域，如油氣、智能建築、公共設（shè）備（bèi）等。 OPC UA地址空間采用分層結構，所有服務器的頂（dǐng）層以尺度化的形式存在，用戶可以通過（guò）層次結構訪問地址空<b>3d打印蠟模（mó）的打（dǎ）印機</b>間（jiān）中的所有節點。近年來，以國（guó）際電工委員會（IEC）和國際尺（chǐ）度化組織（ISO）為主（zhǔ）介入製定的尺（chǐ）度固然逐漸在信息（xī）模型中推廣，海內在信息尺度化方麵也在不斷發力，但還沒有形成體係。 

圖 3   AutomationML工（gōng）程（chéng）數據（jù）交換格局總（zǒng）覽

2.2   基（jī）於AutomationML尺度的信息模型基於AutomationML尺度的（de）信息模（mó）型核心是以連接不（bú）同數據格局的頂層數據格局CAEX（IEC 62424）為框架，整（zhěng）合其他已有（yǒu）的基於XML的數據格局，詳細參見圖3[2]。因此（cǐ），信息模型的應用將促進行業內部的協同發展。因（yīn）為應用場景多樣，行業發展趨勢各異，針對信息模型的開發水平有高有低。 

 

1  引言（yán）

。信息模（mó）型在發展過（guò）程中，需要持續的技術、資金、職員等投入，在（zài）貿易應用和推（tuī）廣過程中也麵對著基礎薄弱、場景（jǐng）複雜、成效緩慢等眾多挑戰，將是一項長（zhǎng）期、艱巨、複雜的係統工程（chéng）。 

4.1   完善（shàn）的尺度體係逐步形成產業互聯網的本（běn）質（zhì）是實現設備、物料、控製係統（tǒng）、信息（xī）係統、產品和（hé）人之間的互聯互通。同時，AutomationML描述的數據模型與OPC UA表示的信（xìn）息（xī）模型（xíng）之間可以相互轉換（huàn），通過AutomationML結（jié）合OPC UA同一架構的（de）方式可以實現更多應用的互操（cāo）縱性（xìng）。通過定義同一的框架及描述形式，產業（yè）互聯網信息模（mó）型（xíng）可以實（shí）現信息的尺度化，為異構信息之間的交互（hù）提供解（jiě）決方案。 

餘（yú）思聰：中國信息通訊（xùn）研究院技術與（yǔ）尺度研究（jiū）所工程師，主要從事產業互聯網體係架構、平（píng）台、尺度化、新技術等研究工作。本刊定位於“信息通訊技（jì）術前沿的風向標，信息社會政策探究的思惟庫（kù）”，聚焦信（xìn）息通訊領域技術趨勢、公共政策、 國家/工業/企業戰略，發布前沿研究成果、焦點題目分析、熱門政策解讀等，推動5G、產業互聯網、數字經濟、人工智能、區塊鏈、大數據、雲計算（suàn）等技術工業的立異與（yǔ）發展，引導國家技術戰略選擇（zé）與工業政策製定，搭建產（chǎn）、學、研、用的高端學術交流平台。本文將產業互聯（lián）網信（xìn）息模型的（de）基本架構定義為（wéi）如圖1所示的（de）形式，圍繞標識、屬性（xìng）和類對產業全要素、全價值鏈、全工業鏈的信息（xī）進（jìn）行表達。基於InstrumentML尺度（dù）的模型架構如圖4所示[3]，詳細包括身份（fèn）屬性（儀表的身份標識）、結構屬性（儀表的結構屬性）、功能屬性（儀表的功能屬性）、機能屬性、位置屬性、貿（mào）易屬性。 

海內（nèi）方麵，中國信息通訊研究院（yuàn）、機械產（chǎn）業儀器儀表綜合技術經（jīng）濟研究所、華為技術（shù）有限（xiàn）公司等機構針對信息模型相關技術（shù）展開研（yán）究，主導發布了係列信息模型（xíng）成果；中國科學院沈陽自動化研（yán）究所、航（háng）天雲網科技發展有限責任公司等企業（yè）都在使用OPC UA技（jì）術，涉及信息模型的通用建模規則、模型元素定義、語<b>車間主（zhǔ）任年終總結講演（yǎn）</b>義化描述（shù）方法等內容。圖5為PackML的狀態模型[4]。在元信息模型中，基於基本（běn）節點，定義應用過（guò）程中的數據類型（xíng）以及地址空間中組織結（jié）構的類型等。 

構（gòu）建不同產業儀表信息模型，可（kě）以根據不同（tóng）儀表（biǎo）單元數據尺度或處理模型（xíng）尺度，在抽象（xiàng）模型基（jī）礎上<b>產業大（dà）型三d打印機價格多少</b>尺度化的（de）定製其信息模型模板。數據編（biān）碼通過（guò）使用UA二進製、UA XML或者UA JSON定義係列信息模型。 

多場景、多渠（qú）道合作（zuò）。為（wéi）促進該技術的發展，建議各行業（yè）領域，甚至各應用場景開發適合自身的信（xìn）息模型，並搭建信息模型服務平（píng）台，由行業組織對各領域開發的信息模型實行集中同一（yī）治理，進步信（xìn）息模型服務效率（lǜ）。 

4.3   應用（yòng）場景向多元化方向延伸伴跟著世界（jiè）範圍內產業互聯網的持續推進，產業通訊技術（shù）更新換代的節（jiē）奏可能（néng）會超過之前的任一階（jiē）段。