1、WORD12/12工業4.0落地戰略：一個網絡、兩大主題、三項集成近期，隨著“工業4.0”的在網絡上越炒越熱，我國也推出了“ HYPERLINK :/ /report/made2025/made2025.html o 中國制造2025 t _blank 中國制造2025”戰略，在國家戰略需求的驅動下，中國對于制造大國向制造強國的邁進之路也陡然提速，這將對中國制造轉型升級打通主動脈。就企業層面來說中國版工業4.0如何落地將成為重點，如何通過信息技術和制造技術的深度融合，打通一切、聯通一切是企業 HYPERLINK :/view/ o 信息化建設 t _blank 信息化建設的目標。工業4.0是什

2、么？每個人站在不同的角度會有不同的理解，是互聯、集成(縱向、橫向、端到端)、數據、創新、服務、轉型或是CPS、是智能工廠、是智能制造亦或是國家戰略、企業目標。工業4.0核心容就是建一個網絡、三項集成、大數據分析、八項計劃和研究兩個主題。建一個網絡：信息物理網絡系統（CPS）CPS是英文CyberPhysical System的縮寫，就是講物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合，將網絡空間的高級計算能力有效的運用于現實世界中，從而在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形

3、成可自律操作的智能生產系統。 HYPERLINK :/ /articles/articleimage/20157/130819309937568428_new.jpg a) CPS可以將系統資源、信息、物體以與人緊密聯系在一起，從而創造物聯網與相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境 。b) CPS將提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業務流程，c) 支持移動終端設備和業務網絡中的協同制造、服務、分析和預測流程等。在工業4.0藍圖中，連接一切的信息物理網絡（CPS）是實現智能工廠、智能生產的基礎，工業4.0藍圖給了一個CPS網絡的概念模型（如上圖），在這個模型中，我們看到了“服務”的概念，傳感

4、器服務、控制服務、通訊服務、校驗服務、信息服務等，所有的服務形成了一個服務庫，每個服務完成不同的功能，服務與服務之間相互連接，構成一個柔性的智能生產網絡，每個服務來自不同的系統，產品信息服務也許來自PDM系統、生產計劃服務來自ERP、訂單服務來自DMS系統，生產裝配指令服務來自MES、生產加工服務由設備完成，因此，整個CPS網絡系統就是一個服務連接的網絡，即是“務聯網”的概念，通過“服務”的抽象，屏蔽了各個信息系統與物理設備的差異性，在服務層面具有共通性，因而容易建立起連接。服務的概念即是SOA的核心，SOA即是解決異構系統、設備、網絡相互連接的技術方法，通過SOA中的企業服務總線ESB建立起

5、一個企業的“同聲翻譯平臺”，讓企業中的異構系統、生產設備、人、客戶相互聯通，讓這些生產要素協同工作而又保持各自的個性化特征，各要素按照自己的方式工作，通過ESB這個同聲翻譯平臺接收信息、指令，同時將自己的狀態、信息發送到ESB平臺、傳遞給其它生產要素，從而實現智能的感知和協作。 HYPERLINK :/ /articles/articleimage/20157/130819321753273830_new.jpg CPS 網絡模型是一個理想的參考架構，在CPS網絡模型中并沒有給出怎么解決異構系統與設備間的連通性問題的技術實現方法和路徑，我們都知道，對于具體的企業來說，要實現工業4.0的藍圖目標

6、，有很多實際的困難要解決，企業的信息系統都是在不同的時期建立起來的，采用了不同的技術路線，由不同的廠商提供，技術協議不同，不能直接聯通，需要點對點的寫接口程序才能聯通。對于生產設備，差異性就更大了，老式的設備沒有通訊接口、儀表都是模擬的，新式設備的通訊協議與接口也是五花八門的，有RS232，485，以太網等，即使有一樣的接口形式，其數據格式和規則可能都不一樣，如果要將這些設備連接起來，一些老設備需要加裝傳感器、PLC控制器、RFID等，構建一個工業總線，將這些新老設備通過各種接口接入到工業總線中，使其相互聯通、采集設備的數據，搞工業自動化系統的人都知道，工業自動化系統一般都遵循一個行業的標準協

