在德國(guó)“工業(yè)4.0”的概念提出之后，德國(guó)將工業(yè)4.0視為生產(chǎn)重回歐洲的重大機(jī)遇，希望借助工業(yè)4.0，牢牢掌控對(duì)全球智能制造業(yè)的話語(yǔ)權(quán)。目前在中國(guó)也炒的很熱，各方面都在解讀工業(yè)4.0的戰(zhàn)略意圖及內(nèi)容，或者在談和兩化融合發(fā)展理念、路徑、目標(biāo)的一致性。
“工業(yè)4.0”不同的人從不同的維度來(lái)解讀的話，會(huì)有不同的理解，它涉及到國(guó)家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略、企業(yè)發(fā)展等不同的層面。就從企業(yè)的層面去研究，我們看看企業(yè)層面實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0該怎么做，怎么走，有沒有路線圖？這里把工業(yè)4.0戰(zhàn)略要點(diǎn)概括為：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、兩大主題、三項(xiàng)集成、八項(xiàng)計(jì)劃以及大數(shù)據(jù)分析。
當(dāng)“工業(yè)4.0”遇上“中國(guó)制造”
近期，隨著“工業(yè)4.0”的在網(wǎng)絡(luò)上越炒越熱，我國(guó)也推出了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，在國(guó)家戰(zhàn)略需求的驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)對(duì)于制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的邁進(jìn)之路也陡然提速，這將對(duì)中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)打通主動(dòng)脈。就企業(yè)層面來(lái)說(shuō)中國(guó)版工業(yè)4.0如何落地將成為重點(diǎn)，如何通過信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合，打通一切、聯(lián)通一切是企業(yè)信息化建設(shè)的目標(biāo)。
工業(yè)4.0與SOA的關(guān)系？
忽悠？質(zhì)疑？—— 這可能會(huì)是大家看到這個(gè)題目的第一感覺，這兩個(gè)風(fēng)牛馬不相及的名詞怎么會(huì)有聯(lián)系呢？本人從事制造業(yè)信息化建設(shè)工作二十多年，經(jīng)歷了制造業(yè)信息化的各個(gè)階段，近幾年研究實(shí)踐SOA架構(gòu)在制造企業(yè)信息化建設(shè)中的落地，有一定的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，同時(shí)，近期也隨大潮解讀了工業(yè)4.0戰(zhàn)略內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略目標(biāo)中需要實(shí)現(xiàn)的CPS信息物理系統(tǒng)、三項(xiàng)集成與我們從事SOA實(shí)踐的一些實(shí)際應(yīng)用案例及思想有異曲同工之處，SOA不僅和工業(yè)4.0有關(guān)系，而且不失為工業(yè)4.0目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一種最佳技術(shù)手段。
我們知道很多企業(yè)處在工業(yè)2.0、工業(yè)3.0、工業(yè)4.0并存的狀態(tài)，有老式的非智能的生產(chǎn)設(shè)備，也有最先進(jìn)的智能化設(shè)備在同時(shí)使用，我們不能一下子把老式的設(shè)備都淘汰掉，這樣如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0提出的智能化工廠呢？我們需要在老設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，保留其基礎(chǔ)加工能力，加裝傳感器、PLC控制器、RFID等，這樣就能把老式設(shè)備改造成一個(gè)加工服務(wù)單元，集成到信息網(wǎng)絡(luò)中，與智能的新設(shè)備一起提供一個(gè)組合式的服務(wù)，各種設(shè)備之間的服務(wù)相互連接和協(xié)作，并與管理信息網(wǎng)絡(luò)互通，從而形成一個(gè)智能化的生產(chǎn)線、智能化的工廠，這就是SOA思想在工業(yè)4.0中的體現(xiàn)，這樣兩者之間就有關(guān)系了啊。
SOA是一個(gè)比較老的詞了，出現(xiàn)了十幾年，是面向服務(wù)的架構(gòu)的簡(jiǎn)稱，是一種技術(shù)方法，SOA思想的核心點(diǎn)就是：組件化、標(biāo)準(zhǔn)化、碎片化、服務(wù)化，以組件以及組件之間的組合提供細(xì)粒度及粗粒度的服務(wù)，從而靈活的滿足各種應(yīng)用需求，又不失原有的整體性。
工業(yè)4.0是什么？每個(gè)人站在不同的角度會(huì)有不同的理解，是互聯(lián)、集成(縱向、橫向、端到端)、數(shù)據(jù)、創(chuàng)新、服務(wù)、轉(zhuǎn)型或是CPS、是智能工廠、是智能制造亦或是國(guó)家戰(zhàn)略、企業(yè)目標(biāo)。工業(yè)4.0核心內(nèi)容就是建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、三項(xiàng)集成、大數(shù)據(jù)分析、八項(xiàng)計(jì)劃和研究?jī)蓚�(gè)主題。
建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)：信息物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）
