本文選編自PEGA的數字工廠報告，此處為三部曲的上篇。

　　一、制造工廠的未來

　　數字化在全球制造業中已經到來。以往我們所了解的制造業的價值流及其周遭的工業系統，將變得不再相同。

　　價值流的數字化與物理設備與數字世界的匹配映射，使貫穿產品生命周期的工作方式成為可能——從設計到采購，通過供應鏈、生產現場直至所有重要的售后服務市場。科技本身如大數據、分析、云計算、物聯網，正在重新定義每個人的角色和運行模式。

　　顯而易見，工業的基本表現形式正處于變革之中，在接下來的數十年中，許多制造業主將發現他們自己正以嶄新的、與過往一個世紀當中工業制造的形式截然不同的方式進行管理運營。

　　要想使這種轉變成為可能，需要在前所未有的實用性、靈活性和連接性上建立企業軟件。應用必須是以業務為中心、面向流程并對連續的變化有很強的適應性。他們現在必須包含所有形式的角色，包含人、系統和事物。他們必須同時支持已經建立和正在興起的實踐如動態案例管理、精益六西格瑪、工業4.0 。

　　建立自適應數字化工廠，正是這樣一種全新的考量，是對作用于制造業的驅動因素、方法論、科技和創新的綜合應用。由于與設備、材料和能源相關的制造業占據世界經濟總量的1/3 。遍布這些行業的數字化變革是這個時代最大規模的活動之一，而自適應數字化工廠將是最重要的實踐。

　　二、數字化工廠的影響因素

　　數字化工廠必須充分利用其它數字化趨勢如社交網絡、移動端、數據分析、云計算。這四個數字化趨勢是如何為制造業主們提供價值的。

　　社交網絡對制造業的影響：社交網絡對制造業主們具有積極甚至是挑戰性的影響。消費者的社交帖子可能幫助或摧毀制造業主們。另一方面，社交合作使消費者與分銷商、經銷商，以及制造服務和生產團隊聯系在一起。

　　移動端對制造業的影響：移動端全渠道與全設備的相互作用允許制造業主們通過移動設備無縫地開始并完成端到端的自動化工作。全渠道是指通過不同的渠道進行消費者一致性體驗。全設備是指利用聯網設備進行連接、維護和優化體驗。

　　分析對制造業的影響：數據分析為制造業主們提供必要的工具進行大量隱藏數據的挖掘。一旦確認，制造業主們能夠根據產品、設備和制造材料工藝的關鍵信息進行生產。大數據的興起趨勢和實時分析使制造業主們能夠優化他們的制造、維護和其他工藝。

　　云計算對制造業的影響：云計算允許整個制造價值鏈(從消費者到制造管理者到員工)接近產品生命周期的任何階段。云計算服務通過網絡、服務器、存儲器傳遞互聯網，同時為業務應用提供便利與請求式的使用。當聯網設備的物聯網的力量被添加到移動端、社交網絡、云與數據分析后，傳統制造業將獲得自適應數字化工廠的轉變。

　　三、物聯網的數字化趨勢

　　通過數字化設備如衣服、無人車和智能家居將人們聯系起來的互聯網變革通過大量的傳感器和制動器獲得進一步的擴展。對于制造業來說，隨著聯網資產與制造設備被數字化工廠不間斷連接、監督和優化的到來，變革仍在繼續。

　　事物本身基本沒有價值。但是，當考慮到事物的健康和維護性，把握這些聯網設備是怎么適應物聯網的很重要。

　　思科用整體觀描述物聯網為萬物互聯：

　　△ 物：聯網設備，每一事物通過互聯網擁有獨一無二的可訪問地址。

　　△ 人：與物的合作中，端到端過程或動態案例的參與者。

　　△ 工藝：在最基本的水平，為業務目標協調多活動性或任務。工藝過程的參與者將包含人、物、企業應用軟件、業務合作者。

　　△ 數據：物以一個比人或應用更快的速率產生數據，物聯網數據需要實時地被分析和反饋。在這四個實體類型之間具有核心關系。

　　制造業主們已經在生產車間開始使用聯網設備，現在可指望物聯網通過網絡獲取唯一可訪問的物理設備。他們不得不與增加制造者與消費者連接性的物共事并創造物。這些聯網設備含有車載診斷軟件，從而使制造商能夠用來進行監控、控制和管理。

