• 從業(yè)務(wù)的角度：如何用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念，幫助企業(yè)建立一個完整的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。對于制造企業(yè)來說，通常要涵蓋從產(chǎn)品的設(shè)計一直到產(chǎn)品的銷售和服務(wù)的整個階段。

• 從IT的角度：如何為企業(yè)搭建一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，能夠不斷地根據(jù)外部市場和內(nèi)部需求的變化，在企業(yè)可承受的成本范圍內(nèi)，可持續(xù)地進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化？

對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的提供商來說，這兩個問題，前者考驗(yàn)的是應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計能力和業(yè)務(wù)覆蓋的范圍和深度，后者考驗(yàn)的是應(yīng)用平臺的架構(gòu)先進(jìn)性、合理性，以及自身的商業(yè)模式可行性。

在本次漢諾威工博會上，SAP用“設(shè)計到交付D2O”的一整套展示，在20多家合作伙伴的協(xié)助下，來試圖回答這兩個問題。為了幫助觀眾更好地理解，筆者總結(jié)了七個主要的特點(diǎn)。

圖：SAP展臺的七大看點(diǎn)和觀看路線

 一、夢寐以求的閉環(huán)研發(fā)

隨著越來越多的設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)被連接起來，企業(yè)開始意識到這些數(shù)據(jù)對于改善研發(fā)和制造的價值。閉環(huán)研發(fā)（Closed-loopEngineering）雖然從理論上講非常誘人通過采集產(chǎn)品在運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)，反哺給產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計階段但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)起來卻困難重重。最主要的難點(diǎn)是，企業(yè)從設(shè)計到運(yùn)行D2O（Design to Operate）的各個階段，涉及到不同的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在如此之大的跨度上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通非常不容易。只有建立起貫穿產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)主線，并將數(shù)據(jù)主線真正地直接應(yīng)用到業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行中，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通的目標(biāo)。建立一個“旁路”的數(shù)據(jù)主線，強(qiáng)制所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)與其對接的做法，從一開始就會埋下失敗的種子。

在漢諾威工博會SAP的展示現(xiàn)場，智能閥門閉環(huán)研發(fā)的起點(diǎn)，是需求管理和系統(tǒng)工程。SAP展示了通過三種來源（產(chǎn)品現(xiàn)場大數(shù)據(jù)洞察、內(nèi)部員工創(chuàng)意、對外部信息的機(jī)器學(xué)習(xí)），獲取新產(chǎn)品的開發(fā)需求，進(jìn)入到系統(tǒng)工程的需求模型、功能模型和邏輯模型中，建立需求到功能的鏈接、功能鏈接到邏輯架構(gòu)。接下來，通過與開發(fā)工具（軟件、電子和機(jī)械）的集成，以協(xié)同工作的方式，搭建出企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并向制造和服務(wù)進(jìn)行移交，形成數(shù)據(jù)主線的閉環(huán)。

在下圖中，無論是體驗(yàn)管理、創(chuàng)新管理、產(chǎn)品生命周期成本，還是需求管理和系統(tǒng)工程、模擬和測試管理，或是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和高級變量，都是SAP全新開發(fā)的產(chǎn)品和解決方案。熟悉SAP的同仁可以想見，SAP在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)主線技術(shù)上投入了大量的資源。

 圖：SAP圍繞產(chǎn)品全生命周期建立的數(shù)字化主線

二、協(xié)同的數(shù)字化供應(yīng)鏈

 產(chǎn)品移交到制造之后的第二步，就是計劃和供應(yīng)。首先，我們需要將新的智能閥門納入到公司的銷售與運(yùn)營計劃S&OP中。市場需求有多大？產(chǎn)能是多少？運(yùn)輸方式是什么？這些都需要在投產(chǎn)之前進(jìn)行詳細(xì)的計劃。

SAP的創(chuàng)新體現(xiàn)在以下三個方面：

• 提供了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，可以幫助企業(yè)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的預(yù)測。

• 完全在云端進(jìn)行需求計劃和供應(yīng)計劃，并與供應(yīng)商進(jìn)行互聯(lián)和協(xié)同。

• 對供應(yīng)鏈執(zhí)行過程進(jìn)行全局跟蹤與追溯，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時交換，讓供應(yīng)鏈各方都能掌握每個環(huán)節(jié)的最新情況。

圖：SAP一體化的供應(yīng)鏈需求計劃體系

三、未來數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)架構(gòu)云制造

毫無疑問，工業(yè)4.0對于未來數(shù)字化工廠的IT架構(gòu)的設(shè)想，是建立在云計算的基礎(chǔ)之上的。近年來，人們對于云計算這個詞的邊界定義過于寬泛，以至于將托管，無論是公有云托管，還是私有云托管，統(tǒng)統(tǒng)納入到云計算的范疇。一時之間，工廠上云似乎已經(jīng)唾手可得。

