3.2 工業4.0時代資訊化集成系統應用需求
工業資訊化集成系統應用需求相關問題， 實質上主要解決使用者需求規格書（URS）， 和軟體需求規格書（SRS）的編制。 隨著新工業革命的深入發展， 工業4.0時代資訊化集成系統應用需求會隨著技術的發展而發展， 會出現前所未有的新要求。
3.2.1 關於資訊化集成系統的規劃
工業企業構建資訊化集成系統， 實現兩化融合， 走工業4.0道路， 對於大型企業而言首先要做企業資訊化規劃（在新的背景下應該是做企業資訊化集成的規劃。 ）國內目前的做法是找國際大企業諮詢管理公司做資訊化規劃，
（1）資訊化系統是以本地管理經驗為基礎， 還是由資訊化公司進行流程再造而做成？一般企業諮詢管理公司做資訊化規劃都提出要求， 要企業進行所謂管理流程再造， 只有按照他們要求的管理流程來管理他們的目標企業， 才可以實現企業資訊化的目標。 但是， 往往企業在本土經營了數年甚至數十年， 已經形成了一整套成功的管理經驗， 按照這些經驗， 企業取得了卓有成效的業績。 在做資訊化規劃時， 應以這些成功的經驗為基礎， 引入諮詢公司的現代管理理念做出規劃。 不應採用“天上掉下來”的某方案， 或是規劃師“頭腦裡固有”的某方案為基礎。 有些資訊化諮詢公司的一些初出茅廬的規劃師，
（2）資訊化規劃必須對製造控制系統改造做出適應工業4.0要求的規劃
工業資訊化集成系統的規劃必須正確地確定所構建的資訊化系統在企業經營管理活動中的位置。 資訊化系統是企業系統， 是頂層設計， 是實現工業企業智慧化的核心， 規劃應將此作為重點。 但是， 在規劃中，
（3）資訊化集成系統規劃時要注意如何為各底層單元實體服務
傳統的資訊化規劃存在較大問題是資訊化層對底層實體單元回應的要求較弱。
資訊化規劃也往往缺少對各級管理終端的明晰的功能要求。 資訊化集成系統規劃應加強資訊化層對自動化控制層的連結。 應有更多的關於底層系統實現智慧化， 實現更多的智慧功能的規劃。
3.2.2 企業資訊化和製造自動化智慧化的使用者需求
工業資訊化集成系統的使用者需求規範（URS）要反映企業資訊化和製造自動化智慧化的使用者需求， 用戶需求根本上要反映用戶發展戰略和機構運行策略所必需的現實和潛在的期望。
在工業4.0時代， 資訊化集成系統使用者需求必須加強對自動化製造系統的需求分析並增加自動化系統的使用者新需求。
工業4.0時代，由於採用了縱向集成和網路（互聯網）化製造以及跨越工業企業整個價值鏈的工程過程的各階段（設計和開發、生產計畫、生產工程、產品和服務）的端到端的數位資訊集成。對用戶需求的分析提出了高要求：
（1）工業4.0定制化生產與個性化生產的生產總目標使得資訊化集成系統的使用者要求和系統要求發生了較大變化。通過系統集成構建起來的資訊化集成系統只有滿足動態配置生產方式對生產過程產生的要求，才能實現定制化與個性化生產。
（2）新工業革命中，四個智慧化產生了一系列新的使用者要求和系統要求，應該從工業4.0的示範企業的實踐中總結這方面的經驗與方法。這是當前實現從工業3.0向工業4.0過度要解決的首要問題。四個智慧化將使資訊化集成系統的URS徹底變化，急待對此深入研究，從對示範企業的經驗分析中，從國外成功經驗分析中建立起URS開發方法來。
（3）工業4.0時代，要實現好而不廉價（Better not cheap）的商業模式要求。由於工業產品成為智慧產品，產品品質空前提高，產品所攜帶的它自身生產過程的全部資訊增加了它的內在價值。智慧產品將會對使用者需求產生重大影響，直接要求制定詳細的需求規範。同時，使用者需求也直接影響到產品動態生產的路徑。
（4）工業4.0時代，用戶的個性化需求直接進入智慧製造過程，URS中關於產品品質、性能、品質度量和數量等要求通過介面可能直接進入應用程式。所以，在新工業革命中，URS處於更為關鍵的位置。也就是當下的URS的一些要求會直接進入智慧生產線的某些設定值入口從而支援動態配置生產模式。這種情況下，URS會用諸如XML文檔來表達。
3.2.3 企業資訊化集成系統軟體工程需求
工業4.0時代，軟體需求應有新的變化與要求。首先，工業4.0的核心技術是CPS系統。工業4.0的CPS中，無論是Cyber，還是Physical都發揮到了極致。工業4.0的Cyber主要是網路與軟體，其中軟體搭載到網路之上特別是在互聯網之上，它以開放性、通用性和模組化為主要特點，它的COTS水準應非常高，互聯網的APP應用也極為廣泛，由此，那些為智慧化製造服務的軟體成為龐大的系列產品，成為標準化系列產品。此時，除了專門化軟體模組的開發需求有其獨特之處外，資訊化集成系統的軟體應用需求主要表現在標準軟體模組的應用方面，表現在具體應用軟體對軟體模組的集成方面。
