本文作者：彭俊松博士
今天，SAP天天事继续邀请到SAP中国区副总裁、首席数字官彭俊松博士，为大家带来汉诺威现场速递与展会观察。
在工业互联网红透中国市场的当下，众多的制造企业面临着两个问题：
从业务的角度：如何用工业互联网的理念，帮助企业建立一个完整的业务系统。对于制造企业来说，通常要涵盖从产品的设计一直到产品的销售和服务的整个阶段。
从 IT 的角度：如何为企业搭建一个工业互联网系统，能够不断地根据外部市场和内部需求的变化，在企业可承受的成本范围内，可持续地进行调整和优化？
对于工业互联网平台的提供商来说，这两个问题，前者考验的是应用系统的总体设计能力和业务覆盖的范围和深度，后者考验的是应用平台的架构先进性、合理性，以及自身的商业模式可行性。
在本次汉诺威工博会上，SAP 用「设计到交付D2O」的一整套展示，在20多家合作伙伴的协助下，来试图回答这两个问题。为了帮助观众更好地理解，笔者总结了七个主要的特点。
▲SAP展台的七大看点和观看路线
梦寐以求的闭环研发
随着越来越多的设备通过物联网被连接起来，企业开始意识到这些数据对于改善研发和制造的价值。闭环研发（Closed-loop Engineering）虽然从理论上讲非常诱人——通过采集产品在运行阶段的数据，反哺给产品研发设计阶段——但是在现实环境中，实现起来却困难重重。最主要的难点是，企业从设计到运行D2O（Design to Operate）的各个阶段，涉及到不同的业务环节和不同的业务系统。在如此之大的跨度上，实现数据贯通非常不容易。只有建立起贯穿产品全生命周期的数据主线，并将数据主线真正地直接应用到业务系统运行中，才能实现数据贯通的目标。建立一个「旁路」的数据主线，强制所有的业务系统与其对接的做法，从一开始就会埋下失败的种子。
在汉诺威工博会 SAP 的展示现场，智能阀门闭环研发的起点，是需求管理和系统工程。SAP 展示了通过三种来源（产品现场大数据洞察、内部员工创意、对外部信息的机器学习），获取新产品的开发需求，进入到系统工程的需求模型、功能模型和逻辑模型中，建立需求到功能的链接、功能链接到逻辑架构。接下来，通过与开发工具（软件、电子和机械）的集成，以协同工作的方式，搭建出企业产品结构，并向制造和服务进行移交，形成数据主线的闭环。
在下图中，无论是体验管理、创新管理、产品生命周期成本，还是需求管理和系统工程、模拟和测试管理，或是产品结构和高级变量，都是 SAP 全新开发的产品和解决方案。熟悉 SAP 的同仁可以想见，SAP 在工业互联网的数据主线技术上投入了大量的资源。
▲SAP围绕产品全生命周期建立的数字化主线
协同的数字化供应链
产品移交到制造之后的第二步，就是计划和供应。首先，我们需要将新的智能阀门纳入到公司的销售与运营计划 S&OP 中。市场需求有多大？产能是多少？运输方式是什么？这些都需要在投产之前进行详细的计划。
SAP 的创新体现在以下三个方面：
提供了基于机器学习的方法，可以帮助企业进行更加准确的预测。
完全在云端进行需求计划和供应计划，并与供应商进行互联和协同。
对供应链执行过程进行全局跟踪与追溯，并支持数据的实时交换，让供应链各方都能掌握每个环节的最新情况。
▲SAP一体化的供应链需求计划体系
未来数字化工厂的基础架构：云制造
毫无疑问，工业4.0对于未来数字化工厂的 IT 架构的设想，是建立在云计算的基础之上的。近年来，人们对于云计算这个词的边界定义过于宽泛，以至于将托管，无论是公有云托管，还是私有云托管，统统纳入到云计算的范畴。一时之间，工厂上云似乎已经唾手可得。
然而，工业4.0谈到的云制造，绝不是简单的将传统的车间系统放在公有云或私有云的托管，它的方向应该是基于公有云的制造 SaaS。无疑，转向公有云制造 SaaS 的重心，就是 MES 的公有云化。
