01  工業(yè)4.0的發(fā)展歷程

 

迄今為止，人類歷史上一共經(jīng)歷了四次工業(yè)革命：

•18世紀(jì)60年代，以詹姆斯·瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)為動(dòng)力代替手工勞動(dòng)，拉開(kāi)了第一次工業(yè)革命的帷幕；

•19世紀(jì)中期，人類進(jìn)入了電氣時(shí)代，亨利·福特首次使用流水線進(jìn)行大批量生產(chǎn)，這標(biāo)志著第二次工業(yè)革命的開(kāi)始。發(fā)電機(jī)的問(wèn)世，使得電成為取代蒸汽機(jī)為動(dòng)力的新能源，又一次大大提高了生產(chǎn)力水平；

•20世紀(jì)70年代，電子計(jì)算機(jī)及IT的普及，帶動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，引發(fā)了第三次工業(yè)革命；

•當(dāng)今，信息物理系統(tǒng)（CPS）帶動(dòng)的第四次工業(yè)革命。在新一波的工業(yè)革命浪潮中，IT將對(duì)生產(chǎn)流程產(chǎn)生更加重要的作用，推動(dòng)我們邁向智能時(shí)代，實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型；

在第四次工業(yè)化進(jìn)程中，采用最新技術(shù)理念和創(chuàng)新成果的智能工廠將日益普及。工廠使用的智能設(shè)備越來(lái)越多，這些設(shè)備產(chǎn)生的信息量也在與日俱增，相比過(guò)去，企業(yè)現(xiàn)在不僅能更深入、更透徹地了解車間的實(shí)際運(yùn)作情況，還能作出更及時(shí)、更明智的決策。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由智能系統(tǒng)、產(chǎn)品和機(jī)器組成的網(wǎng)絡(luò)，能夠更加獨(dú)立自主地交換信息和制定決策。借助物聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)能提高車間的生產(chǎn)效率和靈活性，并最終提升現(xiàn)代工廠的自動(dòng)化水平。

生產(chǎn)高度個(gè)性化產(chǎn)品是大勢(shì)所趨，這也是工業(yè)4.0的一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。因此，企業(yè)制定的生產(chǎn)戰(zhàn)略必須能夠以極具吸引力的價(jià)格，打造高效率、高質(zhì)量和高產(chǎn)出率的個(gè)性化產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“大規(guī)模定制”）。企業(yè)生產(chǎn)線必須能夠根據(jù)每位客戶訂購(gòu)的具體產(chǎn)品，調(diào)整生產(chǎn)流程。同時(shí)，所有相關(guān)系統(tǒng)必須完全集成；否則，產(chǎn)品交付時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)不一致造成的錯(cuò)誤率也將大幅度提高。

 

 

02   什么是工業(yè)4.0？工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素有哪些？

 

 

2023年國(guó)資委印發(fā)《關(guān)于中央企業(yè)在建設(shè)世界一流企業(yè)中加強(qiáng)供應(yīng)鏈管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確了供應(yīng)鏈管理的重要性。

 

近幾年國(guó)資委加強(qiáng)央企的采購(gòu)及供應(yīng)鏈的管理對(duì)標(biāo)工作，在采購(gòu)管理組織與體系、采購(gòu)管理流程與運(yùn)營(yíng)、供應(yīng)商管理、數(shù)字化及大數(shù)據(jù)應(yīng)用等四個(gè)維度提出具體的指標(biāo)要求：

 

1   工業(yè)4.0是什么？

工業(yè)4.0是指利用新數(shù)字技術(shù)收集和分析機(jī)器和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提高流程的速度、靈活性和效率，以更低的成本生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的個(gè)性化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型。這種轉(zhuǎn)型將提高資源的生產(chǎn)力和效率，提升企業(yè)的敏捷性和響應(yīng)能力，加快產(chǎn)品上市速度，并支持根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制。