第二，因為工業4.0強調了以人為本，智慧系統中的工作人員，智慧系統的使用者對軟體應用需求有了更多的發言權。工業4.0時代，更強調了非軟體發展人員對軟體分析的重要作用。軟體需求不是軟體團隊單方面的事情，必須要所有的風險承擔者（stakeholder）在需求分析階段密切配合，協同開發。
第三，資訊安全在工業4.0的軟體應用需求有更為特殊的意義。基於CPS的工業4.0的製造系統涉及高度網路化系統結構，涉及大量的有關人、IT系統、自動化元件和機器資訊。其中資訊交換的特點是：高容量且時間苛刻要求（Time-critical)的資訊。整個價值鏈涉及了眾多的參與者。在基於 CPS 的生產系統中，在以後的某個時間點上簡單地將安全功能注入到系統是不夠的。在涉及到安全問題的所有方面，必須從一開始就被設計到系統中。同時，需要保護數位化過程中的訣竅、智慧財產權和資料。
工業4.0中資訊安全要求保護資料和服務（數位）系統，以防止誤用，例如未經授權的訪問、修改或銷毀。安全措施的目標是提高保密性（特定機器/人使用者的資料和服務的訪問限制），完整性（資料的精度/完整以及服務的正確操作）和可用性（測量系統在特定時間內執行功能的能力）。資訊安全提供了資訊隱私性的基礎，例如保護個人，防止其資料被侵犯的權利。它還能夠保護技術訣竅，例如保護智慧財產權。安全的資訊交換是工業 4.0 成功的關鍵。以上這些要求要貫徹到軟體工程需求中去。工業4.0強調了將資訊安全預先設計到軟體中而不是後加到軟體之外。要求軟體發展時直接考慮資訊安全，將它變為系統的“基因”，而不是在系統中不得不外加資訊安全模組給系統帶來新問題。
第四，端到端的數位資訊集成工程過程聯網的各終端即時透明的要求，為軟體需求提出了不同尋常的新要求。即時透明要求終端運行的軟體模組有良好的回應性、可靠性和易用性，要求模組與應用程式間的協同性，這也是智慧製造條件下，軟體通用模組應用需求的特點。
資訊化集成系統應用需求包含了極為豐富的內容，有待在新工業革命的實踐中逐步完善。
作者簡介：
魏曉東，1967年畢業于天津大學精儀系。1984~1991年任安徽工業大學自動化系副教授。1991年出版《分散型控制系統》（ 上海科技文獻出版社） 。2000~2012年任北京和利時系統工程公司副總工、事業部總設計師，北京地鐵13號線、深圳地鐵一期工程、廣州地鐵3號線綜合監控系統工程技術總負責人。2006、2010年出版《城市軌道交通自動化系統與技術》初版與第二版（電自工業出版社）；2010年主編國家標準《城市軌道交通綜合監控系統工程設計規範》（GB50636-2010）《城市軌道交通綜合監控系統施工與品質驗收規範》（GB/T50732-2011）；2010年主編關於兩化融合的國家標準《工業企業資訊化集成系統規範》（GB/T26335-2010）。2013年至今任清華同方數位城市工程中心技術專家，住建部城市軌道交通標注技術網Eu委員會委員，全國自動化系統與集成標準技術委員會委員。
摘自《自動化博覽》2017年4月刊
在智慧工廠裡，控制系統與過程裝置、物料、人員及環境之間的資訊交互是前所未有的。雲計算、大資料，各類實用的APP會使使用者產生一系列的對系統的要求，這些應用需求將對系統建設產生極大的影響。
工業4.0時代，由於採用了縱向集成和網路（互聯網）化製造以及跨越工業企業整個價值鏈的工程過程的各階段（設計和開發、生產計畫、生產工程、產品和服務）的端到端的數位資訊集成。對用戶需求的分析提出了高要求：
（1）工業4.0定制化生產與個性化生產的生產總目標使得資訊化集成系統的使用者要求和系統要求發生了較大變化。通過系統集成構建起來的資訊化集成系統只有滿足動態配置生產方式對生產過程產生的要求，才能實現定制化與個性化生產。
（2）新工業革命中，四個智慧化產生了一系列新的使用者要求和系統要求，應該從工業4.0的示範企業的實踐中總結這方面的經驗與方法。這是當前實現從工業3.0向工業4.0過度要解決的首要問題。四個智慧化將使資訊化集成系統的URS徹底變化，急待對此深入研究，從對示範企業的經驗分析中，從國外成功經驗分析中建立起URS開發方法來。