7、議：OPC，是一個比較底層的協議，一般大家熟知的SCADA系統、DCS系統都是這類性質的工業自動化網絡，現在叫做“物聯網”。工業自動化系統的運行方式與管理信息網絡的運行方式完全不一樣，數據生成的頻率要高的多，一般以秒為單位生成數據，數據存儲的方式也不一樣，數據一般是以KEY/VALUE的方式收集和存儲，俗稱列存儲方式，而管理信息系統，如ERP、PDM等系統的組織存儲方式是以行的形式存在的，數據交換的協議以SQL、webservice、FTP、MQ、 等更高級的協議通訊。所以要實現工業網絡與管理信息網絡的相互聯通，從底層網絡協議上容易實現，但是要實現數據的交換還不是那么容易，所以工業4.0中才提

8、出了CPS網絡的參考架構，力圖實現“連接一切”的目標。下面我們參考一下SOA架構下的ESB企業服務總線架構模型，看看能不能滿足CPS的要求。 HYPERLINK :/ /articles/articleimage/20157/130819322393467230_new.jpg 我認為，這就是一個CPS網絡系統的模型，一個可以落地的參考架構。ESB企業服務總線是SOA架構的核心，完全滿足CPS的要求，它通過各種適配器與異構系統和生產設備相連，進行協議轉換，數據交換通過消息的機制實現，通過消息的異步傳輸達到數據交換的可靠性，可以實現數據的同步與異步交換，在電信、銀行、鐵路、航空、電力調度中廣泛應

9、用，是一個非常成熟的數據交換平臺解決方案。S0A架構是一個已經非常成熟的架構方法，實際應用已經很多年了，以前只是從純粹的技術層面來推廣，沒有站在產業戰略的高度來看這個問題，應該說SOA是工業4.0最佳的技術方案。三個集成工業4.0中的三項集成包括：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以與服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成，集成是實現工業4.0的重點也是難點。縱向集成縱向集成不是一個新話題， HYPERLINK :/ o 企業信息化 t _blan

10、k 企業信息化發展經歷了部門需求、單體應用到協同應用的一個歷程，伴隨著信息技術與工業融合發展常講常新，換句話說，企業信息化在各個部門發展階段的里程碑，就是企業部信息流、資金流和物流的集成，是在哪一個層次、哪一個環節、哪一個水平上的集成，是生產環節上的集成（如研發設計部信息集成），還是跨環節的集成（如研發設計與制造環節的集成），還是產品全生命周期的（如產品研發、設計、計劃、工藝到生產、服務的全生命周期的信息集成）。簡單點說，縱向集成就是解決企業部信息孤島的集成，工業4.0所要追求的就是在企業部實現所有環節信息無縫，這是所有智能化的基礎。縱向集成主要解決企業部的集成，即解決信息孤島的問題，解決信息

11、網絡與物理設備之間的聯通問題。橫向集成橫向集成是企業之間通過價值鏈以與信息網絡所實現的一種資源整合，是為了實現各企業間的無縫合作，提供實時產品與服務。在市場競爭牽引和信息技術創新驅動下，每一個企業都是在追求生產過中的信息流、資金流、物流無縫與有機協同，在過去這一目標主要集中在企業部，但現在遠遠不夠了，企業要實現新的目標：從企業部的信息集成向產業鏈信息集成，從企業部協同研發體系到企業間的研發網絡，從企業部的 HYPERLINK :/scm/ o 供應鏈管理 t _blank 供應鏈管理與企業間的協同供應鏈管理，從企業部的價值鏈重構向企業間的價值鏈重構。橫向集成是企業之間通過價值鏈以與信息網絡所實

12、現的一種資源整合，為實現各企業間的無縫合作，提供實時產品與服務，推動企業間研產供銷、經營管理與生產控制、業務與財務全流程的無縫銜接和綜合集成，實現產品開發、生產制造、經營管理等在不同的企業間的信息共享和業務協同。橫向集成主要實現企業與企業之間、企業與售出產品之間（如車聯網）的協同，將企業部的業務信息向企業以外的供應商、經銷商、用戶進行延伸，實現人與人、人與系統、人與設備之間的集成，從而形成一個智能的虛擬企業網絡。制造業普遍存在的工程變更協同流程就是這樣一個典型的橫向集成應用場景。端到端的集成端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，是在所有終端數字化的前提下實現的基于價值鏈與不同公司之間的