具體而言，工業(yè)4.0是指利用信息和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器和流程的智能聯(lián)網(wǎng)。繼互聯(lián)網(wǎng)革命和云革命后出現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了工廠、車間和倉(cāng)庫(kù)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的數(shù)字化。這些技術(shù)創(chuàng)新包括：接入物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備、機(jī)器對(duì)機(jī)器通信、分布式計(jì)算、新的邊緣技術(shù)和云技術(shù)（如容器技術(shù)、微服務(wù)和事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)）、時(shí)序和大數(shù)據(jù)湖、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能、全新的移動(dòng)用戶體驗(yàn)（如助力打造數(shù)字化員工的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）、自主系統(tǒng)和無(wú)人駕駛汽車，以及協(xié)作機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人。

大部分大型企業(yè)和許多中型企業(yè)都已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行用例試點(diǎn)，評(píng)估工業(yè)4.0的業(yè)務(wù)價(jià)值。那些大規(guī)模成功部署工業(yè)4.0的企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的是業(yè)務(wù)價(jià)值，而非技術(shù)。他們大力鼓勵(lì)和培訓(xùn)員工使用新技術(shù)，并積極采用集成式IT架構(gòu)和自動(dòng)化技術(shù)堆棧。此外，他們還采用由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程（而非事務(wù)性流程）管理企業(yè)。

 

2   工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素

兩大關(guān)鍵因素使工業(yè)4.0成為可能：

物聯(lián)網(wǎng)：智能驅(qū)動(dòng)器和傳感器數(shù)量激增，且日益普及，它們能夠嵌入或附加至任何事物，并通過(guò)單一協(xié)議實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，傳感器和微型芯片幾乎能夠添加至所有產(chǎn)品，包括工具、機(jī)器、車輛、建筑，甚至原材料等，這樣，產(chǎn)品就具備了“智能”特性。通過(guò)將IT與機(jī)器、生產(chǎn)設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)等所有生產(chǎn)層面進(jìn)行緊密集成，這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界融為一體。

移動(dòng)互聯(lián)計(jì)算：以更便捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、傳輸信息。

隨著電信網(wǎng)絡(luò)的日益普及和網(wǎng)速的不斷提升，通過(guò)電信網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)的成本越來(lái)越低。同時(shí)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)，人們能夠?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)和駕馭大數(shù)據(jù)。這一切都有助于人們隨時(shí)隨地上傳說(shuō)明和信息至任意設(shè)備，或從任意設(shè)備下載說(shuō)明和信息。

工業(yè)4.0的其它關(guān)鍵推動(dòng)因素包括：

•機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M,Machine-to-Machine）技術(shù)：支持設(shè)備自適應(yīng)和自動(dòng)調(diào)整

•大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)：使得設(shè)備預(yù)測(cè)性分析成為可能，便于理解和推斷

 

03     制造企業(yè)的生產(chǎn)模式

 

制造企業(yè)根據(jù)批量生產(chǎn)的平均規(guī)模和每個(gè)工廠的變式數(shù)量，離散制造行業(yè)主要分為三大集群：

•按訂單設(shè)計(jì)生產(chǎn)：這種模式主要應(yīng)用于造船、高端機(jī)械、航空等行業(yè)，根據(jù)小批量訂單或單個(gè)訂單進(jìn)行生產(chǎn)，力求實(shí)現(xiàn)高效的小批量或單件生產(chǎn)。

•大批量定制生產(chǎn)：通常應(yīng)用于汽車、農(nóng)業(yè)設(shè)備和工業(yè)零部件制造行業(yè)。即使產(chǎn)品變式增加，該模式依然能保持高產(chǎn)量并做到品質(zhì)如一。

•大批量生產(chǎn)：主要應(yīng)用于消費(fèi)型電子產(chǎn)品、商用設(shè)備和半導(dǎo)體芯片等行業(yè)。全自動(dòng)化（“熄燈生產(chǎn)”）進(jìn)一步提高了這種模式的生產(chǎn)力，但產(chǎn)品組合的變化對(duì)靈活性和生產(chǎn)線適應(yīng)性提出了更高的要求。

