序言
Foreword
前言
導(dǎo)讀 1
第一篇　工業(yè)4.0的誕生背景、理論和方法
第1章　工業(yè)4.0誕生的內(nèi)外因分析 10
1.1　工業(yè)4.0的誕生是內(nèi)因與外因共同作用的結(jié)果 10
1.2　內(nèi)因之一：以客戶個(gè)性化需求升級(jí)為代表的來自市場(chǎng)的挑戰(zhàn) 13
1.2.1　工業(yè)4.0時(shí)代，通過客戶定制化需求的拉動(dòng)來進(jìn)行價(jià)值重構(gòu) 14
1.2.2　產(chǎn)品多樣化給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)帶來了巨大的挑戰(zhàn) 16
1.2.3　大規(guī)模生產(chǎn)和大規(guī)模定制的變遷 19
1.3　內(nèi)因之二：傳統(tǒng)制造業(yè)向數(shù)字化商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變 22
1.4　外因之一：CPS、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的推動(dòng) 26
1.4.1　網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng) 27
1.4.2　物聯(lián)網(wǎng) 29
1.5　外因之二：提高制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的需要 31
1.5.1　德國(guó)和歐盟對(duì)工業(yè)4.0的推動(dòng) 31
1.5.2　美國(guó)政府提出的先進(jìn)制造業(yè)計(jì)劃 33
1.6　案例分析：德國(guó)奧迪的智能工廠愿景 34
第2章　基于CPS的工業(yè)4.0 36
2.1　CPS的產(chǎn)生背景 36
2.1.1　從工業(yè)3.0時(shí)代的控制論到工業(yè)4.0時(shí)代的分布式人工智能 36
2.1.2　人工智能與機(jī)器人的研究進(jìn)展 40
2.1.3　CPS研究的前身——智能主體 43
2.2　CPS的基本理論 45
2.2.1　CPS的定義 45
2.2.2　CPS的五層次結(jié)構(gòu) 47
2.2.3　基于服務(wù)和支持實(shí)時(shí)運(yùn)行的CPS 50
2.3　基于CPS的網(wǎng)絡(luò)物理生產(chǎn)系統(tǒng) 51
2.3.1　從大規(guī)模定制1.0到大規(guī)模定制2.0 51
2.3.2　CPPS下的新系統(tǒng)架構(gòu) 56
2.3.3　CPPS的實(shí)現(xiàn)道路 59
2.4　應(yīng)用分析：CPS在智能電網(wǎng)、智能交通和智能醫(yī)療中的應(yīng)用 60
2.4.1　智能電網(wǎng) 61
2.4.2　智能交通 62
2.4.3　智能醫(yī)療 63
第3章　工業(yè)4.0理論的提出和要點(diǎn) 65
3.1　工業(yè)4.0的概念和目標(biāo) 65
3.1.1　物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的兩大基礎(chǔ)和前提 66
3.1.2　CPS是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的核心技術(shù) 67
3.1.3　工業(yè)4.0不會(huì)孤立存在，而是作為智能、網(wǎng)絡(luò)化世界的一部分 70
3.1.4　作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)子集，M2M在工業(yè)4.0中扮演著重要的角色 72
3.1.5　工業(yè)4.0的五大核心特征 72
3.1.6　工業(yè)4.0可以帶來新的商業(yè)機(jī)會(huì)和模式 74
3.2　工業(yè)4.0的雙重戰(zhàn)略 75
3.2.1　水平集成 76
3.2.2　垂直集成 77
3.2.3　端到端的開發(fā) 77
3.2.4　員工2.0 78
3.3　工業(yè)4.0下的智能工廠 79
3.3.1　自動(dòng)化和互聯(lián)的設(shè)備 79
3.3.2　產(chǎn)品智能化且可配置 80
3.3.3　智能的機(jī)器和流程 82
3.3.4　配備的人做好準(zhǔn)備，并有相關(guān)技術(shù)來支撐 83
3.3.5　高級(jí)的分析和建模能力 85
3.4　工業(yè)4.0的最新進(jìn)展——智能服務(wù) 86
3.5　案例分析：IFM實(shí)現(xiàn)從傳感器到SAP的透明連接 88
3.5.1　企業(yè)概述 88
3.5.2　從傳感器到ERP 88
第4章　工業(yè)4.0時(shí)代下制造業(yè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型 92
4.1　數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基本概念 92
4.2　數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的三種重塑機(jī)會(huì) 94
4.2.1　重塑商業(yè)模型 95
4.2.2　重塑業(yè)務(wù)流程 100
4.2.3　重塑工作 105
4.2.4　重塑背后的技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值方式的改變 106
4.3　以重塑業(yè)務(wù)流程為代表的制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型 108
4.3.1　工業(yè)4.0為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了數(shù)字化創(chuàng)新機(jī)遇 108
