SAP的工业4.0战略

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SAP Digital Supply Chain SAP 的工业 4.0 战略 2020 年 1 月 1//3300 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。目录 3 执行概要 5 市场 6 市场动态 6 什么是工业 4.0？ 7 工业 4.0 实施方法 9 工业 4.0 客户示例 11 未来的智能制造 12 制造业的未来 13 制造业软件栈的发展历程 15 SAP 工业 4.0 解决方案 18 驱动工业 4.0 的主题 19 智能产品 20 智能资产 20 智能工厂 22 员工赋能 23 SAP 解决方案概览 25 奠定工业 4.0 基础 26 架构 27 安全性 27 开放标准 28 生态系统 29 参与者 30 工业 4.0 开放联盟免责声明：SAP 可能随时出于任何原因对本文档或任何相关文档以及 SAP 战略和未来可能进行的开发、产品或平台、发展方向及功能作出更改，恕不另行通知。本文档不就任何材料、代码或功能提供承诺、诺言或法律义务。本文档不提供任何明示或暗示的担保，包括但不限于对适销性、特殊目的适用性或非侵权性的暗示担保。SAP 对本文档中出现的错误或遗漏不承担任何责任。由于存在各种风险和不确定因素，因此所有前瞻性声明的实际结果可能会与预期结果大不相同。请读者审慎对待，不要过分依赖这些前瞻性声明，其仅在公布之日前有效，且不应作为制定采购决策的主要依据。 2/ 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。执行概要客户需求不断变化，给制造企业带来了巨大挑战，他们需要在生产优质个性化产品的同时，提高生产力。为了将这些挑战转化为机遇，许多企业将工业 4.0 作为了一项战略要务。以通过智能设备获得量身定制的信息和决策支持。制造业软件栈的着力点将从事务性生产执行转向由数据驱动的业务流程执行和优化。所有的传感器、设备、机器等都将实现互联。工业 4.0 或者说工业物联网是指利用新数字技术收集和分析机器和业务系统的数据，提高流程的速度、灵活性和效率，以更低的成本生产更优质的个性化产品，实现工业转型。物联网、边缘计算和云计算、大数据湖、人工智能、传感器、自主系统和协作机器人等技术创新成果可以进一步推动这种变革。由于每个行业甚至每家企业的业务目标和挑战都不相同，因此，利用工业 4.0 创造价值的方法也因行业而异。工业 4.0 将彻底改变离散制造和流程制造行业的生产模式。生产设备的自动化水平将进一步提高。人类在生产活动中的工作方式也将发生改变，工人可企业能够通过数据基础架构获取、处理和分析海量的运营数据。采用容器技术的应用模块将分布在云端和边缘端之间。借助边缘计算，企业可以在生产工厂执行云托管的应用模块，确保业务关键型功能的稳定性和低延迟性。自动导向运输车等设备与生产线和仓库管理系统的集成程度将进一步提高。鉴于这种互联性，在设计解决方案时，我们必须秉承安全、开放、模块化、可互操作、可移植、可扩展且价格实惠的指导原则。SAP 不仅是各种行业标准和相关开源项目的积极使用者，也是它们的重要贡献者。 3/ 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。 SAP 能帮助你真正实现工业 4.0 转型。借助 SAP 的解决方案和技术，你的整个企业将能实现数据驱动，从而提高客户忠诚度和运营灵活性。你可以将每一位客户的反馈融入从生产计划到交付的所有环节，打造智能的个性化产品。你可以创建能够动态适应不同需求、设置和工作流的生产流程，并利用智能和网络整合所有机器、合作伙伴和员工。此外，你还可以全面实现企业互联，整合物流、销售和服务，从而确保各环节协调一致，避免脱节和延迟，交付最佳体验。 SAP 提供独一无二的工业 4.0 解决方案。很多企业认为，工业 4.0 的主要阵地是制造流程、工厂或配送中心。然而，这只是 SAP 的部分业务范围，并非全部。我们认为，只有在整个组织内全面应用工业 4.0，企业才能真正实现其所带来的优势和影响。 SAP 拥有广泛的解决方案产品组合，这些解决方案既能让工厂和车间实现智能制造，又能跨供应链实现端到端的业务流程执行，可以帮助充分挖掘工业 4.0 的价值。此外，我们还将所有实施工业 4.0 的企业聚集起来，实现整个生态系统（包括机器和设备制造商、技术和应用提供商、标准制定组织和系统集成商）的协调整合。 SAP 采用的工业 4.0 方法是将三大业务优先事项整合到一个主导战略中： • 以客户为中心，将客户的反馈和偏好作为一切业务活动的出发点 • 重塑制造业，利用智能资产和流程动态适应不断变化的优先事项并大规模提供定制服务 • 实现整个企业的互联，使销售、服务和物流与生产流程协调整合，革新工作方式借助 SAP 的解决方案和技术，你能够在整个企业内快速实施并持续推动工业 4.0。