CPS是英文CybERPhysical System的縮寫，就是講物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)物理世界的融合，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級(jí)計(jì)算能力有效的運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中，從而在生產(chǎn)制造過程中，與設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
a) CPS可以將系統(tǒng)資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)智能環(huán)境 。
b) CPS將提供全面、快捷、安全可靠的服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程，
c) 支持移動(dòng)終端設(shè)備和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預(yù)測(cè)流程等。
在工業(yè)4.0藍(lán)圖中，連接一切的信息物理網(wǎng)絡(luò)（CPS）是實(shí)現(xiàn)智能工廠、智能生產(chǎn)的基礎(chǔ)，工業(yè)4.0藍(lán)圖給了一個(gè)CPS網(wǎng)絡(luò)的概念模型（如上圖），在這個(gè)模型中，我們看到了“服務(wù)”的概念，傳感器服務(wù)、控制服務(wù)、通訊服務(wù)、校驗(yàn)服務(wù)、信息服務(wù)等，所有的服務(wù)形成了一個(gè)服務(wù)庫(kù)，每個(gè)服務(wù)完成不同的功能，服務(wù)與服務(wù)之間相互連接，構(gòu)成一個(gè)柔性的智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)服務(wù)來(lái)自不同的系統(tǒng)，產(chǎn)品信息服務(wù)也許來(lái)自PDM系統(tǒng)、生產(chǎn)計(jì)劃服務(wù)來(lái)自ERP、訂單服務(wù)來(lái)自DMS系統(tǒng)，生產(chǎn)裝配指令服務(wù)來(lái)自MES、生產(chǎn)加工服務(wù)由設(shè)備完成，因此，整個(gè)CPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是一個(gè)服務(wù)連接的網(wǎng)絡(luò)，即是“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”的概念，通過“服務(wù)”的抽象，屏蔽了各個(gè)信息系統(tǒng)及物理設(shè)備的差異性，在服務(wù)層面具有共通性，因而容易建立起連接。
服務(wù)的概念即是SOA的核心，SOA即是解決異構(gòu)系統(tǒng)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)相互連接的技術(shù)方法，通過SOA中的企業(yè)服務(wù)總線ESB建立起一個(gè)企業(yè)的“同聲翻譯平臺(tái)”，讓企業(yè)中的異構(gòu)系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備、人、客戶相互聯(lián)通，讓這些生產(chǎn)要素協(xié)同工作而又保持各自的個(gè)性化特征，各要素按照自己的方式工作，通過ESB這個(gè)同聲翻譯平臺(tái)接收信息、指令，同時(shí)將自己的狀態(tài)、信息發(fā)送到ESB平臺(tái)、傳遞給其它生產(chǎn)要素，從而實(shí)現(xiàn)智能的感知和協(xié)作。
CPS 網(wǎng)絡(luò)模型是一個(gè)理想的參考架構(gòu)，在CPS網(wǎng)絡(luò)模型中并沒有給出怎么解決異構(gòu)系統(tǒng)及設(shè)備間的連通性問題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法和路徑，我們都知道，對(duì)于具體的企業(yè)來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的藍(lán)圖目標(biāo)，有很多實(shí)際的困難要解決，企業(yè)的信息系統(tǒng)都是在不同的時(shí)期建立起來(lái)的，采用了不同的技術(shù)路線，由不同的廠商提供，技術(shù)協(xié)議不同，不能直接聯(lián)通，需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的寫接口程序才能聯(lián)通。對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備，差異性就更大了，老式的設(shè)備沒有通訊接口、儀表都是模擬的，新式設(shè)備的通訊協(xié)議及接口也是五花八門的，有RS232，485，以太網(wǎng)等，即使有相同的接口形式，其數(shù)據(jù)格式和規(guī)則可能都不一樣，如果要將這些設(shè)備連接起來(lái)，一些老設(shè)備需要加裝傳感器、PLC控制器、RFID等，構(gòu)建一個(gè)工業(yè)總線，將這些新老設(shè)備通過各種接口接入到工業(yè)總線中，使其相互聯(lián)通、采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，搞工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的人都知道，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)一般都遵循一個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：OPC，是一個(gè)比較底層的協(xié)議，一般大家熟知的SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)都是這類性質(zhì)的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在叫做“物聯(lián)網(wǎng)”。