4.3.2　目前的制造業(yè)對(duì)于數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用存在不足 109
4.3.3　工業(yè)4.0對(duì)制造企業(yè)價(jià)值鏈的重構(gòu) 110
4.4　以重塑商業(yè)模式為代表的制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型 111
4.4.1　智能服務(wù)的前身——產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng) 111
4.4.2　以IPSS為代表的面向使用或結(jié)果的制造業(yè)商業(yè)模式 112
4.5　案例分析：全球物流供應(yīng)商DHL的數(shù)字化轉(zhuǎn)型 114
4.5.1　DHL簡(jiǎn)介 114
4.5.2　案例背景 115
4.5.3　公路貨代的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和面臨的挑戰(zhàn) 115
4.5.4　DHL的數(shù)字化業(yè)務(wù)變革準(zhǔn)備 117
4.5.5　工業(yè)4.0時(shí)代下DHL的物聯(lián)網(wǎng)探索 119
第二篇　SAP的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0戰(zhàn)略概覽
第5章　以S/4 HANA為數(shù)字化核心的SAP工業(yè)4.0系統(tǒng)架構(gòu) 124
5.1　以SAP S/4 HANA為數(shù)字核心的工業(yè)4.0系統(tǒng)架構(gòu) 125
5.2　SAP邁向工業(yè)4.0的產(chǎn)品升級(jí)改造歷程 127
5.3　技術(shù)發(fā)展主線一：HANA技術(shù) 130
5.3.1　支持內(nèi)存計(jì)算的HANA 130
5.3.2　支持大數(shù)據(jù)的HANA 132
5.3.3　支持云計(jì)算的HANA云平臺(tái) 134
5.4　技術(shù)發(fā)展主線二：移動(dòng)技術(shù) 135
5.5　技術(shù)發(fā)展主線三：云計(jì)算技術(shù) 136
5.5.1　云計(jì)算平臺(tái) 136
5.5.2　SAP在SaaS軟件上的進(jìn)展 138
5.6　技術(shù)發(fā)展主線四：S/4 HANA 142
5.7　快速搭建面向工業(yè)4.0的企業(yè)的新一代數(shù)字化平臺(tái) 145
5.8　案例分析：美國(guó)CenterPoint公司的SAP HANA之旅 147
5.8.1　公司簡(jiǎn)介 147
5.8.2　美國(guó)得克薩斯州電力市場(chǎng)概況 147
5.8.3　SAP HANA幫助CenterPoint提高客戶管理水平 148
5.8.4　智能電網(wǎng)負(fù)載分析 151
5.8.5　智能電網(wǎng)IT/OT融合 153
第6章　SAP的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0戰(zhàn)略與解決方案概覽 155
6.1　SAP對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解 155
6.1.1　網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì) 155
6.1.2　商業(yè)用途的物聯(lián)網(wǎng) 156
6.1.3　物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成 158
6.2　SAP眼中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 158
6.2.1　交付物聯(lián)網(wǎng)解決方案概述 159
6.2.2　物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)領(lǐng)域 160
6.2.3　將不同的領(lǐng)域整合起來 161
6.2.4　SAP HANA平臺(tái)為物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型做好了準(zhǔn)備 165
6.3　SAP的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu) 165
6.3.1　物聯(lián)網(wǎng)接入方案之一：基于SAP HCP的IoT版本 167
6.3.2　物聯(lián)網(wǎng)接入方案之二：基于SAP的移動(dòng)技術(shù) 168
6.4　SAP的工業(yè)4.0數(shù)字化解決方案的組成 169
6.5　案例分析：美國(guó)哈雷·戴維森摩托車公司的大規(guī)模定制生產(chǎn)重生之路 170
6.5.1　公司簡(jiǎn)介 170
6.5.2　戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型之旅 170
6.5.3　哈雷從互聯(lián)營(yíng)銷、智能制造到售后服務(wù)的全價(jià)值鏈創(chuàng)新 174
第三篇　SAP的六大工業(yè)4.0解決方案詳述
第7章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)產(chǎn)品 180
7.1　SAP互聯(lián)產(chǎn)品解決方案概述 181
7.2　支持端到端創(chuàng)新的集成的產(chǎn)品開發(fā) 183
7.3　支持大規(guī)模定制背景下的產(chǎn)品配置管理 185
7.3.1　產(chǎn)品變量配置的基本概念 185
