SAP的工业4.0战略.pdf

SAP 的 工业 4.0 战略/301/30SAP Digital Supply Chain2020 年 1 月 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。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 开放联盟目录免责声明：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 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。3/30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。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。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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。4/30SAP 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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。市场5/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。6/30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。大部分大型企业和许多中型企业都已经开始进行用例试点，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%的受访企业已经开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。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。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。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)”，麦肯锡公司，2019 年 7月。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。7/30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。全自动化（“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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。8/30图 1：各产业集群的工业 4.0 场景示例生产力要素工业 4.0 场景生产模式业务趋势按订单生产最小批量生产的效率 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 数字双胞胎（数字化产品和流程）数字化员工（无纸化）数据驱动的优化（质量、自动化）按订单设计生产离散制造流程制造排序生产批量定制生产的产量和质量 消费化和个性化 供应链敏捷性 灵活生产和自适应生产（自动导引车、路由和生产排程）扩大自动化和协作机器人技术应用范围 内联质量控制批量定制生产按需求生产全自动化生产的灵活性 产品生命周期缩短 劳动力成本增加（在低成本地区）循环经济 熄灯工厂（全自动化）追踪和可追溯性 自动化质量保证大批量生产按订单生产多产品共线生产厂房设施的利用率 去全球化 定制配方（药品、生物科技）操作员和现场服务人员的数字化赋能 流程质量控制特制品生产按批量生产产量与合规性 供应链敏捷性 脱碳和可持续发展 合规与监管 由数据驱动的产量优化 可追溯性和合规性 互联物流大批量生产连续生产全球资产效率 新兴市场的增长 区域化 循环经济 数字工厂和模拟 数字化现场服务 预测性维护大宗商品生产 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。9/30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。卡特彼勒公司(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，实时响应于客户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，卡特彼勒公司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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。