一、 工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和信息化模型

傳統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和信息化參考模型如下圖1所示：L1層是設(shè)備側(cè)的儀器儀表、閥門、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、智能裝備等物理量采集和執(zhí)行類業(yè)務(wù)和產(chǎn)品；L2層是一般用于流程行業(yè)的分布式控制系統(tǒng)DCS、用于離散行業(yè)和公共事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的可編程邏輯控制器PLC、綜合監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、安全系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等是工業(yè)自動(dòng)化控制類的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品；L3：生產(chǎn)調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)MES、高級排程系統(tǒng)APS、能源管理系統(tǒng)EMS等是生產(chǎn)調(diào)度和生產(chǎn)管理類業(yè)務(wù)和產(chǎn)品；L4：企業(yè)資源管理ERP、企業(yè)辦公OA、客戶關(guān)系CRM等企業(yè)管理類業(yè)務(wù)和產(chǎn)品。

圖1 傳統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和信息化模型

傳統(tǒng)的企業(yè)信息化建設(shè)一般，分屬不同的業(yè)務(wù)部門負(fù)責(zé)，一個(gè)一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，缺乏業(yè)務(wù)目標(biāo)的指導(dǎo)和總體規(guī)劃，導(dǎo)致系統(tǒng)孤島、數(shù)據(jù)孤島，應(yīng)用孤島。

數(shù)字化時(shí)代，企業(yè)需要綜合思考數(shù)字化時(shí)代的新商業(yè)模式、新管理理念，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，解構(gòu)和重構(gòu)，繼承和發(fā)展共存的數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體解決方案，從單一系統(tǒng)建設(shè)走向總體規(guī)劃（結(jié)構(gòu)、模塊、標(biāo)準(zhǔn)、接口）下的模塊化逐步實(shí)現(xiàn)。

二、 數(shù)字化運(yùn)營頂層設(shè)計(jì)及規(guī)劃的大邏輯

數(shù)字化運(yùn)營頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃首先要立足于客戶企業(yè)的商業(yè)目標(biāo)、業(yè)務(wù)模式的發(fā)展和進(jìn)化。

其次要考慮企業(yè)自動(dòng)化和信息化的現(xiàn)狀，對于既有工廠，考慮繼承和發(fā)展現(xiàn)有系統(tǒng)；同時(shí)考慮能否通過研發(fā)核心智能裝備或產(chǎn)線的工藝改造來大幅度提高效率和質(zhì)量，甚至變革產(chǎn)業(yè)鏈；

第三是面向精益生產(chǎn)，考慮工廠基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)、安防、 能源、會(huì)議、 門禁、照明等）、物流布局規(guī)劃（物流總體設(shè)計(jì) 倉儲(chǔ)設(shè)計(jì) 物料轉(zhuǎn)運(yùn)）、生產(chǎn)規(guī)劃（產(chǎn)能分析、平面布局、物料、生產(chǎn)過程、物流）；

最后提出數(shù)字化生產(chǎn)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的數(shù)字化整體解決方案。

數(shù)字化運(yùn)營頂層設(shè)計(jì)及規(guī)劃的大邏輯如下圖2所示：

圖2 數(shù)字化運(yùn)營頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃的大邏輯

解決方案既有總體目標(biāo)，又有結(jié)構(gòu)化子目標(biāo)，每一個(gè)目標(biāo)用3-5個(gè)關(guān)鍵結(jié)果支撐。所有目標(biāo)和關(guān)鍵結(jié)果圍繞商業(yè)目標(biāo)和業(yè)務(wù)模式發(fā)展這條主線來驗(yàn)證和評價(jià)，形成規(guī)劃的閉環(huán)。

三、 數(shù)字驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的基礎(chǔ)和目標(biāo)

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營首先需要解決數(shù)據(jù)的端到端深度互聯(lián)的挑戰(zhàn)。智能化的實(shí)現(xiàn)必須以數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通為前提，特別是跨層級、多環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和關(guān)聯(lián)分析。而傳統(tǒng)制造系統(tǒng)是以生產(chǎn)流程為核心的，受制于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)異構(gòu)等因素，數(shù)據(jù)集成往往是局部的、有限的。尤其是在生產(chǎn)現(xiàn)場，由于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和各類控制系統(tǒng)在協(xié)議和數(shù)據(jù)規(guī)范方面的多樣性和封閉性，大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)被留存在各個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)中，無法充分流動(dòng)和分析利用；在企業(yè)管理層，不同軟件系統(tǒng)由于在建設(shè)時(shí)缺少統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致軟件數(shù)據(jù)之間的集成互通變得異常復(fù)雜和成本高昂；為了實(shí)現(xiàn)上述智能化工廠的目標(biāo)，企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間、管理數(shù)據(jù)之間以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)必須實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合。

