[翻译] Asset Administration Shells

关于资产管理外壳 (AAS)

资产管理外壳 (AAS) 是工业4.0中的关键概念，为产品、资源（如设备）和过程提供信息隐藏和更高层次的抽象。AAS 是技术和设备无关的机器可读描述，提供访问资产属性和功能的统一接口。与现有解决方案不同，AAS 提供了一个制造商独立的标准化管理外壳元模型。目前在生产自动化领域没有类似的技术中立、制造商独立的标准。每个工业4.0资产都有一个AAS，用于管理和访问其属性、服务及事件信息。

资产管理外壳的类型

目前，资产管理外壳 (AAS) 分为三种类型：

1. 类型1 AAS：序列化文件，例如XML或JSON文件。这些文件包含静态信息，可以作为文件分发。Eclipse BaSyx组件能够传输和接收类型1的AAS。这类AAS的数据模型由AAS元模型定义。

2. 类型2 AAS：作为运行时实例存在，托管在服务器上。它们可能包含静态信息，也可能与其他组件交互。这种AAS提供前端接口，例如访问设备服务、传感器实时数据或备件的实时可用性和交货时间。类型2 AAS也提供属性和操作，并能够通过事件信号通知条件变化。其数据模型同样由AAS元模型定义，并且定义了通用的运行时接口，允许访问属性、操作和事件。因此，类型2 AAS可以实现对异构实体的统一接口。

3. 类型3 AAS：扩展了类型2 AAS，额外实现了主动行为，即它们能够自主开始通信和协商。VDI/VDE 2139定义了类型3 AAS使用的语言。

• AAS通信

  • 每个AAS通过一个实现BaSys工业4.0通信API的HTTP/REST接口进行通信。

• 访问资产管理外壳

  • 资产管理外壳通过符合工业4.0的通信标准进行访问。对于BaSys 4.0和Eclipse BaSyx，所有的AAS至少可以通过定义的HTTP/REST接口进行访问。BaSyx提供服务器组件，可以托管类型1的AAS。类型2的AAS可以托管在共享的AAS服务器上，或者作为系统中的单独可执行文件进行部署。然而，每个类型2和类型3的AAS可能提供额外的通信方式，以支持例如高吞吐量通信或特定上下文所需的协议。

• AAS层

  • AAS层通常包括对AAS特定功能的访问，以及对操作和属性的通用访问和通信。AAS将一个实体转化为可管理的工业4.0组件，它是在数字世界中资产的逻辑表示。除了通用的AAS接口外，AAS还可以实现一个特定的、与资产相关的API，以便更容易地访问资产数据和服务。AAS提供了对资产的全部信息的访问。AAS本身提供通用信息，AAS子模型则提供更详细的信息。AAS列出AAS子模型并提供对它们的访问。资产管理外壳反映了其底层资产的通信能力。资产可以是主动的或被动的，因此，AAS也可以是主动的或被动的实体。

• AAS子模型

  • 通常，AAS包含或引用几个子模型。子模型定义了属性和服务，并实现了一个反射性接口。它们提供高级信息，例如有关资产提供的服务、资产状态模型或工厂拓扑模型的相关信息。子模型可能包含属性、功能、事件、引用、关系、文件和网页引用以及BLOBs。这使得能够以子模型的形式提供各种数据，并包含许多数据源。子模型可以为以前需要使用专有接口的数据源提供一个外观接口。因此，它们在现代工业4.0系统中作为共同的交互点发挥作用。

• AAS和子模型接口

  • AAS和子模型以树状结构组织信息。AAS使用严格且一致的格式，将所有包含的信息组织为属性树。相同的格式也用于子模型属性的结构化。AAS和子模型定义了一个统一的API，用于访问AAS信息以及AAS子模型中的信息。用于访问AAS及其子模型的具体API在此进行了描述。资产管理外壳及其子模型可能在系统中分布。虽然AAS通常驻留在服务器上以确保设备故障时的存在，但子模型可能被部署到物理设备上。如果子模型提供对频繁更改的数据的访问，将其部署到设备上可能是最好的解决方案，否则需要从设备到子模型位置不断传输数据流。分布式AAS方法使得可以将AAS和子模型用作分散的数据存储和数据源的统一接口。静态数据、数据库和工具可以配备子模型接口，以便以AAS子模型的形式提供各种数据。

• 基于资产管理外壳的BaSyx架构示例

  • 符合BaSys 4.0的工业4.0生产系统由生产资产（设备、工人、产品）、应用程序、注册表以及AAS和子模型提供者组成。AAS和子模型实现了与资产及不同类型的数据和数据源的统一接口。多个主机可能实现子模型提供者；一些提供者例如将AAS和子模型数据保存在数据库中，其他提供者则仅提供易失性数据。

第一种场景涉及支持工业4.0通信的智能设备，这些设备可以自主注册其资产管理外壳 (AAS) 和子模型，并直接与系统通信。而第二种场景中，集成的设备是传统设备，不支持工业4.0通信。为了将这种设备集成到系统中，需要一个专门的设备管理器负责注册设备的AAS和子模型，并通过原生协议与设备通信，将数据推送到设备的子模型中。 

资产管理壳体元模型 资产管理壳体（AAS）元模型定义了相关类型，类别间的关系，资产管理壳体的属性，以及相关类型，例如子模型。

资产管理壳体元模型描述了资产管理壳体和AAS子模型的总体结构。它描述了每个AAS和AAS子模型所导出的属性的最小数量及其含义。对于每个属性，都给出了其描述、类型和基数。基数也定义了属性是否是可选的，即该属性的最小值数量是零还是大于零。

资产管理壳体元模型由工业4.0平台定义，确切的元模型定义可以从工业4.0平台下载，名为“资产管理壳体的详细信息 - 第一部分”。Eclipse BaSyx提供了AAS标准的参考实现。以下描述是根据该文档改编的。每个AAS至少定义了AAS元模型中描述的属性。