10/30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.)、依必安派特(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。这些公司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 和供应商已经开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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。未来的智能制造11/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。12/30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。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。13/30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传感器|设备|机器|装备PLC网关生产线工厂企业ERP员工制造执行系统/运营管理供应链计划物流执行维护执行CRM信息管理系统生产数据仓库传感器|设备|机器|装备PLCERP工业数据湖制造、物流、质量、资产管理、健康与安全业务网络客户体验互联系统无处不在边缘端和云端的工业数据湖分布式应用和智能各个层级实现横向整合云端边缘端供应链计划网关传统 ISA-95 堆栈.到现代数字化制造平台 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，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。但是，大多数情况下，运营人员仍将保留数据的存取和分发权（即数据主权和治理）。根据延迟度、相关性和时间范围，处理工业数据的智能算法和应用将在靠近数据的地方执行。很多解决方案都将分布于云端和边缘端之间，例如，在云端学习，在边缘端执行算法。借助边缘计算，企业可以在生产地点执行云托管的应用模块，从而确保业务关键型功能的可靠性和低延迟。尽管传统的制造业软件栈在计划层面（如生产订单、运输订单或维护订单）实现了集成，但现代制造平台不仅能够纵向集成，还能在不同领域之间实现横向集成，例如，自动导引车与生产线和仓储系统之间的交互联动、影响生产调度的内联流程控制等。14/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。SAP 工业 4.0 解决方案15/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。制造企业面临着诸多挑战，他们不仅要降低成本，提高生产力、产品质量和资产利用率，还要交付更高水平的服务，满足不断变化的客户需求。通过运行自动化的流程，实现数字化运营，并充分利用关于车间运营情况的详细信息，企业能够持续优化和交付期望的业务成果。凭借这样的数字化架构，企业将能够顺利启动工业 4.0 转型项目，扩大业务，甚至开发新的业务模式。转型项目不仅能让制造工厂受益，还将惠及相邻的业务线。企业要想从大批量生产转向小批量生产或单件生产，他们不仅要在工厂层面实施变革，还要在产品设计、销售、计划、物流、采购和交付等环节开展全方位的变革。工业 4.0 的一个重要概念是数字双胞胎，其基本功能包括捕获特定资产或系统特征的数字化表示，覆盖设计、制造和运维环节。仅这一项功能就能创造巨大价值，因为操作手册、图表、维护说明和记录、性能记录和故障模式等均可在网络中近乎实时地维护和更新，消除了手动操作带来的错误。借助这些数据，企业可以基于历史数据预测未来状况；通过调整变量来改变行为或性能；通过调整多个变量来模拟可能的结果，确保在操作实物之前确定最佳的方案。16/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。17/30智能、互联和个性化的新产品一个常见的例子就是智能服装，如个性化运动鞋等。这些产品都是完全按照消费者的需求进行生产和配送。运动鞋与应用互联，这样，消费者就能跟踪自身的运动情况。此外，这些智能运动鞋还能为制造商的设计部门提供相关信息，帮助他们发现需要改进的地方，进而设计和开发新一代的运动鞋。与此类似的还有智能互联机器，比如，计算机数控(CNC)加工中心。在生产 CNC 加工中心的过程中，主管、技术人员和工人能够利用先进的 IT 系统处理日常工作和意外事件。在交付给客户（即制造商）之时，加工中心已经知道自身的功能和状态，以及需要共享的信息。带着这些信息，该机器被接入到制造商的网络中。之后，SAP Digital Manufacturing Cloud 数字化制造云 解决方案就能知道该机器的功能，并根据后续的车间任务，向该机器分配生产订单。这样，该机器就成为了智能工厂中的一项智能资产。该机器连接到资产智能网络后，还可以将健康状况和其他指标分享给生产商。