这样，你就能与客户保持联系，与合作伙伴紧密协作，在竞争中遥遥领先。 4 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。市场 5 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。市场动态近来，效率成为了供应链的主要评估指标。当今新趋势的不断涌现带来了复杂的挑战，也让供应链和制造环节成为了企业成功和实现差异化的关键。制造企业面临着诸多挑战，比如：他们需要在动荡的市场中提供既优质又智能的产品；客户需要单件的个性化产品；产品的生命周期越来越短；加快产品上市速度成为保持竞争力的关键；业务模式从销售产品转变为交付解决方案。为了将这些挑战转化为机遇，许多企业将工业 4.0 作为了一项战略要务。具体而言，工业 4.0 是指利用信息和通信技术实现工业机器和流程的智能联网。继互联网革命和云革命后出现的技术创新推动了工厂、车间和仓库工业生产环境的数字化。这些技术创新包括：接入物联网的设备、机器对机器通信、分布式计算、新的边缘技术和云技术（如容器技术、微服务和事件驱动架构）、时序和大数据湖、机器学习和人工智能、全新的移动用户体验（如助力打造数字化员工的增强现实和虚拟现实技术）、自主系统和无人驾驶汽车，以及协作机器人和工业机器人。什么是工业 4.0？工业 4.0 或者说工业物联网是指利用新数字技术收集和分析机器和业务系统的数据，提高流程的速度、灵活性和效率，以更低的成本生产更优质的个性化产品，实现工业转型。这种转型将提高资源的生产力和效率，提升企业的敏捷性和响应能力，加快产品上市速度，并支持根据客户需求进行定制。大部分大型企业和许多中型企业都已开.经始进行用例试点，评估工业 4.0 的业务价值。最近，麦肯锡对全球的离散制造业客户开展了一项调查。结果显示，68% 的受访者认为实施工业 4.0 是战略要务。1 尽管 41% 的受访企业仍处于试点阶段，但 29% 的受访企业已开.经始进行大规模部署并制定了引人瞩目的重大采购决策。那些大规模成功部署工业 4.0 的企业重点关注的是业务价值，而非技术。他们大力鼓励和培训员工使用新技术，并积极采用集成式 IT 架构和自动化技术堆栈。此外，他们还采用由数据驱动的流程（而非事务性流程）管理企业。 1. “工业 4.0：在离散制造业创造巨大价值 (Industry 4.0: Capturing Value at Scale in Discrete Manufacturing)”，麦***，2019 年 7月。 6/ 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。工业 4.0 实施方法由于每个行业甚至每家企业的业务目标和挑战都不相同，因此，利用工业 4.0 创造价值的方法也因行业而异。没有适合所有企业的通用方法。根据批量生产的平均规模和每个工厂的变式数量，离散制造行业主要分为三大集群： • 按订单设计生产：这种模式主要应用于造船、高端机械、航空等行业，根据小批量订单或单个订单进行生产，力求实现高效的小批量或单件生产。 • 大批量定制生产：通常应用于汽车、农业设备和工业零部件制造行业。即使产品变式增加，该模式依然能保持高产量并做到品质如一。 • 大批量生产：主要应用于消费型电子产品、商用设备和半导体芯片等行业。全某某动化（“熄灯生产”）进一步提高了这种模式的生产力，但产品组合的变化对灵活性和生产线适应性提出了更高的要求。在流程制造行业，小批量生产变为大批量生产，每个工厂的变式数量则变为不同配方的数量。 • 对于按订单的特制品生产，多产品共线生产厂房设施的利用率最为重要。通过采用新技术，企业可以根据个性化需求定制产品，但需要高效利用生产设备。 • 在以批处理为导向的批量生产行业，如精细化工、造纸、金属、建材、食品和制药行业，越来越多的企业将高产量目标与合规、监管和可追溯性要求结合起来。 • 对于大宗商品，如石化产品、散装化学品和矿石，为了提高连续生产下的全球资产效率，企业希望实现进一步优化。图 1 展示了离散制造和流程制造行业的一些工业 4.0 场景，这些场景都能在短期内创造业务价值。 7/ 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。