13、一種整合，這將最大限度地實現個性化定制，從某種意義上來講，端到端的集成是一個新理念，各界對于端到端集成有不同的理解。什么是端到端？顧名思義，所謂端到端就是圍繞產品全生命周期，流程從一個端頭（點）到另外一個端頭（點），中間是連貫的，不會出現局部流程、片段流程，沒有斷點。從企業層面來看，ERP系統、PDM系統、組織、設備、生產線、供應商、經銷商、用戶、產品使用現場（汽車、工程機械使用現場）等圍繞整個 HYPERLINK :/pdm/ o 產品生命周期 t _blank 產品生命周期的價值鏈上管理和服務都是整個CPS信息物理網絡需要連接的端頭（點）。端到端集成就是把所有該連接的端頭（點）都集成互聯起

14、來，通過價值鏈上不同企業資源的整合，實現從產品設計、生產制造、物流配送、使用維護的產品全生命周期的管理和服務，它以產品價值鏈創造集成供應商（一級、二級、三級）、制造商（研發、設計、加工、配送）、分銷商（一級、二級、三級）以與客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價值的產品和服務同時，重構產業鏈各環節的價值體系。由于整個產業生態圈中的每一個端頭所講的語言（通訊協議）都不一樣，數據采集格式、采集頻率也不一樣，要讓這些異構的端頭都連接起來，實現互聯互通、相互感知，因此就需要一個能夠做到“同聲翻譯”的平臺，這個同聲翻譯平臺就是企業服務總線，在這樣一個平臺上實現書同文、車同軌。這樣就解決的集成的最大

15、障礙，實現互聯互通就容易了。端到端的集成即可以是部的縱向集成容，也可以是外部的企業與企業之間的橫向集成容，關注點在流程的整合上，比如提供用戶訂單的全程跟蹤協同流程，將用戶、企業、第三方物流、售后服務等產品全生命周期服務的端到端集成。橫向、縱向、端到端三個集成的實現，不論技術層面還是業務層面在SOA信息集能找到相應的解決方案。什么是“智能工廠”和“智能生產”？“智能工廠”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產系統與過程以與網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。在

16、工業4.0的戰略藍圖中，把智能生產描繪成工廠可以為單件小批量的單個客戶提供個性化生產服務，而不是只能按照固定的生產流程生產。所謂“智能”，我的理解是具備“智慧”的能力，智慧首先要具備足夠的知識，對自己的了解，對外界事物的了解，都可以稱為知識。而將具備的知識進行關聯和聯想，能夠形成一個知識網絡，對周邊事物能夠感知和關聯，找出知識點之間的關聯關系以與事物之間的潛在聯系，具備思考的能力，這即是“智慧”的概念。在工業4.0戰略中提到的連接萬物、感知環境中的人、機器設備、產品、用戶、信息，是將生產環境中的一切事物、物體、人的靜態信息與動態信息進行融合和感知、傳遞交換，從而達到協同工作的場景，實現智能生產

17、、智能工廠的目標。在生產現場，要實現智能生產，還需要業務規則的驅動，如事件管理機制、生產優化排程等都是屬于業務規則類的系統，通過事件管理機制，可以實時的拾取生產現場、用戶使用現場等一些特別事件，這些事件如果不與時處理，有可能演變為一個損失很大的事故，通過這些事件的預先定義，一旦發生，就可以通過數據驅動對應的處理流程，協調各個部門、人員做相應的協同處理，防患于未然，這才是真正的智能生產，讓一切連接，讓一切透明。所有的系統、設備都是按照數據驅動的流程、規則協作運行，真正實現數據驅動流程、流程驅動業務、流程驅動設備。而業務規則可以根據市場需要、用戶訂單和個性化需要隨時變更，以達到智能的驅動生產，實現

