1、 智慧工廠藍(lán)圖設(shè)計(jì)智造環(huán)境下的制造業(yè)信息化建設(shè)智慧工廠的建設(shè)在當(dāng)下依然是全新又熱門的課題，建好智慧工廠的前提是數(shù)字化工廠，本文從制造業(yè)的變化趨勢說起，解讀工業(yè)3.0典型數(shù)字化工廠架構(gòu)，分析如何走向智慧工廠目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc520819490 一、 制造業(yè)的變化趨勢 PAGEREF _Toc520819490 h 3 HYPERLINK l _Toc520819491 二、 制造業(yè)信息化包含的范圍 PAGEREF _Toc520819491 h 4 HYPERLINK l _Toc520819492 三、 數(shù)字企業(yè)解決方案 PAGEREF _

2、Toc520819492 h 5 HYPERLINK l _Toc520819493 四、 從數(shù)字走向智慧 PAGEREF _Toc520819493 h 16 HYPERLINK l _Toc520819494 五、 總結(jié) PAGEREF _Toc520819494 h 21一、 制造業(yè)的變化趨勢1、組織及消費(fèi)模式：目前制造業(yè)變化趨勢呈現(xiàn)出高度復(fù)雜性、定制化、全球協(xié)作、大規(guī)模定制。2、技術(shù)的滲透：制造業(yè)目前面臨的環(huán)境主要是技術(shù)環(huán)境，基于物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)的智能環(huán)境發(fā)展，從最早是多人共用一臺計(jì)算機(jī)，到如今一人多臺計(jì)算機(jī)，且90%計(jì)算機(jī)都是嵌入式，計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于過去。3、互聯(lián)網(wǎng)+：互聯(lián)網(wǎng)滲透的格局在

3、傳統(tǒng)領(lǐng)域基本沿產(chǎn)業(yè)鏈下游向上游拓展，從最初的網(wǎng)絡(luò)購物到設(shè)計(jì)外包、個性化定制、營銷外包等。如今互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)走向企業(yè)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)從交易環(huán)節(jié)簡單的價(jià)值傳遞到研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)環(huán)節(jié)的價(jià)值創(chuàng)造和增值。接下來，互聯(lián)網(wǎng)+會拓展到原材料上游，一方面從消費(fèi)端向企業(yè)本體滲透，另一方面向消費(fèi)品、裝備制造，最后向原材料滲透。二、 制造業(yè)信息化包含的范圍2006年，美國ARC總結(jié)了以制造為中心的數(shù)字制造、以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造，并考慮了原材料和能源供應(yīng)和產(chǎn)品的銷售供應(yīng)，提出用供應(yīng)鏈（物料）、工程技術(shù)、生產(chǎn)制造（管理）這三個維度來描述工廠的全部活動。在工業(yè)4.0時(shí)代，有很多外延的新維度，但這三個

4、維度是基礎(chǔ)，如果工業(yè)3.0達(dá)不到該水平，智能化更無從談起。三、 數(shù)字企業(yè)解決方案數(shù)字企業(yè)（工廠）解決方案，即“三四五”模型：三個集成：設(shè)計(jì)與制造的集成、管理與控制的集成、工廠與集團(tuán)的集成；四個層次：基礎(chǔ)數(shù)字化、過程數(shù)字化、管理數(shù)字化、決策分析數(shù)字化；五個平臺：網(wǎng)絡(luò)集成平臺、過程控制平臺、生產(chǎn)執(zhí)行平臺、經(jīng)營管理平臺、決策支持平臺。01 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)化本文重點(diǎn)講述四個層次，首先是基礎(chǔ)數(shù)字化，作為制造型企業(yè)或數(shù)字化工廠，必須先修好底層信息化高速公路，包含網(wǎng)絡(luò)工程、弱電工程、云平臺、機(jī)房環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)集成平臺等等。弱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、集成平臺、融合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)信息平臺設(shè)備/物聯(lián)網(wǎng)集成平臺2 過程數(shù)字化接下來是過程數(shù)字化，

5、即實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可控、可視化、透明化。我們常把制造業(yè)比作黑匣子，那么要把黑匣子數(shù)字化，就需要過程數(shù)字化和已有的信息化高速公路來實(shí)現(xiàn)。這其中會應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、機(jī)床聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)、各種控制邏輯等。如今，有多種可視化的手段，包括移動終端應(yīng)用、看板應(yīng)用、隨身穿戴式計(jì)算機(jī)等，都是讓信息快速被他人感知的方式，下圖是一種3D可視化展示圖：3 管理數(shù)字化數(shù)字化管理藍(lán)圖下圖的數(shù)字化管理藍(lán)圖展示了六大核心系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系，以及系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流，可以說，如果能把該藍(lán)圖落實(shí)到企業(yè)信息化中，就能達(dá)到工業(yè)3.0的水平。而國內(nèi)眾多企業(yè)雖然上了系統(tǒng)，但并沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的聯(lián)動，孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。數(shù)字化管理藍(lán)圖對于數(shù)字