然后，生产商就能利用这些信息确保机器正常运行，并优化下一代 CNC 加工中心。满足客户期望智能产品被赋能的员工智能资产智能工厂 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。18/30驱动工业 4.0 的主题SAP 认为，工业 4.0 由四大主题驱动，这四个主题分别为企业提供独特的价值（见图 3）。一是智能产品完全按照客户需求来生产和配置；二是智能资产与所有流程互联，并实施动态维护；三是智能工厂利用数据和智能尽可能实现自主运行，大规模交付定制产品；四是被赋能的员工拥有必要的工具和信息来出色地完成工作。图 3：工业 4.0 主题和用例智能产品智能资产智能工厂被赋能的员工 信息从设计部传递到制造部 了解工程变更的业务影响 启用任何 OEM 的设备，将其与业务 流程和业务网络互联 利用数字双胞胎监控资产状况和实施 规范性维护 实施敏捷制造，交付个性化产品（单件生产）通过自动化生产供应和执行（包括在 制品)，实现透明的生产和物流运营 数据驱动的智能质量控制 借助即席的决策支持，近乎实时地管理意外事件 保障员工安全，避免事故 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。19/30智能产品智能产品比传统产品更复杂，而且通常富有个性化。不管是在不同的业务线使用这类产品，还是充分利用这类产品的先进功能，都需要特定的 IT 能力。在全面集成的制造工程流程方面，典型的工业 4.0 用例包括：信息移交：通常，将信息从工程设计流程移交到制造流程需要很长时间，并且包含大量容易出错的手动步骤。而且，在将后期工程变更引入制造流程方面，企业一般都没有标准的程序。借助面向生产工程和运营的 SAP S/4HANA Manufacturing 制造 解决方案，SAP 成功解决了这一问题，实现了工程和制造信息的同步。如果产品工程师更换、添加或删除了任何组件，系统将找出制造 BOM 和工艺路线中需要更改的组件，并以 3D 形式显示出来。SAP 计划开发一项新的功能来标记生产制造信息的变更，如焊接或容差，并将这些变更移交到制造主数据和订单。变更影响：如今，了解工程变更或销售订单配置变更的业务影响是一个非常繁琐的过程。从设计部门获悉工程变更信息或者透过销售订单配置预见将发生的工程变更后，制造解决方案能智能地识别出系统内受影响的对象（制造 BOM、工艺路线、生产订单、采购订单、库存等），并列明需要应用这些变更的地方。例如，如果工程部门需要将特殊组件“A1”替换为组件“A2”，系统不仅可以识别与制造相关的主数据和订单，还能显示是否有专门的“A1”采购订单。这样，企业就可以提前通知相关采购人员，以避免不必要的库存补货工作。SAP 计划开发一项新的功能来帮助企业更好地处理工程和销售订单变更，甚至是最后一刻的变更。该功能可以作为企业的一项差异化优势，助力他们更有力地践行以客户为中心，或者加快新产品上市速度。但是，当变更影响到已经开始生产的订单时，企业必须决定这些变更是否要下达到机器层。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。20/30智能资产如今，在许多企业中，数据的收集和处理都是由多个孤立的系统执行，企业并不了解实际的资产健康状况。这就导致企业面临许多原本可以避免的停机和效率低下问题。比如，维护活动常常与制造流程脱节，致使产能得不到充分利用，高优先级订单错过时机。在智能地利用资产方面，典型的工业 4.0 用例包括：启用任何 OEM 的设备，将其与业务流程和业务网络互联。启用设备通常是一项费时费力的工作。SAP 计划为企业提供“即插即用”的资产启用方式。这包括构建资产的数字双胞胎、建立连接，以及允许在生产流程和业务网络中摄取数据和使用这些资产。SAP 将重点放在了新的业务场景和原有业务场景上，即支持企业轻松启用新资产和现有资产。利用数字双胞胎监控资产状况和实施规范性维护。对很多企业来说，资产维护是一项巨大的开支。特别是在资产密集型行业，企业的目标就是提高资产运行绩效和降低成本。从被动资产管理转向由数据驱动的资产管理可以帮助制造企业实现这一目标。例如，维护工作将由接入物联网的资产直接驱动，并通过预测算法来预防故障。借助集中的资产数据基础，SAP 为资产智能网络和数字制造解决方案以及工程和物流解决方案提供了通用的数据资源库。SAP Predictive Asset Insights 解决方案能够对 ERP 数据进行文本分析和事件分析。为了优化分析结果，我们采用了机器学习算法来处理物联网资产传感器收集的时间序列数据。此外，我们还构建了资产的高保真数字双胞胎模型，并利用数学模型（如结构动力学、热力学和流体动力学）模拟行为。智能工厂智能工厂灵活且适应性强，能够支持不同的生产场景。此外，智能工厂还富有弹性，能够应对各种生产规模，轻松支持新的制造技术（如增材制造）。智能工厂在实施制造运营管理方面，充分利用预测性和规范性功能、实时数据、与工程和 ERP 系统的反馈环路，以及网络功能来实现设计协作。