（3）工業4.0時代，要實現好而不廉價（Better not cheap）的商業模式要求。由於工業產品成為智慧產品，產品品質空前提高，產品所攜帶的它自身生產過程的全部資訊增加了它的內在價值。智慧產品將會對使用者需求產生重大影響，直接要求制定詳細的需求規範。同時，使用者需求也直接影響到產品動態生產的路徑。
（4）工業4.0時代，用戶的個性化需求直接進入智慧製造過程，URS中關於產品品質、性能、品質度量和數量等要求通過介面可能直接進入應用程式。所以，在新工業革命中，URS處於更為關鍵的位置。也就是當下的URS的一些要求會直接進入智慧生產線的某些設定值入口從而支援動態配置生產模式。這種情況下，URS會用諸如XML文檔來表達。
3.2.3 企業資訊化集成系統軟體工程需求
工業4.0時代，軟體需求應有新的變化與要求。首先，工業4.0的核心技術是CPS系統。工業4.0的CPS中，無論是Cyber，還是Physical都發揮到了極致。工業4.0的Cyber主要是網路與軟體，其中軟體搭載到網路之上特別是在互聯網之上，它以開放性、通用性和模組化為主要特點，它的COTS水準應非常高，互聯網的APP應用也極為廣泛，由此，那些為智慧化製造服務的軟體成為龐大的系列產品，成為標準化系列產品。此時，除了專門化軟體模組的開發需求有其獨特之處外，資訊化集成系統的軟體應用需求主要表現在標準軟體模組的應用方面，表現在具體應用軟體對軟體模組的集成方面。
第二，因為工業4.0強調了以人為本，智慧系統中的工作人員，智慧系統的使用者對軟體應用需求有了更多的發言權。工業4.0時代，更強調了非軟體發展人員對軟體分析的重要作用。軟體需求不是軟體團隊單方面的事情，必須要所有的風險承擔者（stakeholder）在需求分析階段密切配合，協同開發。
第三，資訊安全在工業4.0的軟體應用需求有更為特殊的意義。基於CPS的工業4.0的製造系統涉及高度網路化系統結構，涉及大量的有關人、IT系統、自動化元件和機器資訊。其中資訊交換的特點是：高容量且時間苛刻要求（Time-critical)的資訊。整個價值鏈涉及了眾多的參與者。在基於 CPS 的生產系統中，在以後的某個時間點上簡單地將安全功能注入到系統是不夠的。在涉及到安全問題的所有方面，必須從一開始就被設計到系統中。同時，需要保護數位化過程中的訣竅、智慧財產權和資料。
工業4.0中資訊安全要求保護資料和服務（數位）系統，以防止誤用，例如未經授權的訪問、修改或銷毀。安全措施的目標是提高保密性（特定機器/人使用者的資料和服務的訪問限制），完整性（資料的精度/完整以及服務的正確操作）和可用性（測量系統在特定時間內執行功能的能力）。資訊安全提供了資訊隱私性的基礎，例如保護個人，防止其資料被侵犯的權利。它還能夠保護技術訣竅，例如保護智慧財產權。安全的資訊交換是工業 4.0 成功的關鍵。以上這些要求要貫徹到軟體工程需求中去。工業4.0強調了將資訊安全預先設計到軟體中而不是後加到軟體之外。要求軟體發展時直接考慮資訊安全，將它變為系統的“基因”，而不是在系統中不得不外加資訊安全模組給系統帶來新問題。
第四，端到端的數位資訊集成工程過程聯網的各終端即時透明的要求，為軟體需求提出了不同尋常的新要求。即時透明要求終端運行的軟體模組有良好的回應性、可靠性和易用性，要求模組與應用程式間的協同性，這也是智慧製造條件下，軟體通用模組應用需求的特點。
資訊化集成系統應用需求包含了極為豐富的內容，有待在新工業革命的實踐中逐步完善。
作者簡介：
魏曉東，1967年畢業于天津大學精儀系。1984~1991年任安徽工業大學自動化系副教授。1991年出版《分散型控制系統》（ 上海科技文獻出版社） 。2000~2012年任北京和利時系統工程公司副總工、事業部總設計師，北京地鐵13號線、深圳地鐵一期工程、廣州地鐵3號線綜合監控系統工程技術總負責人。2006、2010年出版《城市軌道交通自動化系統與技術》初版與第二版（電自工業出版社）；2010年主編國家標準《城市軌道交通綜合監控系統工程設計規範》（GB50636-2010）《城市軌道交通綜合監控系統施工與品質驗收規範》（GB/T50732-2011）；2010年主編關於兩化融合的國家標準《工業企業資訊化集成系統規範》（GB/T26335-2010）。2013年至今任清華同方數位城市工程中心技術專家，住建部城市軌道交通標注技術網Eu委員會委員，全國自動化系統與集成標準技術委員會委員。
摘自《自動化博覽》2017年4月刊