在流程制造行業(yè)，小批量生產(chǎn)變?yōu)榇笈可a(chǎn)，每個(gè)工廠的變式數(shù)量則變?yōu)椴煌浞降臄?shù)量。

•對(duì)于按訂單的特制品生產(chǎn)，多產(chǎn)品共線生產(chǎn)廠房設(shè)施的利用率最為重要。通過(guò)采用新技術(shù)，企業(yè)可以根據(jù)個(gè)性化需求定制產(chǎn)品，但需要高效利用生產(chǎn)設(shè)備。

•在以批處理為導(dǎo)向的批量生產(chǎn)行業(yè)，如精細(xì)化工、造紙、金屬、建材、食品和制藥行業(yè)，越來(lái)越多的企業(yè)將高產(chǎn)量目標(biāo)與合規(guī)、監(jiān)管和可追溯性要求結(jié)合起來(lái)。

•對(duì)于大宗商品，如石化產(chǎn)品、散裝化學(xué)品和礦石，為了提高連續(xù)生產(chǎn)下的全球資產(chǎn)效率，企業(yè)希望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化。

 

 

04    未來(lái)智能制造藍(lán)圖

 

制造業(yè)的未來(lái)和現(xiàn)在一樣，未來(lái)的生產(chǎn)設(shè)施也會(huì)因行業(yè)、生產(chǎn)流程、本地化和勞動(dòng)力成本不同而有所差異。但不管怎樣，工業(yè)4.0將徹底變革制造行業(yè)。工業(yè)4.0將幫助制造商提高生產(chǎn)力和資產(chǎn)效率，同時(shí)交付大量高品質(zhì)、定制化且個(gè)性化的產(chǎn)品變式或產(chǎn)品批次。

這種進(jìn)步將通過(guò)變革生產(chǎn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)設(shè)施中，物流流程將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，由智能化和自主化程度更高的機(jī)器人和運(yùn)輸車來(lái)執(zhí)行。生產(chǎn)機(jī)械也將高度自主化，機(jī)器人將執(zhí)行日益復(fù)雜的任務(wù)。在一些超大型設(shè)施中，利用無(wú)人機(jī)等對(duì)設(shè)備和流程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控將成為常態(tài)。在離散制造行業(yè)，工廠將靈活地混合利用機(jī)器人和員工、增材制造和減材制造、復(fù)合材料和金屬材料，以及數(shù)字化流程和模擬流程等。傳統(tǒng)裝配線將被采用模塊化生產(chǎn)設(shè)備（如柔性機(jī)器人和固定裝置、柔性存儲(chǔ)工具）或柔性生產(chǎn)流程（如3D打印）的柔性制造島所取代。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)將被用于自動(dòng)檢測(cè)質(zhì)量問(wèn)題、對(duì)庫(kù)存進(jìn)行分類和控制流程等。

人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中的工作方式也將改變。智能眼鏡（或類似設(shè)備）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在復(fù)雜的組裝作業(yè)或危險(xiǎn)的工作環(huán)境中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，比如，引導(dǎo)員工完成工作流程，或配合計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，提醒員工存在錯(cuò)誤或安全隱患等。可穿戴設(shè)備將用于檢測(cè)危險(xiǎn)情況（如疲勞或意外事故風(fēng)險(xiǎn)），為員工提供保護(hù)并在發(fā)生事故時(shí)自動(dòng)請(qǐng)求幫助。更完善的可穿戴解決方案（如外骨骼機(jī)器人）還可以為員工提供支持，提高員工的工作績(jī)效。當(dāng)然，制造業(yè)員工的技能要求也將隨之發(fā)生改變，這就需要制造商實(shí)施重大的企業(yè)文化變革。

生產(chǎn)IT將發(fā)揮更重要的作用，通過(guò)利用數(shù)字化方式編排生產(chǎn)流程，進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。在工廠中3D生產(chǎn)模擬將成為支持柔性模塊化系統(tǒng)的關(guān)鍵，能夠與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行更廣泛通信的工件將推動(dòng)物流流程的優(yōu)化。在生產(chǎn)設(shè)施中，邊緣計(jì)算將極大地確保關(guān)鍵執(zhí)行功能的可靠性和高效的數(shù)據(jù)處理。企業(yè)將更多地采用分析平臺(tái)，輕松利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生成的異構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集來(lái)支持預(yù)測(cè)性維護(hù)等高級(jí)分析場(chǎng)景，以優(yōu)化資產(chǎn)利用率。