图 1：各产业集群的工业 4.0 场景示例生产模式生产力要素业务趋势离散制造流程制造按订单设计生产批量定制生产大批量生产特制品生产大批量生产按订单生产排序生产按需求生产按订单生产按批量生产最小批量生产的效率批量定制生产的产量全某某动化生产的灵多产品共线生产厂产量与合规性和质量活性房设施的利用率大宗商品生产连续生产全球资产效率 • 需求波动加剧 • 能够在本地参与全球市场竞争 • 服务业务模式 • 集成式系统 • 消费化和个性化 • 供应链敏捷性 • 产品生命周期缩短 • 去全球化 • 供应链敏捷性 • 新兴市场的增长 • 劳动力成本增加 • 定制配方（药品、 • 脱碳和可持续发展 • 区域化（在低成本地区）生物科技） • 合规与监管 • 循环经济 • 循环经济工业 4.0 场景 • 数字双胞胎（数 • 灵活生产和自适 • 熄灯工厂（全某某字化产品和流程）应生产（自动导动化） • 数字化员工（无引车、路由和生 • 追踪和可追溯性纸化）产排程） • 自动化质量保证 • 数据驱动的优化 • 扩大自动化和协（质量、自动化）作机器人技术应用范围 • 内联质量控制 • 操作员和现场服务人员的数字化赋能 • 流程质量控制 • 由数据驱动的产 • 数字工厂和模拟量优化 • 数字化现场服务 • 可追溯性和合规性 • 预测性维护 • 互联物流 8 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。工业 4.0 客户示例了解离散制造行业三大集群的企业如何借助 SAP 解决方案解决各自的业务问题。通过紧密集成设计和制造流程，采用按订单设计生产模式的客户获益匪浅。 • 金属加工行业的客户通过实现制造流程数字化，提高了制造水平。随着设计与制造流程全面集成，有关设计变更的最新信息将直接送达车间。作业设置时间能够自动优化，每一个在制零部件都可通过移动设备轻松识别。这样，客户就能有针对性地实施制造流程管控，消除瓶颈，缩短交付周期并减少计划工作。 • 在航空与国防行业，对于一些长期的制造项目，客户的工程设计方案可能会修改几百次，而且他们对产品质量和生产流程的可靠性有严格要求。得益于紧密集成的设计和制造流程，他们加快了产品上市速度。在批量定制生产中，每款产品都是独一无二的，因此从车间到面向客户的工作人员，产品特定的信息必须实现自动整合。 • 卡特*** (Caterpillar Inc.) 是全球最大的建筑设备生产商之一。该公司希望为客户提供类似实体店的实时响应体验。他们认为，实时响应于某某是一项重要的附加价值，于他们自身则是一种差异化竞争优势。为此，卡特*** 对整个制造业务进行了全面的“零售速度 (retail speed)”升级。现在，制造部门能够通过中央系统实时馈送车间的当前状态，打造一个统一的真实数据源，支持制定前瞻性的战略、战术和运营决策。 9 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。大批量生产制造商非常注重工厂的效率和无缝运营。 • 哈曼国际工业 (Harman International Industries Inc.)、依必安某某 (ebm-papst)、Endress+Hauser Conducta GmbH+Co. KG 等电子电器部件制造商都是大批量生产制造商。***将自动化制造和手动装配整合为一套数字化的流程，实现了数字网络化制造，并建立了协调一致的全球生产流程。他们将客户互动与制造运营紧密集成，拥有集中化和标准化的主数据。通过为车间配备采用数字化指令的简化型用户界面，他们实现了无纸化生产，并实施了主动流程联锁和控制。他们能够根据生产订单中的参数自动设置制造设备；验证物料和工装设置；自动收集可追溯性信息，提高流程稳定性。这样，他们不仅提高了灵活性和流程稳健性，延长了设备正常运行时间，还节约了资本。 • 汽车行业也有这样的案例。许多汽车 OEM 和供应商已开.经始从固定的装配线转向模块化装配流程。他们将装配工位与自动导引车互联，使原本高度自动化的流程变得更灵活。最终，他们不仅提高了产量，延长了设备正常运行时间，还减少了车间设备方面的资本支出，同时还增加了产品多样性。流程制造业客户也尝到了数字工厂带来的甜头。 • 巴斯夫 (BASF SE) 采用了 SAP Asset Intelligence Network [资产智能网络] 来管理车间设备和开展供应商协作。该解决方案能够一站式提供所有供应商的资产相关信息，赋予企业更高的可视性。 • Koehler Paper 集团每年为全球市场提供超过 50 万吨特种纸和纸板。借助 SAP HANA® [内存计算平台]，他们能够充分利用从纸张生产流程中收集的数十亿条非结构化数据，从中获取丰富的洞察，实施更精准的质量管理，最终提高产品质量。 10 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。未来的智能制造 11 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。制造业的未来和现在一样，未来的生产设施也会因行业、生产流程、本地化和劳动力成本不同而有所差异。但不管怎样，工业 4.0 将彻底变革离散制造和流程制造行业。工业 4.0 将帮助制造商提高生产力和资产效率，同时交付大量高品质、定制化且个性化的产品变式或产品批次。这种进步将通过变革生产设备来实现。在生产设施中，物流流程将实现数字化，由智能化和自主化程度更高的机器人和运输车来执行。生产机械也将高度自主化，机器人将执行日益复杂的任务。