然而，工業(yè)4.0談到的云制造，絕不是簡單的將傳統(tǒng)的車間系統(tǒng)放在公有云或私有云的托管，它的方向應(yīng)該是基于公有云的制造SaaS。無疑，轉(zhuǎn)向公有云制造SaaS的重心，就是MES的公有云化。

SAP的MES基因，源自2008年收購的MES專業(yè)廠家Visiprise。經(jīng)過整整十年的打磨，在2018年，SAP推出了基于公有云的“Digital Manufacturing Cloud”，其核心就是基于公有云SaaS的ME，在業(yè)界獨(dú)樹一幟。

在本次漢諾威工博會上，SAP在智能閥門的零部件生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用了基于公有云的MESaaS，來指導(dǎo)輪班計劃、機(jī)器人互動和現(xiàn)場操作規(guī)程。

圖：SAP現(xiàn)場展示的基于云制造的零部件生產(chǎn)

四、基于分布式制造構(gòu)建的制造網(wǎng)絡(luò)

多年以來，人們一直習(xí)慣于集中式制造的模式。整個生產(chǎn)過程由總裝廠進(jìn)行計劃和調(diào)度，將所需的材料、零件和總成從各家供應(yīng)商運(yùn)送到某個集中的地點(diǎn)，然后進(jìn)行集中的生產(chǎn)與裝配，再根據(jù)客戶的交貨地點(diǎn)運(yùn)送到客戶手中。這種大規(guī)模的集中式的生產(chǎn)方式，從第一次工業(yè)革命開始，已經(jīng)持續(xù)了很多年，人們已經(jīng)對它習(xí)以為常。

在3D打印技術(shù)和眾包技術(shù)的推動下，分布式制造逐漸成為一種嶄新的生產(chǎn)模式。分布式制造可以通過在全球各地建立“按需3D打印中心（On-Demand 3DPrinting Center）”的方式，在最靠近客戶交貨地點(diǎn)的位置進(jìn)行生產(chǎn)，從而大大地減少了入廠物流和出廠物流的工作量，對客戶來說提高了生產(chǎn)的靈活性和柔性。

分布式制造背后需要有強(qiáng)大的系統(tǒng)進(jìn)行支撐，并且需要整合不同環(huán)節(jié)、不同供應(yīng)商的系統(tǒng)。在工博會現(xiàn)場，SAP展示了SAP邁出的整合第一步通過將SAP的供應(yīng)鏈解決方案和工業(yè)級的3D打印以及制造和物流網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可支持從訂單到交付的無縫的分布式制造流程。

圖：SAP的制造網(wǎng)絡(luò)概覽

五、引領(lǐng)時代的第三代數(shù)字化工廠

長期以來，人們對于工業(yè)4.0下的數(shù)字化工廠的技術(shù)期待，就是“水平集成”+“垂直集成”，也就是上下打通從ERP到MES再到設(shè)備層的鏈接，橫向鏈接上下游的供應(yīng)商和客戶，這其實(shí)也是SAP在前幾年提供的開放式集成工廠OIF 1.0和2.0的水平。

自2018年開始，SAP推出了基于模塊化裝配的OIF 3.0數(shù)字化工廠，它具有以下四個特點(diǎn)：

• 獨(dú)立：每一個工作站都是一個單獨(dú)的模塊，傳統(tǒng)生產(chǎn)線的物理先后順序上的限制不復(fù)存在。在需要的時候，模塊可以隨時加入和退出，不會相互影響。

• 可變：每個產(chǎn)品都可以有自己虛擬可變的加工流程順序，在離開每個工作站的時候，對下一個工作站目的地做出最優(yōu)決策。

• 智能：所有的產(chǎn)品和物料通過AGV在車間內(nèi)自動運(yùn)輸，只有在需要的時候才會發(fā)出，從而將在制數(shù)量降到最低，并提高效率。

• 靈活：模塊化提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和適應(yīng)性，并且對產(chǎn)品的形狀、尺寸具有更高的適應(yīng)，可以按照需要方便地進(jìn)行調(diào)整。

在本次漢諾威工博會上，SAP展示了如何基于第三代數(shù)字化工廠技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)智能閥門的總裝。

 圖：SAP在現(xiàn)場展示的第三代數(shù)字化工廠

六、落地的數(shù)字化雙胞胎網(wǎng)絡(luò)