然而，數(shù)字化程度的提升和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的使用也帶來(lái)了新的威脅。為防止黑客關(guān)閉工廠和濫用關(guān)鍵資產(chǎn)，企業(yè)越來(lái)越需要采用最高標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施，甚至可能需要利用區(qū)塊鏈技術(shù)和防篡改分類賬來(lái)確保工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的安全性。

制造業(yè)軟件棧的發(fā)展歷程傳統(tǒng)的制造業(yè)軟件棧采用ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，將工廠級(jí)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理層與ERP等企業(yè)系統(tǒng)和PLC、SCADA等車間控制系統(tǒng)互聯(lián)。隨著越來(lái)越多的制造企業(yè)部署工業(yè)4.0技術(shù)，這種傳統(tǒng)的制造業(yè)軟件棧發(fā)生了重大變化，從事務(wù)性生產(chǎn)執(zhí)行轉(zhuǎn)向了由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)流程執(zhí)行和優(yōu)化。

受技術(shù)趨勢(shì)和采購(gòu)決策的影響，傳統(tǒng)的ISA-95制造業(yè)堆棧逐漸演變?yōu)榘韵滤拇箨P(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素的數(shù)字化制造平臺(tái)。

•工廠、車間和倉(cāng)庫(kù)中的所有傳感器、設(shè)備、機(jī)器和其他裝備將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。這不僅包括傳統(tǒng)的控制器，還包括各種網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議連接、移動(dòng)(5G)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以及一些短程技術(shù)和廣域技術(shù)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化需要借助完備的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)采集、處理、存儲(chǔ)、分析和分發(fā)海量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。邊緣解決方案和云解決方案將與傳統(tǒng)的信息管理解決方案共生共存。但是，大多數(shù)情況下，運(yùn)營(yíng)人員仍將保留數(shù)據(jù)的存取和分發(fā)權(quán)（即數(shù)據(jù)主權(quán)和治理）。

•根據(jù)延遲度、相關(guān)性和時(shí)間范圍，處理工業(yè)數(shù)據(jù)的智能算法和應(yīng)用將在靠近數(shù)據(jù)的地方執(zhí)行。很多解決方案都將分布于云端和邊緣端之間，例如，在云端學(xué)習(xí)，在邊緣端執(zhí)行算法。借助邊緣計(jì)算，企業(yè)可以在生產(chǎn)地點(diǎn)執(zhí)行云托管的應(yīng)用模塊，從而確保業(yè)務(wù)關(guān)鍵型功能的可靠性和低延遲。

•盡管傳統(tǒng)的制造業(yè)軟件棧在計(jì)劃層面（如生產(chǎn)訂單、運(yùn)輸訂單或維護(hù)訂單）實(shí)現(xiàn)了集成，但現(xiàn)代制造平臺(tái)不僅能夠縱向集成，還能在不同領(lǐng)域之間實(shí)現(xiàn)橫向集成，例如，自動(dòng)導(dǎo)引車與生產(chǎn)線和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)之間的交互聯(lián)動(dòng)、影響生產(chǎn)調(diào)度的內(nèi)聯(lián)流程控制等。

 

 

05   工業(yè)4.0解決方案

制造企業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，他們不僅要降低成本，提高生產(chǎn)力、產(chǎn)品質(zhì)量和資產(chǎn)利用率，還要交付更高水平的服務(wù)，滿足不斷變化的客戶需求。通過(guò)運(yùn)行自動(dòng)化的流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)，并充分利用關(guān)于車間運(yùn)營(yíng)情況的詳細(xì)信息，企業(yè)能夠持續(xù)優(yōu)化和交付期望的業(yè)務(wù)成果。憑借這樣的數(shù)字化架構(gòu)，企業(yè)將能夠順利啟動(dòng)工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，擴(kuò)大業(yè)務(wù)，甚至開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)模式。轉(zhuǎn)型項(xiàng)目不僅能讓制造工廠受益，還將惠及相鄰的業(yè)務(wù)線。企業(yè)要想從大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向小批量生產(chǎn)或單件生產(chǎn)，他們不僅要在工廠層面實(shí)施變革，還要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、銷售、計(jì)劃、物流、采購(gòu)和交付等環(huán)節(jié)開(kāi)展全方位的變革。

