一张图看懂“智能制造(工业4.0)”

三之一智联 2019/08/12 09:42

   “智能制造(工业4.0)”是制造业的发展方向,也是中国制造2025的主体内容。当下,专家或媒体对“智能制造(工业4.0)”内容的解读可谓汗牛充栋。在本文中,笔者尝试用一张鱼形图来概括,暂且称之为“智能制造‘鱼’形框架模型”。

 

 

新知图谱, 一张图看懂“智能制造(工业4.0)”

图1:智能制造“鱼”形框架模型(点击图片看大图)

 

 

上述框架模型,可以用十六个字来概括,即“一个愿景,一个网络,两大主题,三项集成”。

 

1.一个愿景

一个愿景,是企业实施智能制造的目标,具体内容是十个字,精益,柔性,自主,互联,智能

精益,柔性,自主是针对企业及所在行业的价值链而言。精益的核心内涵包括低消耗,零浪费,零缺陷和零延误。柔性是企业的制造系统在最低资产投入的前提下,能够适应多品种,小批量生产,最终达成“个性化(Personalization)”,乃至“个体化(Individuation)”生产的目的。自主是企业的制造系统在充分自动化的基础上的“少人化”,并最终实现系统本身自计划,自组织,自反馈,自适应式的自主管理。

互联和智能则指的是企业及其所处的行业中,人员、流程、工具、原料等基础设施和生产要素,以及其产出品(商品化资产)之间的互联和智能化;包括,产品链的互联和智能,以及互联智能型PLM等产品研发管理系统;需求链的互联和智能,以及互联智能型CRM等市场和营销管理系统;供应链的互联和智能,以及互联智能型SRM、SCM等供应链管理系统;服务型制造模式中资产链的互联和智能,以及互联智能型ALM、APM等管理系统。

 

2.一个网络

一个网络,指的是企业实现智能制造的技术支撑,即工业互联网。企业及其所处的行业的工业互联网,又由上游的产业互联网,下游的消费互联网,以及制造企业内部的信息物理网(CPS)所构成。在“技术使能器(Enabler)”等方面,指的是包括物联网,机器学习,人工智能,云计算和大数据,智能设备、5G等新一代IT/OT/CT技术。

 

3.两大主题

两大主题,分别指的是智能制造中两大业务主题两大技术主题。两大业务主题,即狭义的智能工厂和广义的智能生产。两大技术主题,即新一代数字化企业信息通讯框架——数字主线(Digital Thread),和新一代数字化企业人机交互界面——数字孪生(Digital Twins)。数字主线是建立在PLM、CRM、ERP、MES等IT平台基础上,智能制造企业的“数据中台”。数字孪生是服务型制造等新型业态的主要支撑,包括工厂的数字孪生,资产(产品)的数字孪生,等等。

 

4.三项集成

三项集成,即德国工业4.0白皮书中所提出的企业IT集成平台(技术),包括纵向集成端到端集成横向集成

纵向集成,指的是企业及其所处行业的价值链中,由ISA95模型所提出的五层架构中,从 决策 à计划à组织 à执行 à控制 à反馈 的层层穿透和双向交互,具体由SCM、ERP、MES(MOM)、SCADA等系统之间的集成来实现。

端到端集成,指的是源于市场,终于市场的产品研发和制造服务体系,即从市场研究 à产品定义 à产品设计 à过程设计 à测试和验证 à制造工程 à量产 à客户支持 à运营维护 à退役 à报废和回收 的整个产品链资产链中,与产品和资产有关的信息的双向传递,以确保合适的时间,合适的人,能够得到与产品或资产有关的合适的信息。端到端的集成,主要通过PLM、BOM、ERP、MES、CRM、ALM等系统之间的集成来实现。

横向集成,指的是企业与上游、下游等之间,供应和需求信息的双向互通,是杜绝供应链中“牛鞭”效应的基础。横向集成主要通过数字化营销渠道、CRM、ERP、SCM、SRM等系统之间的集成来实现。

 

    “鱼”性框架模型,以一个整体地、系统性的视角展示了智能制造的内涵。在这个框架模型中,工业互联网是制造业的技术支撑,工业4.0是制造业的发展阶段,智能制造是制造业的愿景和目标。

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