人們對于Digital Twin的概念理解，處在一個不斷演化的過程中。早期對Digital Twin的理解，主要是從三維設(shè)計和仿真入手，強(qiáng)調(diào)數(shù)字模型與物理模型的“結(jié)伴出生”，所以將Digital Twin翻譯為數(shù)字孿生。但是隨著對于數(shù)字化雙胞胎研究和應(yīng)用的深入，人們發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化雙胞胎不只是用在設(shè)計仿真，在更多的場合，如生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈、資產(chǎn)管理等領(lǐng)域都可以發(fā)揮作用。很自然地問題就會浮現(xiàn)出來，如何確保數(shù)字化雙胞胎能夠適應(yīng)跨系統(tǒng)、跨部門和跨企業(yè)之間的協(xié)同？對Digital Twin的理解，也不局限于一定要“孿生”，可以在有了物理模型之后，才建立它的數(shù)字模型，甚至無需考慮三維和仿真。因此，對Digital Twin的理解，翻譯為數(shù)字化雙胞胎則更為合適，強(qiáng)調(diào)數(shù)字模型與物理模型的“成對相似”。

數(shù)字化雙胞胎網(wǎng)絡(luò)是SAP在2018年漢諾威工博會提出的概念和方案，主要是針對企業(yè)應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎技術(shù)的協(xié)同需求。SAP最開始開發(fā)的數(shù)字化雙胞胎網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，是產(chǎn)品運(yùn)營商、服務(wù)商和制造商協(xié)同的領(lǐng)域資產(chǎn)智能網(wǎng)絡(luò)AIN。SAP接下來的開發(fā)路線，進(jìn)一步向上游擴(kuò)展，進(jìn)入到制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)與MES的對接。在這次漢諾威工博會上，SAP展示了AIN與MES對接的能力?？梢栽O(shè)想，下一步的擴(kuò)展方向，將會是采購和研發(fā)。

七、支持智能化產(chǎn)品運(yùn)行的數(shù)字化服務(wù)

在最后一個環(huán)節(jié)，SAP展示了支持智能化產(chǎn)品運(yùn)行的數(shù)字化服務(wù)。和傳統(tǒng)的服務(wù)不同，所有這些的數(shù)字化服務(wù)都是基于數(shù)字化雙胞胎展開。而數(shù)字化雙胞胎的建立，是來自于制造環(huán)節(jié)，根據(jù)設(shè)備的制造結(jié)果，創(chuàng)建對應(yīng)的數(shù)字化雙胞胎。駐留設(shè)備的數(shù)字化雙胞胎的系統(tǒng)，稱之為資產(chǎn)智能網(wǎng)絡(luò)AIN。

AIN是一個集成化的云端系統(tǒng)，保存了設(shè)備從設(shè)計到制造、銷售、安裝、維護(hù)的各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和信息，并開放給不同的合作伙伴，提供不同的服務(wù)。此外，AIN還集成了設(shè)備的監(jiān)控與預(yù)測功能，可以對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)的場景，并根據(jù)預(yù)警結(jié)果創(chuàng)建和發(fā)布維修工單，并調(diào)動供應(yīng)鏈能力對資產(chǎn)進(jìn)行備件采購、供應(yīng)和資產(chǎn)的現(xiàn)場維護(hù)。最后，AIN還可以根據(jù)對設(shè)備數(shù)據(jù)的分析及過，對設(shè)備提出改進(jìn)的意見。

所有的這些功能，都被集成在統(tǒng)一的服務(wù)門戶上，并通過每臺設(shè)備的二維碼掃描進(jìn)行訪問。

圖：SAP在現(xiàn)場展示的智能設(shè)備服務(wù)系統(tǒng)

小結(jié)

SAP的“面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計到交付D2O”的這一整套展示，充分顯示了德國企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新進(jìn)展和實(shí)踐落地。事實(shí)上，在所有的這些SaaS應(yīng)用的背后，是SAP的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)PaaS平臺實(shí)現(xiàn)了不同SaaS應(yīng)用的互通。正如即便買來所有的汽車零部件（奔馳的傳動、寶馬的發(fā)動機(jī)、日產(chǎn)的座椅、豐田的變速箱…），也不可能裝配成一臺汽車一樣，在工業(yè)軟件世界，統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計、數(shù)據(jù)主線的打通、與不斷變化的業(yè)務(wù)的匹配，永遠(yuǎn)是實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)邁向?qū)嵱秒A段不可逾越的關(guān)鍵。SAP的端到端的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和PaaS平臺，將為廣大企業(yè)快速建立實(shí)用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以及與其他合作伙伴的合作，提供一個堅實(shí)可靠的骨干。

最后感謝展臺上來自SAP中國和SAP研究院的四位專家的大力支持。

圖：筆者和展臺上四位SAP方案介紹專家一起合影