 

工業(yè)4.0的一個(gè)重要概念是數(shù)字雙胞胎，其基本功能包括捕獲特定資產(chǎn)或系統(tǒng)特征的數(shù)字化表示，覆蓋設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)維環(huán)節(jié)。僅這一項(xiàng)功能就能創(chuàng)造巨大價(jià)值，因?yàn)椴僮魇謨?cè)、圖表、維護(hù)說(shuō)明和記錄、性能記錄和故障模式等均可在網(wǎng)絡(luò)中近乎實(shí)時(shí)地維護(hù)和更新，消除了手動(dòng)操作帶來(lái)的錯(cuò)誤。借助這些數(shù)據(jù)，企業(yè)可以基于歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)狀況；通過(guò)調(diào)整變量來(lái)改變行為或性能；通過(guò)調(diào)整多個(gè)變量來(lái)模擬可能的結(jié)果，確保在操作實(shí)物之前確定最佳的方案。

 

驅(qū)動(dòng)工業(yè)4.0的主題圖

 

工業(yè)4.0由四大主題驅(qū)動(dòng)，這四個(gè)主題分別為企業(yè)提供獨(dú)特的價(jià)值（見(jiàn)上圖）。

一是智能產(chǎn)品完全按照客戶需求來(lái)生產(chǎn)和配置；

二是智能資產(chǎn)與所有流程互聯(lián)，并實(shí)施動(dòng)態(tài)維護(hù)；三是智能工廠利用數(shù)據(jù)和智能盡可能實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，大規(guī)模交付定制產(chǎn)品；四是被賦能的員工擁有必要的工具和信息來(lái)出色地完成工作。

1、智能產(chǎn)品

智能產(chǎn)品比傳統(tǒng)產(chǎn)品更復(fù)雜，而且通常富有個(gè)性化。不管是在不同的業(yè)務(wù)線使用這類產(chǎn)品，還是充分利用這類產(chǎn)品的先進(jìn)功能，都需要特定的IT能力。

在全面集成的制造工程流程方面，典型的工業(yè)4.0用例包括：

信息數(shù)據(jù)同步互聯(lián)：通常，將信息從工程設(shè)計(jì)流程移交到制造流程需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且包含大量容易出錯(cuò)的手動(dòng)步驟。而且，在將后期工程變更引入制造流程方面，企業(yè)一般都沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的程序。

如果產(chǎn)品工程師更換、添加或刪除了任何組件，系統(tǒng)將找出制造BOM和工藝路線中需要更改的組件，并以3D形式顯示出來(lái)。      

工程變更影響：如今，了解工程變更或銷售訂單配置變更的業(yè)務(wù)影響是一個(gè)非常繁瑣的過(guò)程。從設(shè)計(jì)部門獲悉工程變更信息或者透過(guò)銷售訂單配置預(yù)見(jiàn)將發(fā)生的工程變更后，制造解決方案能智能地識(shí)別出系統(tǒng)內(nèi)受影響的對(duì)象（制造BOM、工藝路線、生產(chǎn)訂單、采購(gòu)訂單、庫(kù)存等），并列明需要應(yīng)用這些變更的地方。

例如，如果工程部門需要將特殊組件“A1”替換為組件“A2”，系統(tǒng)不僅可以識(shí)別與制造相關(guān)的主數(shù)據(jù)和訂單，還能顯示是否有專門的“A1”采購(gòu)訂單。這樣，企業(yè)就可以提前通知相關(guān)采購(gòu)人員，以避免不必要的庫(kù)存補(bǔ)貨工作。

 

2、智能資產(chǎn)