其次是海量數(shù)據(jù)的管理與處理。在傳統(tǒng)工廠系統(tǒng)中，往往基于分散在不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理。但隨著數(shù)據(jù)集成和智能化的應(yīng)用需求，各類生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)都將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)作為工廠智能化的核心，如何實(shí)現(xiàn)對海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效管理是另一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

最后是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新。傳統(tǒng)工業(yè)軟件通常滿足的是企業(yè)的共性需求，對差異化、精細(xì)化管理需求滿足較差。這些軟件大多作為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的局部支撐工具而分立的存在，在數(shù)據(jù)方面沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。隨著智能化的需求，以及工業(yè)數(shù)據(jù)的采集和集成處理能力的成熟，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的面向設(shè)備運(yùn)行、工藝參數(shù)、生產(chǎn)線優(yōu)化、能源節(jié)約、個(gè)性化定制等特定場景的應(yīng)用將逐步成為企業(yè)推進(jìn)智能化的主要方向。

數(shù)字驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的基礎(chǔ)和目標(biāo)如下圖3所示：

圖3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的基礎(chǔ)和目標(biāo)

四、 數(shù)字化運(yùn)營規(guī)劃的內(nèi)涵

新工業(yè)革命及其技術(shù)發(fā)展促使制造企業(yè)從理念、能力、管理、生態(tài)等方面轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)型需要綜合考慮企業(yè)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和未來。數(shù)字化時(shí)代的轉(zhuǎn)型既要吸收傳統(tǒng)工業(yè)時(shí)代積累的技術(shù)、運(yùn)營和管理經(jīng)驗(yàn)，又要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有多種運(yùn)營管理模式、多種系統(tǒng)并存的平穩(wěn)過渡，同時(shí)支撐制造企業(yè)未來在組織架構(gòu)、商業(yè)模式和運(yùn)營管理重構(gòu)方面對全面數(shù)字化驅(qū)動(dòng)的需求。

一個(gè)工業(yè)企業(yè)的組織層級通常包括集團(tuán)級、工廠級/工業(yè)園區(qū)、車間級。數(shù)字化驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的規(guī)劃內(nèi)容通常包括不同層級的以下內(nèi)容，如下圖4所示：

圖4 數(shù)字化驅(qū)動(dòng)運(yùn)營規(guī)劃的內(nèi)涵

五、 數(shù)字驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的實(shí)現(xiàn)路徑

首先是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，包括：業(yè)務(wù)目標(biāo)分析、解決方案參考架構(gòu)（結(jié)構(gòu)、模塊、標(biāo)準(zhǔn)、接口）、技術(shù)平臺(tái)框架、評價(jià)體系、實(shí)施路線圖和方法論。

其次是需要將“系統(tǒng)產(chǎn)品、套裝軟件銷售”轉(zhuǎn)變?yōu)椤癐T能力轉(zhuǎn)移的新一代軟件平臺(tái)產(chǎn)品。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的應(yīng)用往往需要與具體行業(yè)、企業(yè)的知識經(jīng)驗(yàn)緊密結(jié)合，涉及領(lǐng)域眾多，且需要?jiǎng)討B(tài)發(fā)展，需要融合數(shù)字化生產(chǎn)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的方方面面，需要新一代操作系統(tǒng)級的工業(yè)軟件平臺(tái)，提供一整套工業(yè)安全體系、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、二次開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境；提供重點(diǎn)行業(yè)的機(jī)理模型、組件和工業(yè)場景APP。

第三是需要新一代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在集成傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化各子系統(tǒng)（PLC、 DCS、SCADA、SIS.。.）的基礎(chǔ)上，面向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)運(yùn)營，擴(kuò)展分布式控制節(jié)點(diǎn)、實(shí)時(shí)服務(wù)總線、邊緣實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心；全集成 儀器儀表、控制、電氣、安全、設(shè)備監(jiān)控等子系統(tǒng)，向上拓展涵蓋調(diào)度、運(yùn)營維護(hù)等生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)。

最后是生態(tài)體系建設(shè)。依托數(shù)字化轉(zhuǎn)型頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，開放全集成的核心平臺(tái)產(chǎn)品，構(gòu)建與高校、科研院所、上下游企業(yè)、系統(tǒng)集成商、行業(yè)協(xié)會(huì)、聯(lián)盟、標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體的伙伴合作關(guān)系，有計(jì)劃逐步實(shí)施數(shù)字化生產(chǎn)和服務(wù)的整體解決方案。

對于工業(yè)企業(yè)而言，上述工作除了內(nèi)部有專門的組織和強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)之外，需要一個(gè)有規(guī)劃能力、能提供軟硬件核心平臺(tái)產(chǎn)品的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的合作伙伴。

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