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工业4.0落地战略:一个网络、两大主题、三项集成

2015/7/21    来源:e-works    作者:佚名      
关键字:工业4.0  智能工厂  智能制造  大数据  
“工业4.0”不同的人从不同维度来解读,涉及到国家战略、产业战略、企业发展等不同的层面。就从企业的层面去研究,看看企业层面实现工业4.0该怎么做,怎么走,有没有路线图?
 
  三个集成
 
  工业4.0中的三项集成包括:横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成,集成是实现工业4.0的重点也是难点。
 
  【纵向集成】
 
  纵向集成不是一个新话题,企业信息化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的里程碑,就是企业内部信息流、资金流和物流的集成,是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上的集成,是生产环节上的集成(如研发设计内部信息集成),还是跨环节的集成(如研发设计与制造环节的集成),还是产品全生命周期的(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)。简单点说,纵向集成就是解决企业内部信息孤岛的集成,工业4.0所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝链接,这是所有智能化的基础。
 
  纵向集成主要解决企业内部的集成,即解决信息孤岛的问题,解决信息网络与物理设备之间的联通问题。
 
  【横向集成】
 
  横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,是为了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务。在市场竞争牵引和信息技术创新驱动下,每一个企业都是在追求生产过中的信息流、资金流、物流无缝链接与有机协同,在过去这一目标主要集中在企业内部,但现在远远不够了,企业要实现新的目标:从企业内部的信息集成向产业链信息集成,从企业内部协同研发体系到企业间的研发网络,从企业内部的供应链管理与企业间的协同供应链管理,从企业内部的价值链重构向企业间的价值链重构。横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,为实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务,推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成,实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同。
 
  横向集成主要实现企业与企业之间、企业与售出产品之间(如车联网)的协同,将企业内部的业务信息向企业以外的供应商、经销商、用户进行延伸,实现人与人、人与系统、人与设备之间的集成,从而形成一个智能的虚拟企业网络。制造业普遍存在的工程变更协同流程就是这样一个典型的横向集成应用场景。
 
  【端到端的集成】
 
  端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,这将最大限度地实现个性化定制,从某种意义上来讲,端到端的集成是一个新理念,各界对于端到端集成有不同的理解。
 
  什么是端到端?顾名思义,所谓端到端就是围绕产品全生命周期,流程从一个端头(点)到另外一个端头(点),中间是连贯的,不会出现局部流程、片段流程,没有断点。从企业层面来看,ERP系统、PDM系统、组织、设备、生产线、供应商、经销商、用户、产品使用现场(汽车、工程机械使用现场)等围绕整个产品生命周期的价值链上管理和服务都是整个CPS信息物理网络需要连接的端头(点)。
 
  端到端集成就是把所有该连接的端头(点)都集成互联起来,通过价值链上不同企业资源的整合,实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务,它以产品价值链创造集成供应商(一级、二级、三级……)、制造商(研发、设计、加工、配送)、分销商(一级、二级、三级……)以及客户信息流、物流和资金流,在为客户提供更有价值的产品和服务同时,重构产业链各环节的价值体系。
 
  由于整个产业生态圈中的每一个端头所讲的语言(通讯协议)都不一样,数据采集格式、采集频率也不一样,要让这些异构的端头都连接起来,实现互联互通、相互感知,因此就需要一个能够做到“同声翻译”的平台,这个同声翻译平台就是企业服务总线,在这样一个平台上实现书同文、车同轨。这样就解决的集成的最大障碍,实现互联互通就容易了。
 
  端到端的集成即可以是内部的纵向集成内容,也可以是外部的企业与企业之间的横向集成内容,关注点在流程的整合上,比如提供用户订单的全程跟踪协同流程,将用户、企业、第三方物流、售后服务等产品全生命周期服务的端到端集成。
 
  横向、纵向、端到端三个集成的实现,不论技术层面还是业务层面在SOA信息集成都能找到相应的解决方案。
 
  什么是“智能工厂”和“智能生产”?
 
  “智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分,重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。
 
  “智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程,从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。
 
  在工业4.0的战略蓝图中,把智能生产描绘成工厂可以为单件小批量的单个客户提供个性化生产服务,而不是只能按照固定的生产流程生产。所谓“智能”,我的理解是具备“智慧”的能力,智慧首先要具备足够的知识,对自己的了解,对外界事物的了解,都可以称为知识。而将具备的知识进行关联和联想,能够形成一个知识网络,对周边事物能够感知和关联,找出知识点之间的关联关系以及事物之间的潜在联系,具备思考的能力,这即是“智慧”的概念。在工业4.0战略中提到的连接万物、感知环境中的人、机器设备、产品、用户、信息,是将生产环境中的一切事物、物体、人的静态信息及动态信息进行融合和感知、传递交换,从而达到协同工作的场景,实现智能生产、智能工厂的目标。
 
  在生产现场,要实现智能生产,还需要业务规则的驱动,如事件管理机制、生产优化排程等都是属于业务规则类的系统,通过事件管理机制,可以实时的拾取生产现场、用户使用现场等一些特别事件,这些事件如果不及时处理,有可能演变为一个损失很大的事故,通过这些事件的预先定义,一旦发生,就可以通过数据驱动对应的处理流程,协调各个部门、人员做相应的协同处理,防患于未然,这才是真正的智能生产,让一切连接,让一切透明。所有的系统、设备都是按照数据驱动的流程、规则协作运行,真正实现数据驱动流程、流程驱动业务、流程驱动设备。而业务规则可以根据市场需要、用户订单和个性化需要随时变更,以达到智能的驱动生产,实现产品的个性化服务。
 
  CPS、三个集成是实现智能工厂的前提条件
 
  工业4.0战略中智能工厂、智能生产的实现是一个美好的愿景,制造业发展的趋势,需要经过一个艰苦的实现过程,不是一朝一夕能够达到的目标,尤其中国的企业大部分兼有工业1.0,2.0,3.0,4.0的痕迹,要一步跨越到工业4.0的步伐需要克服很多障碍,需要一个整体的规划,先摸清楚自己的状态,看看处于哪个阶段,然后按照CPS、三个集成的内容,分阶段分批实现,信息化发展水平好的企业,单体系统的建设基本完成,这个时候可以建设CPS网络,实现三个集成中的纵向集成,先解决内部信息孤岛的问题、协同流程的问题,当内部的集成达到一定高度以后,就可以扩展到横向的集成,将CPS网络延伸到外部互联网,打通内外部的协同,实现B2C,B2B。进一步,将CPS网络延伸到生产设备,实现物与物,人与物,系统与物的相连,实现端到端的集成。
 
  实现“智能工厂”和“智能生产”的标志是:生产流程智能化,生产设备动态适应个性化的产品需求,是实现工业4.0的关键。

责任编辑:熊东旭
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