保 存还是谋发展? 天鹅危机下制造业之惑
什么是 业 4.0? 不变的企业目标 :1. 盈利 ;2. 持续的盈利 ;3. 履行企业社会责任 工业 1.0 工业 2.0 工业 3.0 工业 4.0 业务层 业务层 业务流程标准化 业务层 功能层 信息化 业务层 功能层 信息层 智能化 物理层 物理层 生产要素标准化 集成层 物理层 自动化 通信层 集成层 物理层 数字化 蓝领 : 全科技工 蓝领 : 极度专业细分 蓝领 : 多能工育成 蓝领 : 自主决策 白领 :- 白领 : 监督者 (SDCA) 白领 : 管理者 (PDCA) 白领 : 领导者 技术革命 : 蒸汽革命 技术革命 : 电气革命 技术革命 : 信息革命 技术革命 : 数字革命 现代生产的雏形 市场需求 : 性价比 市场需求 : 个性化 市场需求 : 定制 生产模式 : 大批量生产 生产模式 : 小批量多品种 生产模式 : 大规模定制 管理理论 : 科学管理 管理理论 : 精益生产 管理理论 : 敏捷应变
业 4.0 的业务诉求 : 利用物联网 人工智能 大数据技术融合流程信息化与产线自动化, 提升工业企业的敏捷应 变能力 实现质量 Q 成本 C 交期 D 等关键指标的大幅度提升 研发 生产供应链销售 服务 数字技术订单交期 (Delivery) 产品质量 (Quality) 供应链成本 (Cost) 多目标 / 多约束实时决策改善 Q/C/D
业 4.0 改善 Q C D 的核 段 : 提升 业企业的敏捷应变能 工业 4.0 的两个端到端集成 工业 3.0 的核心问题之二从生产计划到生产执行缓慢的反馈闭环 工业 3.0 的核心问题之一产品研发经历漫长的设计 制造 使用体验反馈闭环 供应链规划 主生产计划 物料计划 生产排期 物料物流 产品规划产品设计设计仿真工艺设计工艺仿真制造执行服务设计售后服务 PLM 成品物流 ERP 工业 4.0 的核心价值 ( 财务回报 ) 融合信息化 物联网 大数据及人工智能技术, 通过缩短产品开发及订单交付周期 大幅提高制造企业响应市场变化的能力 信息域 (I T) 物理域 (OT) 2 分析 1 感知 3 决策 4 执行 工业互联网平台的 4 个统一 1. 统一数据服务总线 2. 统一数据模型 (I4.0 Compoets) 3. 统一数据服务平台 4. 统一算法模型库
业 4.0 参考架构 / 中国智能制造成熟度 书 智能层 工业企业实例 业务层功能层信息层通信层集成层资产层 销售管理 计划管理 设计管理 生产准备 生产执行 物资采购 财务 人事 安防等 PLM APS ERP TMS WMS CRM SRM OA HR 等数据湖 信息物理系统 ( 数字镜像 ) 仿真 数据模型 决策模型 智能算法 ( 工业大脑 ) 工厂数据服务总线 (PSB) Kepware 等传感器 ( 内置 外置 ) SCADA 车联网感知设备等生产装备 ( 切割中心 型材切割线 龙门吊等 ) 运输装备 (AGV 运输车辆等)
实现敏捷应变第 步 订单 命周期与产品 命周期 两个端到端 命周期的管理流程优化 业务层 工业4.0转型方案 智能制造规划 功能层 供应链分析 工业4.0愿景 订单生命周期价值流 工业4.0规划核心诉求 1. 规划 通过价值流梳理 识别企业价值流瓶颈及规划工业4.0方案 精益制造分析 投资组合的有效边界曲线 ERP 主生产计划 工业3.0的核心问题之一 产品研发经历漫长的设计 制造 使用体 验反馈闭环 产品设计 设计仿真 工艺设计 PLM 工艺仿真 保证项目实施与公 司策略的一致性 示例性计划工业4.0路线图 物料计划 生产排期 使公司更好地利用 资源 物料物流 制造执行 服务设计 目标 售后服务 及时终止表现不佳 或过时的项目 成品物流 方框 实现最终工业4.0愿景的状态或项目 关键技术 每个项目所需要的关键技术 时间维度 大致的时间范围或具体日期指示 里程碑 节约情况 预算使用 是否终止 应用技术等方面的进度百 分比 最佳风险组合通常位于曲线中心 随着曲线上移 风险成比例增加 但收益增量降低 低风险低回报的投资组合 在有效边界上的选择可承受波动性的投资组合 为计划承担的风险百分比提供最大的节省和收益 不断监测重点活动 采取必要措施 智能网联产品研发及业务模式创新 设计思维创新 IT/OT/IIoT融合技术架构 智能制造现状评估 Cogitive & Aalytics 智能 管理 仪表盘 生 产 效 率 概 要 废 弃 物 料 6 人 员 状 况 集团数字化运营控制中心 生产管理 品质管理 能源管理 设备管理 业务域 人事 订单管理 New Focus Mobile Experiece Market Activatio 现状 规 划 Resposive Operatios New Ways to Work Social 辅助决策 OTD 质量监控 CE 4 CRM DMS 5 订单数字主线 生产 物料/成品数字主 线 供应链 智能装备 智能家 居 平台服 务 公有数 据 数据服 务 信息域 AI平台 产品数字主线 研发 车联网 工业互联网平台 运行域 信息物理系统 产线 智能产 品 创新业务 信息安全 SCM 企业服务总线 ESB 