工業4.0參考架構模子（RAMI 4.0）以一個三維模子展現了制造業觸及的一切樞紐要素，正在這個模子的級別條理維度（右邊程度軸）描寫了一個7層的自動化層級，如圖1所示，從下到上依次是：產物，現場設備，掌握設備，工作站，運營中央，企業，互聯天下。

圖1.工業 4.0自動化層級

這類功用分類，和IEC 62264（《企業操縱系統集成》）和IEC 61512（《批操縱》）尺度劃定的層級同等。正在一個現實的工場環境中，為了更清楚地剖析差別層級關于網絡通信層面請求的差別，我們把現場設備到工作站之間的層級做了進一步的細分，如圖2所示。

圖2.車間自動化模子

依據數據巨細、輪回周期、傳輸間隔、節點數目等特點目標，上圖不一樣層級間網絡通信的典范數值如下表所示：

表1.車間自動化通信特性和請求

由于差別層級關于網絡通信方面的請求差別，正在今朝的網絡技術條件下，云端平常只是存儲設備運轉數據，并應用深度進修等人工智能算法，實現體系的正在線辨識取建模，然后優化設備的運轉服從大概保護設備的運轉狀況，并不會直接節制驅動器往實現對被控工具的節制。

以云3D打印為例，平臺由云端向3D打印機發送G代碼來掌握打印設備，如圖3所示：

圖3.現階段云3D打印體系架構

這類架構存在的一個重要問題在于，一旦設備定型采購，沒法對控制器硬件舉行升級（給予擴大的運算性能）。為進步3D打印的服從和精度，某團隊開發了一種名為“FBS振動抵償”的軟件算法，能夠有效地將3D打印速度進步一倍，然則，由于某些3D打印機控制器“的測算本領和內存皆很低，不可以支撐用戶的算法。又比方，多臺機器人協同活動（RoboTeam）的場景，受限于今朝機器人控制器的測算本領，一樣平常只會支撐4臺機器人的同步活動，沒法擴大到更多數目的機器人協同活動。

另外，假如現場的設備操縱器需求升級或替換時，整臺設備或整條出產線皆需求停機，進而換上新的設備操縱器，如許就會招致出產中斷；為滿意某些高靠得住運轉規定的場所，需求創設一個冗余的操縱平臺（雙機熱備PLC），這類計劃本錢太高并且事情還很是繁復。

伴隨著網絡技術（5G，Wi-Fi 6）和網絡化操縱理論（展望操縱，數據驅動操縱）的不斷發展，現階段已經有所謂的云操縱體系（Cloud Control System）的觀點，它聯合了云盤算和網絡化操縱的長處，其體系拓撲圖如圖4所示。

圖4.云端控制系統網絡拓撲圖

正在這類架構中，由于云計就算是一種具有彈性的辦事，使用者無需了解辦事提供商的物理位置，只需求有網絡連接，就能夠依照需求設置所需的假造化資源（盤算，軟件，數據拜訪和存儲），然后正在該假造化資源上對種種數據（實時數據，歷史數據）開展闡發和處置，進而生成操縱系統的操縱旌旗燈號。

終極，留正在現場的終端能夠簡化成一個純真或只需具有有限的盤算/存儲本領的輸入輸出設備，上文提到的題目，還能夠正在這類架構中得到解決，比方即使現場設備控制器沒法支撐運轉“FBS振動賠償算法”，經過擴大云端控制器的運算本領，還能夠進步3D打印機的運轉服從，如圖5所示。

圖5.云掌握3D打印體系架構

由活動操縱的角度來講，機械人和3D打印機的架構有類似之處，由于操縱器的較量爭論本領和內存皆很低，進而沒法支撐新算法的題目。正在機械人行業一樣存正在這種題目，云操縱系統此供應了一種新的辦理思緒。

只管云掌握體系具有諸多上風，但是在當前階段，仍是面對很多挑釁，例如：信息傳輸取處置懲罰的挑釁，如安在大延遲下包管掌握質量和閉環體系的穩定性；掌握體系安全性的挑釁，不但要抵擋物理層的隨機滋擾和不確定性，更要抵擋網絡層有策略有目標的攻擊等。

所以，這類掌握架構不容易完整改寫業內所熟知的參考架構模子，但在不久的未來，伴隨著網絡技術和網絡掌握的不斷開展，云掌握系統將對包孕機器人在內的各類設備的開展和各類事實利用起到主動推進作用。