如今，在許多企業(yè)中，數(shù)據(jù)的收集和處理都是由多個(gè)孤立的系統(tǒng)執(zhí)行，企業(yè)并不了解實(shí)際的資產(chǎn)健康狀況。這就導(dǎo)致企業(yè)面臨許多原本可以避免的停機(jī)和效率低下問(wèn)題。比如，維護(hù)活動(dòng)常常與制造流程脫節(jié)，致使產(chǎn)能得不到充分利用，高優(yōu)先級(jí)訂單錯(cuò)過(guò)時(shí)機(jī)。

在智能的利用資產(chǎn)方面，典型的工業(yè)4.0用例包括：

啟用任何OEM的設(shè)備，將其與業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。啟用設(shè)備通常是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。智能資產(chǎn)包括構(gòu)建資產(chǎn)的數(shù)字雙胞胎、建立連接，以及允許在生產(chǎn)流程和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中攝取數(shù)據(jù)和使用這些資產(chǎn)。

利用數(shù)字雙胞胎監(jiān)控資產(chǎn)狀況和實(shí)施規(guī)范性維護(hù)。對(duì)很多企業(yè)來(lái)說(shuō)，資產(chǎn)維護(hù)是一項(xiàng)巨大的開(kāi)支。特別是在資產(chǎn)密集型行業(yè)，企業(yè)的目標(biāo)就是提高資產(chǎn)運(yùn)行績(jī)效和降低成本。從被動(dòng)資產(chǎn)管理轉(zhuǎn)向由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的資產(chǎn)管理可以幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。例如，維護(hù)工作將由接入物聯(lián)網(wǎng)的資產(chǎn)直接驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)預(yù)測(cè)算法來(lái)預(yù)防故障。借助集中的資產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為資產(chǎn)智能網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字制造解決方案以及工程和物流解決方案提供了通用的數(shù)據(jù)資源庫(kù)。為了優(yōu)化分析結(jié)果，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)處理物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)傳感器收集的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。此外，還構(gòu)建資產(chǎn)的高保真數(shù)字雙胞胎模型，并利用數(shù)學(xué)模型（如結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)）模擬行為。

3、智能工廠

智能工廠靈活且適應(yīng)性強(qiáng)，能夠支持不同的生產(chǎn)場(chǎng)景。此外，智能工廠還富有彈性，能夠應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)規(guī)模，輕松支持新的制造技術(shù)（如增材制造）。智能工廠在實(shí)施制造運(yùn)營(yíng)管理方面，充分利用預(yù)測(cè)性和規(guī)范性功能、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、與工程和ERP系統(tǒng)的反饋環(huán)路，以及網(wǎng)絡(luò)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)作。

典型的工業(yè)4.0用例如下：實(shí)現(xiàn)敏捷制造，交付個(gè)性化產(chǎn)品（單件生產(chǎn)）。如今，消費(fèi)者希望產(chǎn)品能夠根據(jù)他們的需求和期望定制。為此，企業(yè)必須實(shí)施重大變革，從而確保從工程到制造（包括倉(cāng)儲(chǔ)和交付），企業(yè)能夠以與大規(guī)模生產(chǎn)相同的質(zhì)量和成本，交付高度可配置的復(fù)雜產(chǎn)品。所有解決方案都與機(jī)器和操作者互聯(lián)，以確保產(chǎn)品按訂單生產(chǎn)。所有數(shù)據(jù)將全部被收集起來(lái)，以確保在需要時(shí)提供完整的產(chǎn)品歷史信息。只有通過(guò)這種端到端的集成式系統(tǒng)，制造商才能以低成本滿足客戶期望。

通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)供應(yīng)和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)透明的生產(chǎn)和物流運(yùn)營(yíng)，包括在制品。若要以最小的庫(kù)存和空間提高生產(chǎn)量，確保原料準(zhǔn)備、在制品運(yùn)輸和成品存放工作順利進(jìn)行至關(guān)重要。原料準(zhǔn)備、在制品運(yùn)輸請(qǐng)求以及成品存放工作都由機(jī)器和傳感器自動(dòng)觸發(fā)，或者由工作人員手動(dòng)執(zhí)行。