6、化工廠而言，其核心系統(tǒng)其實(shí)是MES，是實(shí)時(shí)反映各個環(huán)節(jié)活動和交換數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，具有承上啟下的作用，承上和研發(fā)、供應(yīng)鏈、物流集成，承下和各個自動化生產(chǎn)單元（車間、倉庫、實(shí)驗(yàn)室等）集成，之間通過訂單、工單以及相互信息流拉動生產(chǎn)。數(shù)字化管理藍(lán)圖ERP系統(tǒng)及擴(kuò)展相對于工業(yè)4.0，管理也有層次升級，ERP代表了管理3.0的核心理念：ERP系統(tǒng)及擴(kuò)展MES系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)管理的集成下圖是王博士設(shè)計(jì)的“MES系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)管理的集成圖”，將一個生產(chǎn)制造過程分解為23個步驟，清晰的展現(xiàn)每個步驟在ERP、MES和現(xiàn)場管理的分布，直觀生動的展示出系統(tǒng)之間的集成、功能劃分、數(shù)據(jù)流，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的訂單完工和交互。MES系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)

7、管理的集成產(chǎn)品研發(fā)及設(shè)計(jì)與制造的集成在管理數(shù)字化，還有一部分是產(chǎn)品研發(fā)及設(shè)計(jì)與制造的集成，在離散制造企業(yè)，這是重點(diǎn)，也是薄弱點(diǎn)：設(shè)備資產(chǎn)管理體系制造企業(yè)作為資產(chǎn)密集型企業(yè)，尤其在當(dāng)下智能制造環(huán)境下，設(shè)備資產(chǎn)的健康水平直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)成本、質(zhì)量安全等要素。過去，企業(yè)大多重生產(chǎn)輕資產(chǎn)，隨著大量高價(jià)值智能設(shè)備的應(yīng)用，生產(chǎn)質(zhì)量和效益與設(shè)備息息相關(guān)，設(shè)備管理也越發(fā)重要。王博士對設(shè)備資產(chǎn)管理有多年的研究和經(jīng)驗(yàn)，智慧工廠有專業(yè)的解決方案和咨詢服務(wù)，下圖簡單展示了三圈閉合的設(shè)備資產(chǎn)維護(hù)體系即自主維護(hù)、專業(yè)維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)：04 決策分析數(shù)字化管理數(shù)字化主要是管理過程數(shù)字化，規(guī)范化管理和流程化管理，想要管理更

8、加卓越，便需要決策分析，按照數(shù)字化工廠的生產(chǎn)、能耗、質(zhì)量、設(shè)備分別設(shè)定KPI指標(biāo)，進(jìn)行跟蹤和分析，反過來指導(dǎo)管理流程，從精益管理走向卓越管理：四、 從數(shù)字走向智慧從基礎(chǔ)數(shù)字化、過程數(shù)字化、管理數(shù)字化和決策分析數(shù)字化四個層次打造數(shù)字工廠，那么，在此基礎(chǔ)上，如何走向智慧化？首先要理解數(shù)字和智慧的關(guān)系、工業(yè)3.0和工業(yè)4.0的異同。1 工業(yè)3.0和工業(yè)4.0區(qū)別一句話總結(jié)工業(yè)3.0和工業(yè)4.0的區(qū)別：前三次工業(yè)革命，解決的主要是可見的、可測量的問題，如避免產(chǎn)品缺陷、提升設(shè)備效率等；第四次工業(yè)革命主要解決不可見的，隱形的問題，如健康衰退、性能下降，工業(yè)4.0關(guān)注的是這些點(diǎn)的透明呈現(xiàn)和避免。2 CPS工

9、業(yè)4.0的信息化中很重要的變革是CPS，過去做信息化只解決就事論事的問題，人直接調(diào)用物理系統(tǒng)的功能；工業(yè)4.0的CPS，即物理事件的模擬，模擬整個生產(chǎn)環(huán)境、工況以及管理流程，人通過信息系統(tǒng)對物理系統(tǒng)進(jìn)行管控?；贑PS之上的數(shù)據(jù)應(yīng)用，是智慧的關(guān)鍵?；诠I(yè)大數(shù)據(jù)的智能化平臺建立在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使工業(yè)系統(tǒng)具備描述、 診斷、預(yù)測、決策、控制等智能化功能，解決看不見的問題：工業(yè)4.0并不是產(chǎn)生新的操作模式，智慧工廠不是為了增系統(tǒng)，而應(yīng)該減系統(tǒng)，這才是合理的制造與信息化的環(huán)境。工業(yè)4.0主要工作在后太，而非前臺。上圖是某公司智慧化建設(shè)的案例，在工業(yè)3.0之上加了優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備故障預(yù)警、質(zhì)量控制與成品率分析，并不影響現(xiàn)有流程，而是對現(xiàn)有管理提供更加精確的職能。智慧工廠未來優(yōu)化應(yīng)該是從底層做起，有機(jī)組級、產(chǎn)線級、車間級和工廠級，而且這種優(yōu)化是面向工廠的痛點(diǎn)，“無痛點(diǎn)，不