18、產品的個性化服務。CPS、三個集成是實現智能工廠的前提條件工業4.0戰略中智能工廠、智能生產的實現是一個美好的愿景， HYPERLINK :/manufacturing/ o 制造業發展 t _blank 制造業發展的趨勢，需要經過一個艱苦的實現過程，不是一朝一夕能夠達到的目標，尤其中國的企業大部分兼有工業1.0，2.0，3.0，4.0的痕跡，要一步跨越到工業4.0的步伐需要克服很多障礙，需要一個整體的規劃，先摸清楚自己的狀態，看看處于哪個階段，然后按照CPS、三個集成的容，分階段分批實現，信息化發展水平好的企業，單體系統的建設基本完成，這個時候可以建設CPS網絡，實現三個集成中的縱向集成，先

19、解決部信息孤島的問題、協同流程的問題，當部的集成達到一定高度以后，就可以擴展到橫向的集成，將CPS網絡延伸到外部互聯網，打通外部的協同，實現B2C,B2B。進一步，將CPS網絡延伸到生產設備，實現物與物，人與物，系統與物的相連，實現端到端的集成。實現“智能工廠”和“智能生產”的標志是：生產流程智能化，生產設備動態適應個性化的產品需求，是實現工業4.0的關鍵。大數據分析利用“工業4.0”時代，制造企業的數據將會呈現爆炸式增長態勢。隨著信息物理系統（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普與以與各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產裝備、感知設備、聯網終端，包括生產者本

20、身都在源源不斷地產生數據，這些數據將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業4.0和制造革命的基石。嚴格來說，按照大數據定義為”每天產生的數據量達到1T”來看，企業管理信息網中（ERP/PDM/CRM/HR等）的數據都不算大數據，所以很多制造企業都感覺大數據分析不夠接地氣，但是通過傳感器隨時隨地采集到的生產設備的運行數據、產品運行過程中產生的數據（如車聯網收集到的車輛運行數據）可以稱得上大數據，有了這些大數據，我們需要的就是建模、分析加以利用。這樣大數據分析就能夠很好的幫助企業、提升企業。總體來說，工業4.0關注的企業數據分為四類：1、產品相關的數據，俗稱企業主數據；2、運營數據

21、，一般稱為交易數據3、整個價值鏈上的數據，如供應商、分銷商、客戶等數據，也是屬于企業主數據管理的疇4、對企業經營分析有價值的外部數據。產品數據包括設計、建模、工藝、加工、測試、維護、產品結構、零部件配置關系、變更記錄等數據。產品的各種數據被記錄、傳輸、處理和加工，使得產品全生命周期管理成為可能，也為滿足個性化的產品需求提供了條件。運營數據運營包括組織結構、業務管理、生產設備、 HYPERLINK :/marketing/ o 市場營銷 t _blank 市場營銷、質量控制、生產、采購、庫存、目標計劃、 HYPERLINK :/eb/ o 電子商務 t _blank 電子商務等數據。工業生產過程

22、的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數據，這些數據會創新企業的研發、生產、運營、營銷和管理方式。價值鏈數據包括客戶、供應商、合作伙伴等數據。企業在當前全球化的經濟環境中參與競爭，需要全面地了解技術開發、生產作業、采購銷售、服務、外部后勤等環節的競爭力要素。大數據技術的發展和應用，使得價值鏈上各環節數據和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業管理者和參與者提供看待價值鏈的全新視角，使得企業有機會把價值鏈上更多的環節轉化為企業的戰略優勢。例如，汽車公司大數據提前預測到哪些人會購買特定型號的汽車，從而實現目標客戶的響應率提高了15%至20%，客戶忠誠度提高7%。外部數據包括經濟運行、行業、市場、競爭對

23、手等數據。為了應對外部環境變化所帶來的風險，企業必須充分掌握外部環境的發展現狀以增強自身的應變能力。大數據分析技術在宏觀經濟分析、行業市場調研中得到了越來越廣泛的應用，已經成為企業提升管理決策和市場應變能力的重要手段。工業4.0落地中國企業，工業大數據是一項重要抓手。利用工業大數據分析，可以找出隱性的問題并預測未知情況的發生，有助于與時地做好預防，避免故障和偏差。案例國某汽車制造企業CPS與三項集成的實現該汽車企業的IT系統經過20多年的建設，ERP、PDM、CRM、HR、MES、WMS、OA等都已經建設，加上各個基地的本地化系統，該汽車集團有60-70多個系統，這些單體系統的建設實現了部門信息的共享和協作，但是孤島現象嚴重。隨著業務