7.3.2　面向大規(guī)模定制的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 187
7.3.3　將設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行同步 191
7.4　提供支持物聯(lián)網(wǎng)的工程控制中心 194
7.4.1　對(duì)多種開發(fā)工具的支持 194
7.4.2　對(duì)物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)據(jù)源的支持 196
7.5　加快創(chuàng)新速度的創(chuàng)新平臺(tái) 197
7.5.1　產(chǎn)品組合計(jì)劃 197
7.5.2　項(xiàng)目管理 198
7.5.3　打造面向員工參與的創(chuàng)新平臺(tái) 199
7.5.4　打造基于大數(shù)據(jù)分析的創(chuàng)新平臺(tái) 200
7.6　連接客戶與廠家的資產(chǎn)智能網(wǎng)絡(luò) 202
7.7　案例分析：德國(guó)寶馬汽車公司在產(chǎn)品模塊化和客戶定制化上的數(shù)字化轉(zhuǎn)型 206
7.7.1　公司簡(jiǎn)介 206
7.7.2　案例背景 206
7.7.3　基于產(chǎn)品生命周期管理項(xiàng)目，推動(dòng)產(chǎn)品的模塊化 208
7.7.4　基于面向客戶的銷售與生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制業(yè)務(wù) 209
第8章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)營(yíng)銷 212
8.1　SAP互聯(lián)營(yíng)銷解決方案概述 212
8.2　基于SAP CEC的全渠道商務(wù) 213
8.2.1　傳統(tǒng)的實(shí)體零售市場(chǎng)在向全渠道迅速轉(zhuǎn)變 213
8.2.2　搭建全渠道解決方案的思路 216
8.2.3　SAP的全渠道B2C商務(wù)解決方案 218
8.3　基于SAP HANA的大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的需求管理 220
8.3.1　從需求計(jì)劃到需求感知 220
8.3.2　大數(shù)據(jù)下的需求分析 221
8.3.3　需求分析的技術(shù)和工具 222
8.3.4　大數(shù)據(jù)需求供應(yīng)分析解決方案 223
8.3.5　基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)營(yíng)銷 226
8.4　案例分析：德國(guó)HSE24公司利用SAP HANA實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析與精準(zhǔn)營(yíng)銷 231
8.4.1　公司簡(jiǎn)介 231
8.4.2　電視購(gòu)物客戶與購(gòu)買特點(diǎn) 232
8.4.3　面臨的挑戰(zhàn) 234
8.4.4　解決方案 236
第9章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)制造 238
9.1　SAP的互聯(lián)制造解決方案概述 238
9.1.1　SAP的互聯(lián)制造及其技術(shù)路線 238
9.1.2　基于SAP的互聯(lián)制造解決方案建立開放式集成工廠 241
9.2　基于SAP IBP的供應(yīng)與響應(yīng)計(jì)劃 243
9.2.1　響應(yīng)與需求管理 244
9.2.2　產(chǎn)品計(jì)劃與排程 247
9.3　基于SAP HANA的MRP 250
9.4　SAP的制造執(zhí)行（ME） 252
9.4.1　MES和ERP的區(qū)別與互補(bǔ) 252
9.4.2　SAP ME在智能工廠中的應(yīng)用 255
9.5　SAP的制造集成與智能（MII） 259
9.5.1　挑戰(zhàn)：制造業(yè)孤島 259
9.5.2　MII是制造企業(yè)的“粘結(jié)劑” 259
9.5.3　MII是制造企業(yè)的“巡視員” 260
9.5.4　MII是制造企業(yè)的“分析師” 260
9.6　SAP工廠連接解決方案 262
9.7　案例分析：德國(guó)Elster公司通過OPC UA實(shí)現(xiàn)SAP ME與車間自動(dòng)化設(shè)備的連接 264
9.7.1　公司簡(jiǎn)介 264
9.7.2　項(xiàng)目背景 264
9.7.3　MES項(xiàng)目 265
第10章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)供應(yīng) 269
10.1　SAP的互聯(lián)供應(yīng)解決方案概述 269
10.2　通過SAP Ariba搭建互聯(lián)商務(wù)平臺(tái) 270
10.3　通過SAP IBP搭建需求驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)計(jì)劃 272
10.3.1　使用集成的業(yè)務(wù)計(jì)劃來取代傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈計(jì)劃系統(tǒng) 272
10.3.2　制訂銷售和運(yùn)營(yíng)計(jì)劃 273
10.3.3　通過內(nèi)部和外部的需求數(shù)據(jù)來提高決策水平 276
10.4　通過SAP IBP搭建供應(yīng)鏈控制塔 279
10.4.1　預(yù)見問題的能力 280
10.4.2　獲取對(duì)外包供應(yīng)鏈的控制 281
10.4.3　獲得敏捷能力 281