　　四、自適應數字化工廠登堂入殿

　　自適應數字化工廠，首先是基于端到端的業務過程的聯通，形成數字化的決策體系;然后通過擴充工業物聯網的能力，保留與邊緣設備的聯系，借助于數據分析、云計算的力量，從而形成自適應數字工廠。

　　它具有以下幾個典型特點：

　　1、優化工廠資產

　　在傳統的制造業中，在生產車間的大部分資產是沒有相互聯系的。因此，實際上，對制造業主來說，這些資產的功能和狀態是不可見的。通過IOT連接，所有的資產和機器能夠聯系、監督、控制和優化。

　　2、預防性維護

　　不論是在生產車間，還是已制成的設備中，數字化工廠的聯網性機器能夠被前瞻性地與指令性的維護。聯網產品的維護、監督、控制與更新方面，這種指令性維護的方法是IOT模型的重要優勢。

　　3、設備的全生命周期價值管理

　　物聯網利用大數據分析優化制造機械的終身價值。而且，利用數字化和聯網制造，使得既有設備的終身價值也得到了提高。

　　4、大數據預測建模

　　既有設備不斷地產生大量的傳感器數據。數字化工廠挖掘這些數據建立可能的模型，并識別預防性維護行為來避免潛在的事故或故障。

　　5、3D打印和物聯網

　　支付得起的3D打印技術的到來將允許機構有效地生產聯網產品，并通過制造業主們的相互連接吸引多個創新者。這使得數字化工廠制造商將生產車間與聯網產品的壽命周期成功地連接在一起。

　　所有這些技術，為了在機構創造聯系，并提高客戶價值，工藝流程必須數字化與可操作化。生產車間包含復雜工藝，在需要處理與生產一個制造產品的工作流中，每個工藝可能包含多個里程碑、任務與業務單元。制造業的售后服務市場(例如維護與支持)也依賴并包含復雜工藝過程。建立一個優化的、自動化的、自適應的數字化工廠，每一個工藝超越了工廠的限制，為協調與管理這些相互聯系的杰出資源提出了挑戰。從而可以動態管理復雜的端到端解決方案，是解決數字化工廠面臨的挑戰的最優方法論。

　　以OT與IT融合為例，在自適應數字化工廠中，設備正變的越來越智能化與自動化，更適合監控、維護與持續改善。這些可能通過人或計算機控制的設備與全廠的IT應用程序相連接。為了在機構創造聯系，并提高客戶價值，工藝流程必須數字化與可操作化。

　　有一些新興的用于OT-IT集成的參考體系結構與通信標準。其中之一是ISA-95標準，該標準是集成企業IT軟件與制造生產車間的標準。下面的示意圖標識了包含的階段和各種系統。

圖1：ISA95數據連接層次

　　五、模塊化制造的終結：制造業的新模式

　　許多制造業主們必須謹記像如下的趨勢將提升他們的業務：

　　微制造業：向更小的制造工廠的典型轉換生產定制化的產品，典型的微工廠是個人車庫或地下室;

　　社交制造業：連接多種、更小更靈活的制造業主們來生產大量的整合產品;

　　移動制造業：移動微制造也能夠從一個地方搬至另一個地方。

　　互聯網創新從未停止。在過去幾年里，我們目睹了一個新興的趨勢是社交制造業。想象我們生活在多雨的江南小鎮上，其中三所房子都有一臺3D打印機(在線購買的每臺價格不到1000美元)，最后一所房子有一臺縫紉機。第一所房子中用3D打印機生產一把圓形傘柄，第二家生產傘軸，第三家生產織物骨架，第四家縫紉傘的織物。通過一連串的工作，他們生產了一個在當地無價的、可以很容易被定制的產品。

　　由于每家關注在小的加工能力下用于特定需求的定制化產品，因此每家都是微制造的例子。如果我們想象房子是移動的，而且位于即時生產的中心，我們將有一個移動制造業。這個趨勢使制造業主變的更加靈活，同時變得與不斷變化的需求更加一致。制造業主更加接近消費者，將更具有創新性，將改變供應鏈的方式。

　　為了成功獲得這種轉變，制造業主必須擁有合適的工具，自適應數字工廠適逢其時。

　　作者

　　黃昌夏：西門子數字化工廠戰略與數字化高級顧問，南山工業書院研究組成員，在數字化工廠、工業互聯網、企業技術戰略、智能制造市場發展與生態演進等領域具有獨到的見解，業界人稱黃小邪。

　　朱偉佳：專注于石油化工行業可視化解決方案的數字化從業新人。