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信息物理系统包括了智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化，并基于通信技术将其融合到整个网络，涵盖内部物流、生产、市场销售、外部物流以及延伸服务，并使得它们相互之间可以进行独立的信息交换、进程控制、触发行动等，以此达到全部生产过程的智能化，从而将资源、信息、物体以及人紧密地联系在一起，从而创造物联网及服务互联网，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.0的基础。
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（10）实现“自动化+信息化”智能化，智能工厂是革新
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纵向集成的全称为“纵向集成和网络化制造系统”，其实质是“将各种不同层面的IT系统集成在一起（例如，执行器与传感器、控制、生产管理、制造和执行及企业计划等不同层面的连接）”，通过将企业内不同的IT系统、生产设施（以数控机床、机器人等数字化生产设备为主）进行全面的集成，建立一个高度集成化的系统，为将来智能工厂中的网络化制造、个性化定制、数字化生产提供支撑。
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（11）工业4.0解决信息孤岛问题——纵向集成是基础
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纵向集成主要是指将企业内部各单元进行集成，使信息网络和物理设备之间进行联通，即解决信息孤岛的问题。纵向集成中企业信息化的发展经历了部门需求、单体应用到协同应用的一个历程，伴随着信息技术与工业融合发展常讲常新，换句话说，企业信息化在各个部门发展阶段中的里程碑就是企业内部信息流、资金流和物流的集成，是生产环节上的集成（如研发设计内部信息集成），是跨环节的集成（如研发设计与制造环节的集成），是产品全生命周期的集成（如产品研发、设计、计划、工艺到生产、服务的全生命周期的信息集成）。工业4.0所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息的无缝链接，这是所有智能化的基础。
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（12）工业4.0不仅仅是智能工厂——横向集成是革命
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横向集成是指“将各种应用于不同制造阶段和商业计划的IT系统集成在一起，这其中既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司间的配置（价值网络）”（摘自《德国工业4.0战略计划实施》），也就是以供应链为主线，实现企业间的三流合一（物流、能源流、信息流），实现社会化的协同生产。
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（13）工业4.0要建立端到端的集成——消灭中间环节
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端到端的集成是指“通过将产品全价值链和为满足客户需求而协作的不同公司集成起来，现实世界与数字世界完成整合”（摘自《德国工业4.0战略计划实施》），也就是说，集成产品的研发、生产、服务等产品全生命周期的工程活动，最典型的例子如小米、苹果手机围绕产品的企业间的集成与合作。
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智能制造之路：数字化工厂 1.5 智能制造参考模型
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2015年4月16日，德国电子电气工业协会发布了工业4.0参考架构模型（RAMI 4.0），将工业4.0所涉及的关键要素用一个三维的层级模型来描述：第一个维度是由产品、控制装置、工作单元、企业和企业联盟构成的企业纵向集成维度（Hierarchy Levels Axis）；第二个维度是由研发阶段和生产阶段组成的产品生命周期与价值流维度（Life Circle&Value Stream Axis）；第三个维度则是借助信息和通信技术通用的业务划分准则，把制造系统的活动划分为业务、功能、信息、通信、集成和资产6个层次，形成活动层维度（Layers Axis）。这个架构模型的作用就是圈定了德国工业4.0所涉及的范围，所有的事情都可以在这个模型里进行分解并得到解释。
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由于网络化在工业领域的广泛应用将产生大量的连接，从而使数据处理至关重要，从美国的工业互联网联盟和德国工业4.0平台推出的参考架构模型来看，数据服务是模型的一部分。
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1.5.1 美国
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工业互联网是互联网和新一代信息技术在工业全领域、全产业链、全价值链中的融合集成应用，是实现工业智能化的综合信息基础设施。其本质是以机器、零部件、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的深度感知、传输交换、计算处理和高级分析，实现从单个机器到生产线、车间乃至整个工厂的智能决策和动态优化，工业互联网的三要素为智能机器、高级分析和工作人员，如图1-10所示。
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图1-10 美国工业互联网
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工业互联网的价值可以从三方面体现：第一，提高能源的使用效率；第二，提高工业系统与设备的维修和维护效率；第三，优化并简化运营效率。
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2015年6月，工业互联网联盟（IIC）发布工业互联网参考架构（Industrial Internet Reference Architeture，IIRA）。该文件定义了工业互联网系统的各要素，以及为要素之间的相互关系提供了通用语言。在通用语言的帮助下，参与者可为系统选取所需的要素，从而更快地交付系统实现，工业互联网的参考架构如图1-11所示。
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图1-11 美国工业互联网参考架构模型（IIRA 4.0）
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工业互联网联盟提出的参考架构模型主要是基于软件及互联网的核心技术，对未来工业的一种互联网思考方式的结果。
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然而IIC并不制定标准，它主要的工作是推动协作。事实上，IIC还积极推进与国际标准化组织的协作，现已梳理了20多个关联标准化组织，以图加快工业互联网标准研制和全球标准化协作。工业互联网参考架构可将现存的和新兴的标准统一在相同的结构中，从而能更加简单快捷地找出需弥补的缺口，进而确保各组件间的互操作性。