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行方式與管理信息網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式完全不一樣，數(shù)據(jù)生成的頻率要高的多，一般以秒為單位生成數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式也不一樣，數(shù)據(jù)一般是以KEY/VALUE的方式收集和存儲(chǔ)，俗稱列存儲(chǔ)方式，而管理信息系統(tǒng)，如ERP、PDM等系統(tǒng)的組織存儲(chǔ)方式是以行的形式存在的，數(shù)據(jù)交換的協(xié)議以SQL、webservice、FTP、MQ、HTTP等更高級(jí)的協(xié)議通訊。所以要實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與管理信息網(wǎng)絡(luò)的相互聯(lián)通，從底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上容易實(shí)現(xiàn)，但是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換還不是那么容易，所以工業(yè)4.0中才提出了CPS網(wǎng)絡(luò)的參考架構(gòu)，力圖實(shí)現(xiàn)“連接一切”的目標(biāo)。
下面我們參考一下SOA架構(gòu)下的ESB企業(yè)服務(wù)總線架構(gòu)模型，看看能不能滿足CPS的要求。
我認(rèn)為，這就是一個(gè)CPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模型，一個(gè)可以落地的參考架構(gòu)。ESB企業(yè)服務(wù)總線是SOA架構(gòu)的核心，完全滿足CPS的要求，它通過各種適配器與異構(gòu)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備相連，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)交換通過消息的機(jī)制實(shí)現(xiàn)，通過消息的異步傳輸達(dá)到數(shù)據(jù)交換的可靠性，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步及異步交換，在電信、銀行、鐵路、航空、電力調(diào)度中廣泛應(yīng)用，是一個(gè)非常成熟的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)解決方案。S0A架構(gòu)是一個(gè)已經(jīng)非常成熟的架構(gòu)方法，實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)很多年了，以前只是從純粹的技術(shù)層面來(lái)推廣，沒有站在產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的高度來(lái)看這個(gè)問題，應(yīng)該說(shuō)SOA是工業(yè)4.0最佳的技術(shù)方案。
三個(gè)集成
工業(yè)4.0中的三項(xiàng)集成包括：橫向集成、縱向集成與端對(duì)端的集成。工業(yè)4.0將無(wú)處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成，集成是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
縱向集成
縱向集成不是一個(gè)新話題，企業(yè)信息化發(fā)展經(jīng)歷了部門需求、單體應(yīng)用到協(xié)同應(yīng)用的一個(gè)歷程，伴隨著信息技術(shù)與工業(yè)融合發(fā)展常講常新，換句話說(shuō)，企業(yè)信息化在各個(gè)部門發(fā)展階段的里程碑，就是企業(yè)內(nèi)部信息流、資金流和物流的集成，是在哪一個(gè)層次、哪一個(gè)環(huán)節(jié)、哪一個(gè)水平上的集成，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的集成（如研發(fā)設(shè)計(jì)內(nèi)部信息集成），還是跨環(huán)節(jié)的集成（如研發(fā)設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的集成），還是產(chǎn)品全生命周期的（如產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、工藝到生產(chǎn)、服務(wù)的全生命周期的信息集成）。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，縱向集成就是解決企業(yè)內(nèi)部信息孤島的集成，工業(yè)4.0所要追求的就是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息無(wú)縫鏈接，這是所有智能化的基礎(chǔ)。
縱向集成主要解決企業(yè)內(nèi)部的集成，即解決信息孤島的問題，解決信息網(wǎng)絡(luò)與物理設(shè)備之間的聯(lián)通問題。
橫向集成
橫向集成是企業(yè)之間通過價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的一種資源整合，是為了實(shí)現(xiàn)各企業(yè)間的無(wú)縫合作，提供實(shí)時(shí)產(chǎn)品與服務(wù)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)牽引和信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，每一個(gè)企業(yè)都是在追求生產(chǎn)過中的信息流、資金流、物流無(wú)縫鏈接與有機(jī)協(xié)同，在過去這一目標(biāo)主要集中在企業(yè)內(nèi)部，但現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了，企業(yè)要實(shí)現(xiàn)新的目標(biāo)：從企業(yè)內(nèi)部的信息集成向產(chǎn)業(yè)鏈信息集成，從企業(yè)內(nèi)部協(xié)同研發(fā)體系到企業(yè)間的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，從企業(yè)內(nèi)部的供應(yīng)鏈管理與企業(yè)間的協(xié)同供應(yīng)鏈管理，從企業(yè)內(nèi)部的價(jià)值鏈重構(gòu)向企業(yè)間的價(jià)值鏈重構(gòu)。