在一些超大型设施中，利用无人机等对设备和流程进行远程监控将成为常态。在离散制造行业，工厂将灵活地混合利用机器人和员工、增材制造和减材制造、复合材料和金属材料，以及数字化流程和模拟流程等。传统装配线将被采用模块化生产设备（如柔性机器人和固定装置、柔性存储工具）或柔性生产流程（如 3D 打印）的柔性制造岛所取代。机器视觉技术将被用于自动检测质量问题、对库存进行分类和控制流程等。人们在生产过程中的工作方式也将改变。智能眼镜（或类似设备）和增强现实技术将在复杂的组装作业或危险的工作环境中发挥越来越重要的作用，比如，引导员工完成工作流程，或配合计算机视觉技术，提醒员工存在错误或安全隐患等。可穿戴设备将用于检测危险情况（如疲劳或意外事故风险），为员工提供保护并在发生事故时自动请求帮助。更完善的可穿戴解决方案（如外骨骼机器人）还可以为员工提供支持，提高员工的工作绩效。当然，制造业员工的技能要求也将随之发生改变，这就需要制造商实施重大的企业文化变革。生产 IT 将发挥更重要的作用，通过利用数字化方式编排生产流程，进一步提高自动化水平和生产效率。在工厂中，3D 生产模拟将成为支持柔性模块化系统的关键，能够与生产设备进行更广泛通信的工件将推动物流流程的优化。在生产设施中，边缘计算将极大地确保关键执行功能的可靠性和高效的数据处理。企业将更多地采用分析平台，轻松利用工业物联网生成的异构或非结构化数据集来支持预测性维护等高级分析场景，以优化资产利用率。然而，数字化程度的提升和工业物联网的使用也带来了新的威胁。为防止黑客关闭工厂和滥用关键资产，企业越来越需要采用最高标准的网络安全基础设施，甚至可能需要利用区块链技术和防篡改分类账来确保工业物联网场景的安全性。 12/ 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。制造业软件栈的发展历程传统的制造业软件栈采用 ISA-95 标准，将工厂级的生产运营管理层与 ERP 等企业系统和 PLC、 SCADA 等车间控制系统互联。随着越来越多的制造企业部署工业 4.0 技术，这种传统的制造业软件栈发生了重大变化，从事务性生产执行转向了由数据驱动的业务流程执行和优化。受技术趋势和采购决策的影响，传统的 ISA-95 制造业堆栈逐渐演变为包含以下四大关键驱动因素的数字化制造平台（见图 2）： • 工厂、车间和仓库中的所有传感器、设备、机器和其他装备将实现互联。这不仅包括传统的控制器，还包括各种网关、互联网协议连接、移动 (5G) 工业网络以及一些短程技术和广域技术。图 2：从 ISA-95 堆栈到数字化制造平台企业工厂供应链计划物流执行 CRM ERP 维护执行生产数据仓库制造执行系统/运营管理员工信息管理系统生产线网关 PLC 传感器 | 设备 | 机器 | 装备传统 ISA-95 堆栈...... 边缘端和云端的工业数据湖客户体验供应链计划业务网络 ERP 制造、物流、质量、资产管理、健康与安全分布式应用和智能各个层级实现横向整合工业数据湖云端边缘端 PLC 网关互联系统无处不在传感器 | 设备 | 机器 | 装备 ......到现代数字化制造平台 13 / 30 © 2020 SAP 股份***或其***版权所有，保留所有权利。 • 数据驱动的优化需要借助完备的数据基础架构来摄取、处理、存储、分析和分发海量运营数据。边缘解决方案和云解决方案将与传统的信息管理解决方案共生共存内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。司产品和服务相关的保证仅限于该等产品和服务随附的保证声明（若有）中明确提出的保证。本文件中的任何信息均不构成额外保证。特别是，SAP 股份***或其***没有义务按照本文件或任何相关演示文稿中所述内容提供任何业务，或是开发或发布本文件中提及的任何功能。SAP 股份有限公司或其***可随时出于任何理由对本文件或任何相关演示文稿以及其战略和未来可能的开发、产品、和/或平台方向及功能做出更改，且不再另行通知。本文件中的信息不构成提供任何资料、代码或功能的承诺、许诺或法律义务。所有前瞻性陈述均受各种风险和不确定因素的影响。这些风险和不确定因素可能导致实际结果与预期存在实质差异。读者不应过度依赖这些前瞻性陈述，且不应依据这些陈述制定购买决策。 SAP 和本文件中提及的其它 SAP 产品和服务及其各自标识均为 SAP 股份*** （或其***）在德国和其他国家的商标或注册商标。本文件中提及的所有其它产品和服务名称分别是其***的商标。如欲了解更多商标信息和声明，请访问 https://doc.001pp.com/about/legal/trademark.html。 [文章尾部最后500字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。

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