實(shí)施數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能質(zhì)量控制。為了提高質(zhì)量，產(chǎn)品制造商采用了六西格瑪、8D和FMEA等結(jié)構(gòu)化方法。因此，產(chǎn)品將在流程鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)接受嚴(yán)格檢驗(yàn)。解決方案需要能夠?yàn)槠髽I(yè)提供必要的質(zhì)量管理功能，幫助他們定義和執(zhí)行質(zhì)量檢查并分析各項(xiàng)質(zhì)量KPI。在執(zhí)行根本原因分析時(shí)，了解可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)（比如溫度、震動(dòng)或濕度）至關(guān)重要。傳感器數(shù)據(jù)必須結(jié)合業(yè)務(wù)信息來(lái)識(shí)別質(zhì)量相關(guān)的模式。將AI方法引入到價(jià)值鏈和生產(chǎn)流程中，以持續(xù)識(shí)別問(wèn)題模式并提升產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)字化制造云解決方案提供預(yù)測(cè)性質(zhì)量管理功能，通過(guò)這項(xiàng)功能，企業(yè)可以了解質(zhì)量相關(guān)的模式，然后在生產(chǎn)階段持續(xù)檢查這些模式，盡早發(fā)現(xiàn)不合格項(xiàng)。

4、被賦能的員工

盡管自動(dòng)化水平會(huì)進(jìn)一步提高，但工廠員工仍將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。操作人員將處理那些無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的更復(fù)雜的任務(wù)，而這些任務(wù)通常都與決策有關(guān)。IT解決方案需要為員工提供定制的信息或建議，為他們提供更多支持。

在智能IT系統(tǒng)賦能員工方面，典型的工業(yè)4.0案例包括：

提供實(shí)時(shí)決策支持，幫助近乎實(shí)時(shí)地管理意外事件。在工業(yè)4.0時(shí)代，工作環(huán)境將發(fā)生變化。比如，自動(dòng)化程度提高，操作人員和監(jiān)管人員必須處理更復(fù)雜的任務(wù)。面對(duì)一些不可預(yù)見(jiàn)的情況，他們需要近乎實(shí)時(shí)地即席決策。

如果組件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則必須在不影響最關(guān)鍵的客戶訂單的情況下改變生產(chǎn)順序，當(dāng)機(jī)器突然故障時(shí)，也是如此。借助數(shù)字化制造云，監(jiān)管人員可以隨時(shí)了解車間的當(dāng)前狀況，并在出現(xiàn)意外變化時(shí)快速反應(yīng)。使用AI來(lái)幫助操作人員和監(jiān)管人員全面考慮各種方案，加快決策速度。通過(guò)訪問(wèn)企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合來(lái)自傳感器、資產(chǎn)和產(chǎn)品的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如使用數(shù)據(jù)），操作人員可以減少延遲，更快速地作出響應(yīng)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題源頭。

保障員工安全，避免事故。保護(hù)員工安全至關(guān)重要。通過(guò)整合物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、地理圍欄、實(shí)時(shí)分析技術(shù)，智能環(huán)境、健康與安全系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)提醒和引導(dǎo)工作人員避開(kāi)工作場(chǎng)所中的危險(xiǎn)區(qū)域和任務(wù)，進(jìn)而避免發(fā)生事故�？纱┐髟O(shè)備可以幫助員工了解各種情形。增強(qiáng)視圖成為員工了解環(huán)境信息的新方式。監(jiān)管人員能夠?qū)崟r(shí)了解員工所處的位置和健康狀況，以及他們周圍的環(huán)境。一旦員工需要幫助或指引，他們可以及時(shí)作出響應(yīng)。

 