橫向集成是企業(yè)之間通過價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的一種資源整合，為實(shí)現(xiàn)各企業(yè)間的無(wú)縫合作，提供實(shí)時(shí)產(chǎn)品與服務(wù)，推動(dòng)企業(yè)間研產(chǎn)供銷、經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)控制、業(yè)務(wù)與財(cái)務(wù)全流程的無(wú)縫銜接和綜合集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理等在不同的企業(yè)間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。
橫向集成主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與售出產(chǎn)品之間（如車聯(lián)網(wǎng)）的協(xié)同，將企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)信息向企業(yè)以外的供應(yīng)商、經(jīng)銷商、用戶進(jìn)行延伸，實(shí)現(xiàn)人與人、人與系統(tǒng)、人與設(shè)備之間的集成，從而形成一個(gè)智能的虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。制造業(yè)普遍存在的工程變更協(xié)同流程就是這樣一個(gè)典型的橫向集成應(yīng)用場(chǎng)景。
端到端的集成
端對(duì)端集成是指貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端數(shù)字化的前提下實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合，這將最大限度地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，從某種意義上來(lái)講，端到端的集成是一個(gè)新理念，各界對(duì)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(chǎn)品全生命周期，流程從一個(gè)端頭（點(diǎn)）到另外一個(gè)端頭（點(diǎn)），中間是連貫的，不會(huì)出現(xiàn)局部流程、片段流程，沒有斷點(diǎn)。從企業(yè)層面來(lái)看，ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、組織、設(shè)備、生產(chǎn)線、供應(yīng)商、經(jīng)銷商、用戶、產(chǎn)品使用現(xiàn)場(chǎng)（汽車、工程機(jī)械使用現(xiàn)場(chǎng)）等圍繞整個(gè)產(chǎn)品生命周期的價(jià)值鏈上管理和服務(wù)都是整個(gè)CPS信息物理網(wǎng)絡(luò)需要連接的端頭（點(diǎn)）。
端到端集成就是把所有該連接的端頭（點(diǎn)）都集成互聯(lián)起來(lái)，通過價(jià)值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護(hù)的產(chǎn)品全生命周期的管理和服務(wù)，它以產(chǎn)品價(jià)值鏈創(chuàng)造集成供應(yīng)商（一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)……）、制造商（研發(fā)、設(shè)計(jì)、加工、配送）、分銷商（一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)……）以及客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價(jià)值的產(chǎn)品和服務(wù)同時(shí)，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的價(jià)值體系。
由于整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈中的每一個(gè)端頭所講的語(yǔ)言（通訊協(xié)議）都不一樣，數(shù)據(jù)采集格式、采集頻率也不一樣，要讓這些異構(gòu)的端頭都連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、相互感知，因此就需要一個(gè)能夠做到“同聲翻譯”的平臺(tái)，這個(gè)同聲翻譯平臺(tái)就是企業(yè)服務(wù)總線，在這樣一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)書同文、車同軌。這樣就解決的集成的最大障礙，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通就容易了。
端到端的集成即可以是內(nèi)部的縱向集成內(nèi)容，也可以是外部的企業(yè)與企業(yè)之間的橫向集成內(nèi)容，關(guān)注點(diǎn)在流程的整合上，比如提供用戶訂單的全程跟蹤協(xié)同流程，將用戶、企業(yè)、第三方物流、售后服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)的端到端集成。
橫向、縱向、端到端三個(gè)集成的實(shí)現(xiàn)，不論技術(shù)層面還是業(yè)務(wù)層面在SOA信息集成都能找到相應(yīng)的解決方案。
SOA如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0三相集成
首先我們先來(lái)看看SOA架構(gòu)的內(nèi)容，看是否和工業(yè)4.0戰(zhàn)略架構(gòu)相匹配，SOA核心架構(gòu)包含三個(gè)層面（界面、流程、數(shù)據(jù)），如下圖所示：
第一層：門戶（界面）