典型的工业 4.0 用例如下：实现敏捷制造，交付个性化产品（单件生产）。如今，消费者希望产品能够根据他们的需求和期望定制。为此，企业必须实施重大变革，从而确保从工程到制造（包括仓储和交付），企业能够以与大规模生产相同的质量和成本，交付高度可配置的复杂产品。SAP 提供了全方位的产品组合来支持这种端到端的场景：首先是销售流程，然后是与 SAP Manufacturing 解决方案集成的 SAP S/4HANA 中的物料和产能计划流程。所有解决方案都与机器和操作者互联，以确保产品按订单生产。所有数据将全部被收集起来，以确保在需要时提供完整的产品历史信息。只有通过这种端到端的集成式系统，制造商才能以低成本满足客户期望。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。21/30通过自动化生产供应和执行，实现透明的生产和物流运营，包括在制品（见图 4）。若要以最小的库存和空间提高生产量，确保原料准备、在制品运输和成品存放工作顺利进行至关重要。原料准备、在制品运输请求以及成品存放工作都由机器和传感器自动触发，或者由工作人员手动执行。SAP 解决方案产品组合的目标是打造自动化的生产供应流程，在仓库备料、拣配和成品存放等工位间实现动态、灵活的在制品运输。图 4：生产和物流场景组件仓库（半）成品仓库生产线：在制品机器触发物料请求仓库管理：物料流制造执行：生产流机器使用物料成品存储到仓库拣配物料并运输到生产线 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。22/30实施数据驱动的智能质量控制。为了提高质量，产品制造商采用了六西格玛、8D 和 FMEA 等结构化方法。因此，产品将在流程链的各个环节接受严格检验。SAP S/4HANA、数字化制造云和 SAP Manufacturing Suite 等解决方案能够为企业提供必要的质量管理功能，帮助他们定义和执行质量检查并分析各项质量 KPI。在执行根本原因分析时，了解可能影响产品质量的相关参数（比如温度、震动或湿度）至关重要。传感器数据必须结合业务信息来识别质量相关的模式。SAP 计划将 AI 方法引入到价值链和生产流程中，以持续识别问题模式并提升产品质量。数字化制造云解决方案提供预测性质量管理功能，通过这项功能，企业可以了解质量相关的模式，然后在生产阶段持续检查这些模式，尽早发现不合格项。被赋能的员工尽管自动化水平会进一步提高，但工厂员工仍将继续发挥重要作用。操作人员将处理那些无法实现自动化的更复杂的任务，而这些任务通常都与决策有关。IT 解决方案需要为员工提供定制的信息或建议，为他们提供更多支持。在智能 IT 系统赋能员工方面，典型的工业 4.0 用例包括：提供即席决策支持，帮助近乎实时地管理意外事件。在工业 4.0 时代，工作环境将发生变化。比如，自动化程度提高，操作人员和监管人员必须处理更复杂的任务。面对一些不可预见的情况，他们需要近乎实时地即席决策。如果组件质量不达标，则必须在不影响最关键的客户订单的情况下改变生产顺序，当机器突然故障时，也是如此。借助数字化制造云，监管人员可以随时了解车间的当前状况，并在出现意外变化时快速反应。SAP 计划使用 AI 来帮助操作人员和监管人员全面考虑各种方案，加快决策速度。通过访问企业业务数据，并结合来自传感器、资产和产品的实时数据（如使用数据），操作人员可以减少延迟，更快速地作出响应和发现问题源头。保障员工安全，避免事故。保护员工安全至关重要。通过整合物联网监控、地理围栏、实时分析和 SAP 集成技术，智能环境、健康与安全系统能够实时提醒和引导工作人员避开工作场所中的危险区域和任务，进而避免发生事故。可穿戴设备可以帮助员工了解各种情形。增强视图成为员工了解环境信息的新方式。监管人员能够实时了解员工所处的位置和健康状况，以及他们周围的环境。一旦员工需要帮助或指引，他们可以及时作出响应。2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。23/30SAP 解决方案概览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。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，革新工作方式图 5 展示了目前支持工业 4.0 主题的 SAP 解决方案。图 5：支持工业 4.0 主题的部分 SAP 产品和合作伙伴技术基础合作伙伴技术SAP Leonardo Internet of ThingsSAP Cloud PlatformSAP Edge ServicesSAP Intelligent Product Design面向生产工程和运营的 SAP S/4HANA Manufacturing基于 SAP 解决方案的资产绩效管理、资产运营和资产维护功能SAP Asset Intelligence Network基于 SAP S/4HANA 的 EHS 管理功能SAP 3D Visual EnterpriseSAP Work Manager 移动应用SAP Manufacturing Suite 和 SAP Digital Manufacturing Cloud基于 SAP S/4HANA 的扩展仓库管理功能基于 SAP S/4HANA 的质量管理功能面向生产工程和运营的 SAP S/4HANA Manufacturing智能产品工业 4.0智能资产被赋能的员工智能工厂 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。