红帽OpeShift平台 工单数字主线 服务 AI能力 开放平台 数据科学家 工作平台 数据中台 模型发布 管理平台 数据接 入 数据整 合 数据湖 数据服 务 N号工厂 3 应用域-工厂 生产管理 驾驶舱 异常探测 生产优化 工 业 园 区 规 划 Actioable Isights 供方协同 二号工厂 2 Iteret of Thigs 物料需求 安全 基础架构 工 业 Blockchai Orchestrated Ecosystems 开发 库存管理 4.0 New Expertise 1 生产排程 财务 1.3 1.2 部署 New Busiess Models 智慧园区 1.4 应用域-企业 管理 监控 登入 测试 Restless Talet 分析决策 排放管理 开发及运行云平台 Dev-Ops Emergig Techologies Cloud 集团公有云 端到端研发分析 企业私有云 产品生命周期价值流 质量优化 资产优化 工人优化 一号工厂 1.1 工厂数据服务总线 运维优化 MQTT Broker ERP数据集成 中控台 人机介面 Rules & Decisios 数据集成 生产排程 时序数据 质量数据 Itegratio Bus 协议转换 DCS SCADA 线边库存管理 产线运维系统 高速以太网 产品规划 工业4.0项目卡片 工业4.0转型蓝图 供应链规划 工业3.0的核心问题之二 从生产计划到生产执行缓慢的反馈闭环 OPC UA Model Executio Optimisatio Egie Rules Egie Protocol Traslatio H M I Protocol Traslatio H M I Protocol Traslatio HMI 图例 IBM 客户 Security 第三方
实现敏捷应变第 步 : 数字化镜像端到端物理 产过程 ( 信息物理系统 ) 集成层 物理层 产业链 供应商航运陆运成品运输客户 企业 原料仓 产线 成品仓 产线 机台 AGV 机台 机台 控制系统 传感器 产品 物料 成品
实现敏捷应变第三步 : 构建 业 脑 实现多 标多约束条件下的实时及精准决策 / 执 闭环 2 实时精准决策 - 执行闭环 1 信息域 (IT) 分析 决策 用户 物理域 (OT) 感知 执行 通过梳理订单生命周期全过程, 识别质量 成本 交期等 KPI 的优化点 成本 质量 业务痛点多目标多约束问题 交期 办公室用户供应链 零配件制造 办公室用户制造 办公室用户销售 物料产线产品 办公室用户供应链 成品制造 办公室用户制造 办公室用户销售 物料产线产品 信息层 通信层 终端用户 智能化 数字化 3 工业互联网平台 车间用户车间用户车间用户车间用户车间用户车间用户 IT 数据 Dat a Lake OT 数据 CPS AI 精准决策 目标函数交期触发变量决策算法工单排产计划约束条件约束条件产能物料齐套响应时间 PLM QMS 质量 / 成本 / 交期 mbom/ 机台 人机料法环测 ERP 多目标多约束问题的数学表达式 构建及训练算法 I4.0/CPS 数据单元 IT/OT 数据源定义
实现敏捷应变第四步 : 构建 业互联 平台 融合流程信息化与产线 动化 通过管理信息与物理 产的实时互动 幅提升 业企业敏捷应变能 边缘层 ( 物理运行 ) 数字化 IT 架构层集成与决策系统 业务流程信息化 ( 业务流程 ) 记录系统 控制域 ( 车辆, 产线, 仓库 ) 信息域 ( 大数据, 机器学习, 优化算法 ) 业务域 ( 业务流程 ) 数据服务平台 决策分析平台 ERP CRM 道路 执行器 数据流 数据清洗及转换 数据存储 流数据及批数据 数据存储 SRM 信息流 PDM 非道路 传感器 控制器 边缘计算应用 / 网关 运行域 ( 车联网, 智能工厂 ) 逻辑及规则 API 及门户 应用域 交互系统 生产制造 设备管理流 CPS 创建及部署 预测及优化 资产管理数据 API 及门户 集约物流 CPS 管理 监控及分析 来源 : 美国工业互联网联盟 Idustrial Iteret Cosortium Referece Architecture
围绕订单与产品两个端到端 命周期 提升 业企业的敏捷应变能 工业 4.0 的两个端到端集成 工业 3.0 的核心问题之二从生产计划到生产执行缓慢的反馈闭环 工业 3.0 的核心问题之一产品研发经历漫长的设计 制造 使用体验反馈闭环 供应链规划 主生产计划 物料计划 生产排期 物料物流 产品规划产品设计设计仿真工艺设计工艺仿真制造执行服务设计售后服务 PLM 成品物流 ERP 工业 4.0 的核心价值 ( 财务回报 ) 融合信息化 物联网 大数据及人工智能技术, 通过缩短产品开发及订单交付周期 大幅提高制造企业响应市场变化的能力 信息域 (I T) 物理域 (OT) 2 分析 1 感知 3 决策 4 执行 工业互联网平台的 4 个统一 1. 统一数据服务总线 2. 统一数据模型 (I4.0 Compoets) 3. 统一数据服务平台 4. 统一算法模型库 访问 IBM 工业 4.0 解决方案页面, 了解如何通过数字化技术大幅提高企业应对内部 外部变化的响应能力