門戶是用戶接入的端口，解決信息訪問接入的問題，提供多種設(shè)備接入的協(xié)議，包括手機(jī)、IPAD、PC等終端設(shè)備，是信息集聚、人員集聚、流程集聚的協(xié)作平臺(tái)。門戶可以為工業(yè)4.0藍(lán)圖目標(biāo)提供對(duì)內(nèi)對(duì)外的協(xié)作平臺(tái)。
第二層：BPM業(yè)務(wù)流程管理
BPM業(yè)務(wù)流程管理實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨部門、跨企業(yè)的端到端協(xié)同流程的驅(qū)動(dòng)。BPM流程平臺(tái)可以為工業(yè)4.0藍(lán)圖中的三個(gè)集成提供縱向集成、橫向集成和端到端集成目標(biāo)的流程驅(qū)動(dòng)。
第三層：ESB企業(yè)服務(wù)總線
企業(yè)服務(wù)總線解決異構(gòu)系統(tǒng)、設(shè)備的接入問題，提供各種適配器連接設(shè)備及系統(tǒng)，進(jìn)行通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換，提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)，可以為工業(yè)4.0中的CPS系統(tǒng)解決連通性的問題，從而構(gòu)建一個(gè)可以連接一切的網(wǎng)絡(luò)。
上圖是SOA架構(gòu)與CPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一個(gè)完整框架，從這個(gè)圖中，我們可以找到工業(yè)4.0智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的所有要素以及他們之間的關(guān)系。其中SOA架構(gòu)中的核心層門戶、BPM、ESB是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的三個(gè)集成目標(biāo)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，是三個(gè)層面的服務(wù)組件的容器及承載體，有了這三個(gè)平臺(tái)的支撐，才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的縱向集成和橫向集成，以及端到端的集成。
CPS網(wǎng)絡(luò)核心要素說(shuō)明：
1-3：SOA核心層，實(shí)現(xiàn)三個(gè)集成的載體
4：大數(shù)據(jù)層：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析
5：統(tǒng)一身份認(rèn)證及安全認(rèn)證，解決數(shù)據(jù)的安全問題
6：B2C互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，通過APP或者企業(yè)微信號(hào)、企業(yè)直達(dá)號(hào)，將企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)向互聯(lián)網(wǎng)延伸，實(shí)現(xiàn)用戶與企業(yè)內(nèi)部的在線協(xié)作
7：企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如ERP、PDM、HR、CRM等，主要解決企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)運(yùn)作。
8：B2B網(wǎng)關(guān)：解決企業(yè)與供應(yīng)商、經(jīng)銷商、銀行、政府之間的互聯(lián)互通的問題。
9：物聯(lián)網(wǎng)：解決信息網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)設(shè)備之間的連接及互通問題，同時(shí)負(fù)責(zé)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。
研究的兩個(gè)主題是：智能工廠和智能生產(chǎn)
什么是“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”？
“智能工廠”是未來(lái)智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程以及網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。
“智能生產(chǎn)”的側(cè)重點(diǎn)在于將人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。
在工業(yè)4.0的戰(zhàn)略藍(lán)圖中，把智能生產(chǎn)描繪成工廠可以為單件小批量的單個(gè)客戶提供個(gè)性化生產(chǎn)服務(wù)，而不是只能按照固定的生產(chǎn)流程生產(chǎn)。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(shí)，對(duì)自己的了解，對(duì)外界事物的了解，都可以稱為知識(shí)。而將具備的知識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和聯(lián)想，能夠形成一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)周邊事物能夠感知和關(guān)聯(lián)，找出知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及事物之間的潛在聯(lián)系，具備思考的能力，這即是“智慧”的概念。在工業(yè)4.0戰(zhàn)略中提到的連接萬(wàn)物、感知環(huán)境中的人、機(jī)器設(shè)備、產(chǎn)品、用戶、信息，是將生產(chǎn)環(huán)境中的一切事物、物體、人的靜態(tài)信息及動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行融合和感知、傳遞交換，從而達(dá)到協(xié)同工作的場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)、智能工廠的目標(biāo)。