24/30从技术上讲，该解决方案组合以 SAP S/4HANA 为业务核心，集成了SAP Cloud Platform 云平台，涵盖云应用和本地应用。这些应用凭借创新型工业 4.0 场景和与工厂设备之间的互联，扩展了核心系统。未来，将有更多的智能边缘组件加入该产品组合，提供更多任务关键型功能，支持工厂实现弹性生产。针对工业 4.0 主题和用例，SAP 打造了综合全面的解决方案产品组合，支持业务流程的横纵向集成。为了补充 SAP 的工业 4.0 业务流程功能，SAP 将提供一个支持互操作性、集成和扩展的架构。而且必要时，我们将利用客户特定的功能来增强标准解要想满足客户需求，企业需要具备灵活、弹性的生产能力。制造商希望实现高可用性、低延迟和安全运营，SAP 的本地和云端解决方案产品组合能够帮助他们实现目标。为了保障云端的任务关键型业务流程安全运行，SAP 将提供分布式边缘功能。边缘端包括部署在生产地点的所有专用软硬件组件，这些组件将通过云端集中进行协调整合。图 6 展示了 SAP 的目标解决方案蓝图。决方案。这有助于根据客户的个性化需求或独特需求来定制流程。图 6：面向工业 4.0 的目标解决方案蓝图业务网络企业和供应链工业 4.0 运营工业 4.0 运营工业 4.0 监控感应与管控工厂实物供应链网络产品生命周期管理库存运营库存运营边缘端：高可用性、本地执行和偶尔互联执行；低延迟；政策服务；业务对象同步；以及软件生命周期机器、设备、传感器、工具、货架、看板盒、工作人员、叉车、标签、自动导引车等物联网设备连接 合作伙伴连接 PLC SCADA 制造和流程工程物流业务网络集成式业务计划制造运营制造运营资产智能网络智能资产管理维护运营维护运营运输、物流和仓储环境、健康与安全环境、健康与安全SAP S/4HANA（质量管理、生产计划、服务和销售）质量运营质量运营合作伙伴应用、开放式 API合作伙伴应用、开放式 API合作伙伴应用、开放式 API合作伙伴应用、开放式 API4332105防火墙云端与边缘端之间安全通信 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。奠定工业 4.0 基础25/30 2020 SAP 股份有限公司或其关联公司版权所有，保留所有权利。26/30SAP 工业 4.0 解决方案在架构、安全和标准方面均采用了通用的设计原则。架构主要遵循安全、可互操作、可移植、开放、模块化、价格实惠和可扩展的原则。架构云、大数据和物联网已成为数字化转型的关键驱动因素。机器搭载传感器并利用网络连接传输数据的技术取得了巨大发展。而且，传感器成本和功耗不断下降，互联已经无处不在。从工业设备到工厂运营，再到所有可想象到的消费品，都实现了 互联和数据共享。作为一款开放式平台，SAP 的云平台旨在帮助你通过多种方式灵活、敏捷地创新、集成和扩展应用。SAP 工业 4.0 解决方案正是基于云平台构建，你可以利用集成技术将云应用与其他 SAP 或第三方的云应用和本地应用连接起来。得益于我们的多云基础，你可以充分利用最新的云原生技术，灵活选择各种主流超大型基础架构。借助大数据和 SAP Leonardo 技术（如物联网、机器学习），你还能够高效收集、存储、处理和分析大量的设备数据和业务数据。工业 4.0 架构必须能够支持动态的、由数据驱动的生产优化。SAP 提供了工业 4.0 边缘解决方案，用以将部分云功能扩展到靠近数据源的边缘。一般来讲，边缘处理是指通过与 PLC、传感器和自动化系统的互联，在靠近工厂或仓库的地方，甚至是在工厂或仓库中处理数据。SAP 深知，企业需要将 SAP 应用与现有数据湖中的数据相集成。一个典型的工业 4.0 示例就是：访问特定超大规模服务系统中的时间序列数据，读取有待整合到维护流程中的资产信息。借助 SAP Leonardo IoT 解决方案，这些时间序列数据能够通过工业 4.0 业务流程数据（如资产或工作订单）实现情境化，进而方便 SAP 应用使用。SAP 将继续基于云平台（尤其是 Cloud Foundry 环境），利用现代云计算编程模型交付应用和服务。微服务架构和容器化是云应用的一个重要方面，实现了从典型的单体应用设计（存在固有的扩展局限）到大规模可扩展组件的转变，可以支持各种工作负载并交付一致的可用性。容器编排系统（尤其是 Kubernetes）将用于交付该领域的相关微服务和开发成果，以扩展和选择执行地点。云组件和边缘组件的整个应用生命周期管理（包括协调）都是在云端进行。SAP 云端和边缘端的工业 4.0 解决方案将集中管理它们自己的组件，客户将负责管控其云组件和边缘组件的更新，以确保更新操