10.5　基于SAP SNC的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同 282
10.6　案例分析：美國(guó)高露潔棕欖公司的SAP全球供應(yīng)鏈管理 285
10.6.1　公司簡(jiǎn)介 285
10.6.2　背景 285
10.6.3　高露潔基于SAP的供應(yīng)鏈管理 287
第11章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)物流 292
11.1　工業(yè)4.0環(huán)境下物流的新特點(diǎn) 292
11.2　SAP的互聯(lián)物流解決方案概述 293
11.3　基于SAP WMS/EWM的倉(cāng)庫(kù)管理 295
11.3.1　與互聯(lián)設(shè)備的連接 295
11.3.2　與倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備的連接 296
11.3.3　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在倉(cāng)庫(kù)操作中的應(yīng)用 298
11.4　基于SAP TM的運(yùn)輸管理 300
11.5　基于SAP EM的跟蹤與追溯 302
11.6　SAP的物流網(wǎng)絡(luò)中心解決方案 303
11.7　案例分析：德國(guó)漢堡港的智能港口物流平臺(tái) 304
11.7.1　公司簡(jiǎn)介 304
11.7.2　智能港口物流項(xiàng)目背景 305
11.7.3　基于SAP物流網(wǎng)絡(luò)中心解決方案打造的云平臺(tái) 307
第12章　工業(yè)4.0下的互聯(lián)服務(wù) 309
12.1　工業(yè)4.0對(duì)產(chǎn)品服務(wù)的要求 309
12.2　SAP的遠(yuǎn)程維修與服務(wù)解決方案 310
12.2.1　遠(yuǎn)程維修與服務(wù)的方案架構(gòu) 310
12.2.2　遠(yuǎn)程維修與服務(wù)的業(yè)務(wù)效益 312
12.3　SAP的預(yù)測(cè)性維修與服務(wù) 313
12.3.1　方案概述 313
12.3.2　PDMS的應(yīng)用 315
12.3.3　使用SAP PDMS解決方案的價(jià)值 317
12.4　SAP增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方案在服務(wù)中的應(yīng)用 318
12.5　案例分析：德國(guó)凱撒壓縮機(jī)公司通過大數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，將以客戶為中心的服務(wù)業(yè)務(wù)提升到更高的水平 319
12.5.1　公司簡(jiǎn)介 320
12.5.2　大數(shù)據(jù)支持下的預(yù)防性維護(hù) 321
12.5.3　將產(chǎn)品開發(fā)與客戶需求聯(lián)系起來 323
12.5.4　通過洞察來加快獲取價(jià)值的速度 323
第四篇　工業(yè)4.0應(yīng)用效益分析和趨勢(shì)展望
第13章　制造企業(yè)實(shí)施工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的效益與挑戰(zhàn) 326
13.1　工業(yè)4.0定性的效益分析 326
13.2　工業(yè)4.0定量的效益分析 329
13.3　物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用效益 330
13.4　汽車零部件企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的價(jià)值分析 332
13.4.1　集成的生產(chǎn)與物流流程 333
13.4.2　加強(qiáng)機(jī)器和人之間的協(xié)作 333
13.4.3　提高車間層的生產(chǎn)效率 333
13.5　技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織、法律等方面對(duì)工業(yè)4.0的挑戰(zhàn) 334
13.6　應(yīng)用分析：工業(yè)4.0為汽車工業(yè)帶來的變化 336
13.6.1　對(duì)復(fù)雜性的管理是汽車企業(yè)取得成功的關(guān)鍵 336
13.6.2　基于無傳送帶的分布式汽車生產(chǎn)系統(tǒng) 338
第14章　下一階段工業(yè)4.0的發(fā)展及其相關(guān)動(dòng)向 340
14.1　工業(yè)4.0的發(fā)展路徑 340
14.2　智能服務(wù)的成熟度 341
14.3　工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型 343
14.3.1　RAMI 4.0的結(jié)構(gòu) 343
14.3.2　使用RAMI 4.0的好處 345
14.4　美國(guó)先進(jìn)制造的發(fā)展方向 346
14.4.1　先進(jìn)傳感器、控制和制造平臺(tái)技術(shù) 348
14.4.2　可視化、信息化和數(shù)字化的制造技術(shù) 349
14.5　美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)的“中國(guó)制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+” 351
14.5.1　美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與德國(guó)工業(yè)4.0 351
14.5.2　“互聯(lián)網(wǎng)+”的解讀 354
14.5.3　“中國(guó)制造2025”與電子商務(wù)的成功之路 354
縮略語 357
參考文獻(xiàn) 362