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，要實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)，還需要業(yè)務(wù)規(guī)則的驅(qū)動(dòng)，如事件管理機(jī)制、生產(chǎn)優(yōu)化排程等都是屬于業(yè)務(wù)規(guī)則類的系統(tǒng)，通過事件管理機(jī)制，可以實(shí)時(shí)的拾取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、用戶使用現(xiàn)場(chǎng)等一些特別事件，這些事件如果不及時(shí)處理，有可能演變?yōu)橐粋�(gè)損失很大的事故，通過這些事件的預(yù)先定義，一旦發(fā)生，就可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的處理流程，協(xié)調(diào)各個(gè)部門、人員做相應(yīng)的協(xié)同處理，防患于未然，這才是真正的智能生產(chǎn)，讓一切連接，讓一切透明。所有的系統(tǒng)、設(shè)備都是按照數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程、規(guī)則協(xié)作運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程、流程驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)、流程驅(qū)動(dòng)設(shè)備。而業(yè)務(wù)規(guī)則可以根據(jù)市場(chǎng)需要、用戶訂單和個(gè)性化需要隨時(shí)變更，以達(dá)到智能的驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化服務(wù)。
CPS、三個(gè)集成是實(shí)現(xiàn)智能工廠的前提條件
工業(yè)4.0戰(zhàn)略中智能工廠、智能生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)美好的愿景，制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，需要經(jīng)過一個(gè)艱苦的實(shí)現(xiàn)過程，不是一朝一夕能夠達(dá)到的目標(biāo)，尤其中國(guó)的企業(yè)大部分兼有工業(yè)1.0，2.0，3.0，4.0的痕跡，要一步跨越到工業(yè)4.0的步伐需要克服很多障礙，需要一個(gè)整體的規(guī)劃，先摸清楚自己的狀態(tài)，看看處于哪個(gè)階段，然后按照CPS、三個(gè)集成的內(nèi)容，分階段分批實(shí)現(xiàn)，信息化發(fā)展水平好的企業(yè)，單體系統(tǒng)的建設(shè)基本完成，這個(gè)時(shí)候可以建設(shè)CPS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)集成中的縱向集成，先解決內(nèi)部信息孤島的問題、協(xié)同流程的問題，當(dāng)內(nèi)部的集成達(dá)到一定高度以后，就可以擴(kuò)展到橫向的集成，將CPS網(wǎng)絡(luò)延伸到外部互聯(lián)網(wǎng)，打通內(nèi)外部的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)B2C,B2B。進(jìn)一步，將CPS網(wǎng)絡(luò)延伸到生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物與物，人與物，系統(tǒng)與物的相連，實(shí)現(xiàn)端到端的集成。
實(shí)現(xiàn)“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”的標(biāo)志是：生產(chǎn)流程智能化，生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)態(tài)適應(yīng)個(gè)性化的產(chǎn)品需求，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的關(guān)鍵。
大數(shù)據(jù)分析利用
“工業(yè)4.0”時(shí)代，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著信息物理系統(tǒng)（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會(huì)帶來(lái)無(wú)所不在的感知和無(wú)所不在的連接，所有的生產(chǎn)裝備、感知設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)終端，包括生產(chǎn)者本身都在源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)滲透到企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，按照大數(shù)據(jù)定義為”每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量達(dá)到1T”來(lái)看，企業(yè)管理信息網(wǎng)中（ERP/PDM/CRM/HR等）的數(shù)據(jù)都不算大數(shù)據(jù)，所以很多制造企業(yè)都感覺大數(shù)據(jù)分析不夠接地氣，但是通過傳感器隨時(shí)隨地采集到的生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、產(chǎn)品運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如車聯(lián)網(wǎng)收集到的車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)）可以稱得上大數(shù)據(jù)，有了這些大數(shù)據(jù)，我們需要的就是建模、分析加以利用。這樣大數(shù)據(jù)分析就能夠很好的幫助企業(yè)、提升企業(yè)。