06   工業(yè)4.0的價(jià)值

工業(yè)4.0在改善企業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)包括：

•在產(chǎn)品中嵌入物聯(lián)網(wǎng)功能，提升產(chǎn)品質(zhì)量和創(chuàng)造附加價(jià)值

制造商能夠在產(chǎn)品或組件中嵌入傳感器和智能功能，獲取附加價(jià)值。例如，一家制造商生產(chǎn)維修車間用的液壓升降機(jī)。通過(guò)在液壓升降機(jī)中嵌入物聯(lián)網(wǎng)功能，該制造商生產(chǎn)的機(jī)器能夠追蹤使用情況、技術(shù)服務(wù)人員的活動(dòng)，進(jìn)而可分析維修車間的生產(chǎn)效率等，這樣，液壓升降機(jī)就創(chuàng)造了更高的價(jià)值，而不僅僅是完成升降操作。另一個(gè)例子是：借助物聯(lián)網(wǎng)，制造商能夠縮短故障組件從發(fā)現(xiàn)到維修之間的時(shí)間間隔。要知道，這一時(shí)間間隔越長(zhǎng)，解決故障所花的成本就越高。目前，大多數(shù)汽車制造商在車輛下線時(shí)，需要執(zhí)行大量手動(dòng)測(cè)試來(lái)檢測(cè)汽車零部件的故障。但通過(guò)利用嵌入式傳感器，汽車零部件能夠在車輛下線之前，感知甚至預(yù)測(cè)其自身的故障，并將信息傳送給質(zhì)量控制團(tuán)隊(duì)，這樣，手動(dòng)檢測(cè)故障的問(wèn)題也就迎刃而解。

•提升企業(yè)及其生態(tài)系統(tǒng)的制造績(jī)效

預(yù)測(cè)性維護(hù)就是這樣一個(gè)例子。企業(yè)在車間設(shè)備中使用傳感器，所以設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)緊急故障或潛在趨勢(shì)。傳感器將故障信息自動(dòng)發(fā)送至工廠服務(wù)部門，引起技術(shù)服務(wù)人員的特別關(guān)注。根據(jù)這些信息，服務(wù)技術(shù)人員能夠了解問(wèn)題的性質(zhì)和解決故障所需的備件。同時(shí)，他們還能借助智能眼鏡或者移動(dòng)設(shè)備，虛擬訪問(wèn)服務(wù)。這樣，制造商就能盡可能避免故障和生產(chǎn)停機(jī)的情況，并提高機(jī)器的生產(chǎn)效率和技術(shù)服務(wù)人員的工作效率。

另一個(gè)例子是制造商利用工業(yè)4.0開(kāi)展智能物流。借助可進(jìn)行被動(dòng)或主動(dòng)通信的嵌入式傳感器，企業(yè)能夠更深入地了解面向部件、組件和模塊的所有擴(kuò)展價(jià)值鏈信息。不論部件、組件或模塊是在世界各地的運(yùn)輸途中，儲(chǔ)存于現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)存中，還是位于工廠車間內(nèi)，企業(yè)都可以掌握它們的情況。企業(yè)能夠?qū)⑦@些位置和動(dòng)態(tài)信息與材料需求計(jì)劃系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)等集成一體，從而優(yōu)化供應(yīng)鏈。

再舉一個(gè)例子：根據(jù)特定訂單的特定需求，裝配線上的模塊或組件能夠自動(dòng)前往相應(yīng)的工位，與下一組組件進(jìn)行裝配。這種情況有時(shí)被稱為“批量定制”或“大規(guī)模定制”。

•開(kāi)發(fā)全新的業(yè)務(wù)模式

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，企業(yè)可進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，甚至開(kāi)發(fā)新的贏利點(diǎn)。例如，倍耐力利用工業(yè)4.0徹底改變了業(yè)務(wù)模式。這家全球輪胎生產(chǎn)商在輪胎中嵌入了智能傳感器，收集使用數(shù)據(jù)，例如車輛的行駛里程、輪胎更換的時(shí)間，以及輪胎承受的溫度與震動(dòng)。通過(guò)捕捉和整合這些數(shù)據(jù)，倍耐力能夠進(jìn)一步了解駕駛員的駕駛模式、輪胎磨損等信息，從而開(kāi)發(fā)更好的輪胎。當(dāng)客戶提出保修索賠時(shí)，倍耐力也可以利用這些數(shù)據(jù)。更重要的是，倍耐力能夠向保險(xiǎn)公司或者任何汽車制造商分享或者出售這些數(shù)據(jù)，幫助他們了解輪胎與車輛性能及壽命之間的關(guān)系。

 

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