總體來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0關(guān)注的企業(yè)數(shù)據(jù)分為四類：
1、產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)，俗稱企業(yè)主數(shù)據(jù)；
2、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，一般稱為交易數(shù)據(jù)
3、整個(gè)價(jià)值鏈上的數(shù)據(jù)，如供應(yīng)商、分銷商、客戶等數(shù)據(jù)，也是屬于企業(yè)主數(shù)據(jù)管理的范疇
4、對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)分析有價(jià)值的外部數(shù)據(jù)。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)
包括設(shè)計(jì)、建模、工藝、加工、測(cè)試、維護(hù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件配置關(guān)系、變更記錄等數(shù)據(jù)。產(chǎn)品的各種數(shù)據(jù)被記錄、傳輸、處理和加工，使得產(chǎn)品全生命周期管理成為可能，也為滿足個(gè)性化的產(chǎn)品需求提供了條件。
運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)
運(yùn)營(yíng)包括組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)設(shè)備、市場(chǎng)營(yíng)銷、質(zhì)量控制、生產(chǎn)、采購(gòu)、庫(kù)存、目標(biāo)計(jì)劃、電子商務(wù)等數(shù)據(jù)。工業(yè)生產(chǎn)過程的無(wú)所不在的傳感、連接，帶來(lái)了無(wú)所不在的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、營(yíng)銷和管理方式。
價(jià)值鏈數(shù)據(jù)
包括客戶、供應(yīng)商、合作伙伴等數(shù)據(jù)。企業(yè)在當(dāng)前全球化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中參與競(jìng)爭(zhēng)，需要全面地了解技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)作業(yè)、采購(gòu)銷售、服務(wù)、內(nèi)外部后勤等環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)力要素。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得價(jià)值鏈上各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業(yè)管理者和參與者提供看待價(jià)值鏈的全新視角，使得企業(yè)有機(jī)會(huì)把價(jià)值鏈上更多的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。例如，汽車公司大數(shù)據(jù)提前預(yù)測(cè)到哪些人會(huì)購(gòu)買特定型號(hào)的汽車，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)客戶的響應(yīng)率提高了15%至20%，客戶忠誠(chéng)度提高7%。
外部數(shù)據(jù)
包括經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、行業(yè)、市場(chǎng)、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手等數(shù)據(jù)。為了應(yīng)對(duì)外部環(huán)境變化所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)必須充分掌握外部環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀以增強(qiáng)自身的應(yīng)變能力。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在宏觀經(jīng)濟(jì)分析、行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為企業(yè)提升管理決策和市場(chǎng)應(yīng)變能力的重要手段。
工業(yè)4.0落地中國(guó)企業(yè)，工業(yè)大數(shù)據(jù)是一項(xiàng)重要抓手。利用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析，可以找出隱性的問題并預(yù)測(cè)未知情況的發(fā)生，有助于及時(shí)地做好預(yù)防，避免故障和偏差。
八項(xiàng)計(jì)劃
1、標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)
2、管理復(fù)雜系統(tǒng)
3、一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施
4、安全和保障
5、工作的組織和設(shè)計(jì)
6、培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展
7、是監(jiān)管框架
8、資源利用效率
這八項(xiàng)計(jì)劃是一個(gè)比較宏觀的指導(dǎo)意見，需要國(guó)家、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)每一個(gè)層面去具體落實(shí)和實(shí)踐，設(shè)計(jì)出可操作的行動(dòng)計(jì)劃才具備可行性。為了保障“工業(yè)4.0”的順利實(shí)現(xiàn)，德國(guó)把標(biāo)準(zhǔn)化排在八項(xiàng)行動(dòng)中的第一位。可以說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)先行是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的突出特點(diǎn)。為此，我們?cè)谕七M(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)企業(yè)深度融合的具體實(shí)踐中，也應(yīng)高度重視發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化工作在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時(shí)制定出臺(tái)“兩化深度融合”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，引導(dǎo)企業(yè)推進(jìn)信息化建設(shè)。
案例 國(guó)內(nèi)某汽車制造企業(yè)——CPS及三項(xiàng)集成的實(shí)現(xiàn)
該汽車企業(yè)的IT系統(tǒng)經(jīng)過20多年的建設(shè)，ERP、PDM、CRM、HR、MES、WMS、OA等都已經(jīng)建設(shè)，加上各個(gè)基地的本地化系統(tǒng)，該汽車集團(tuán)有60-70多個(gè)系統(tǒng)，這些單體系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了部門信息的共享和協(xié)作，但是孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，異地協(xié)作、跨供應(yīng)鏈的企業(yè)協(xié)作已經(jīng)成為集團(tuán)業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，因此實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中的三項(xiàng)集成和信息物理網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前該汽車企業(yè)IT建設(shè)規(guī)劃的一個(gè)重點(diǎn)，連接一切、集成一切是該企業(yè)當(dāng)前IT實(shí)現(xiàn)的一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)。
2012年該企業(yè)開始論證內(nèi)部的縱向集成及集成服務(wù)平臺(tái)的可行性，2013年開始實(shí)施建設(shè)，該項(xiàng)目從數(shù)據(jù)層面的集成開始做，通過近兩年三期的建設(shè)，已經(jīng)集成了20多個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)基地與總部，總部與銀行之間的互聯(lián)互通，按照業(yè)務(wù)規(guī)則交換的數(shù)據(jù)每天達(dá)到3萬(wàn)筆，為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)板塊的實(shí)時(shí)協(xié)作發(fā)揮了重要作用。下一步，該企業(yè)計(jì)劃將接入更多的系統(tǒng)及歐洲基地的系統(tǒng)，并建設(shè)門戶系統(tǒng)、BPM系統(tǒng)，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)橫向集成、端到端的流程集成和實(shí)時(shí)協(xié)作，最終實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)和智能工廠。
下圖為該汽車企業(yè)集團(tuán)三項(xiàng)集成的規(guī)劃，是值得學(xué)習(xí)的一個(gè)案例。
一期：制定集團(tuán)集成標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，建立服務(wù)目錄。實(shí)現(xiàn)ESB平臺(tái)核心框架的搭建，通過RFC、MQ等適配器方式將總集團(tuán)核心系統(tǒng)，生產(chǎn)SAP、銷售SAP、SRM、動(dòng)力MES、DMS、集團(tuán)QNS、整車QNS應(yīng)用系統(tǒng)等接入總線平臺(tái)。統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺(tái)已經(jīng)建設(shè)完成，可以全面監(jiān)控管理系統(tǒng)之間的交互情況。
二期：在一期的基礎(chǔ)上，完成全面預(yù)算項(xiàng)目相關(guān)系統(tǒng)的集成（預(yù)算系統(tǒng)、BO系統(tǒng)），WMS項(xiàng)目相關(guān)系統(tǒng)的集成，完成海外協(xié)同項(xiàng)目、KD項(xiàng)目相關(guān)系統(tǒng)的集成；
三期：完成基地WMS、EWM、SRM、QNS、MES系統(tǒng)的集成。
四期：完成經(jīng)營(yíng)體、企業(yè)級(jí)BOM平臺(tái)、車聯(lián)網(wǎng)、CEVT銀行等的集成。
后續(xù)項(xiàng)目：在前期企業(yè)服務(wù)總線建設(shè)的基礎(chǔ)上，2015年，將實(shí)現(xiàn)協(xié)同門戶，端到端的業(yè)務(wù)流程集成整合，持續(xù)打造該汽車企業(yè)智能工廠和智能生產(chǎn)，在不久的將來(lái)，該汽車集團(tuán)將會(huì)提供用戶直接網(wǎng)上的個(gè)性化汽車配置，全程監(jiān)控汽車完整的生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)汽車商品的個(gè)性化定制。
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本文標(biāo)題：中國(guó)工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、兩大主題、三項(xiàng)集成、八項(xiàng)計(jì)劃以及大數(shù)據(jù)分析
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