SAP 的 MES 基因，源自2008年收购的 MES 专业厂家——Visiprise。经过整整十年的打磨，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 MES，在业界独树一帜。
在本次汉诺威工博会上，SAP 在智能阀门的零部件生产环节，使用了基于公有云的 MES SaaS，来指导轮班计划、机器人互动和现场操作规程。
▲SAP现场展示的基于云制造的零部件生产
基于分布式制造构建的制造网络
多年以来，人们一直习惯于集中式制造的模式。整个生产过程由总装厂进行计划和调度，将所需的材料、零件和总成从各家供应商运送到某个集中的地点，然后进行集中的生产与装配，再根据客户的交货地点运送到客户手中。这种大规模的集中式的生产方式，从第一次工业革命开始，已经持续了很多年，人们已经对它习以为常。
在 3D 打印技术和众包技术的推动下，分布式制造逐渐成为一种崭新的生产模式。分布式制造可以通过在全球各地建立「按需 3D 打印中心（On-Demand 3D Printing Center）」的方式，在最靠近客户交货地点的位置进行生产，从而大大地减少了入厂物流和出厂物流的工作量，对客户来说提高了生产的灵活性和柔性。
分布式制造背后需要有强大的系统进行支撑，并且需要整合不同环节、不同供应商的系统。在工博会现场，SAP 展示了 SAP 迈出的整合第一步——通过将 SAP 的供应链解决方案和工业级的 3D 打印以及制造和物流网络相结合，可支持从订单到交付的无缝的分布式制造流程。
▲SAP的制造网络概览
引领时代的第三代数字化工厂
长期以来，人们对于工业4.0下的数字化工厂的技术期待，就是「水平集成」+「垂直集成」，也就是上下打通从 ERP 到 MES 再到设备层的链接，横向链接上下游的供应商和客户，这其实也是 SAP 在前几年提供的开放式集成工厂 OIF 1.0和2.0的水平。
自2018年开始，SAP 推出了基于模块化装配的 OIF 3.0数字化工厂，它具有以下四个特点：
独立：每一个工作站都是一个单独的模块，传统生产线的物理先后顺序上的限制不复存在。在需要的时候，模块可以随时加入和退出，不会相互影响。
可变：每个产品都可以有自己虚拟可变的加工流程顺序，在离开每个工作站的时候，对下一个工作站目的地做出最优决策。
智能：所有的产品和物料通过 AGV 在车间内自动运输，只有在需要的时候才会发出，从而将在制数量降到最低，并提高效率。
灵活：模块化提高了生产系统的扩展性和适应性，并且对产品的形状、尺寸具有更高的适应，可以按照需要方便地进行调整。
在本次汉诺威工博会上，SAP 展示了如何基于第三代数字化工厂技术，来实现智能阀门的总装。
▲SAP在现场展示的第三代数字化工厂
落地的数字化双胞胎网络
人们对于 Digital Twin 的概念理解，处在一个不断演化的过程中。早期对 Digital Twin 的理解，主要是从三维设计和仿真入手，强调数字模型与物理模型的「结伴出生」，所以将 Digital Twin翻译为数字孪生。但是随着对于数字化双胞胎研究和应用的深入，人们发现，数字化双胞胎不只是用在设计仿真，在更多的场合，如生产制造、供应链、资产管理等领域都可以发挥作用。很自然地问题就会浮现出来，如何确保数字化双胞胎能够适应跨系统、跨部门和跨企业之间的协同？对 Digital Twin 的理解，也不局限于一定要「孪生」，可以在有了物理模型之后，才建立它的数字模型，甚至无需考虑三维和仿真。因此，对 Digital Twin 的理解，翻译为数字化双胞胎则更为合适，强调数字模型与物理模型的「成对相似」。
数字化双胞胎网络是 SAP 在2018年汉诺威工博会提出的概念和方案，主要是针对企业应用数字化双胞胎技术的协同需求。SAP 最开始开发的数字化双胞胎网络产品，是产品运营商、服务商和制造商协同的领域——资产智能网络 AIN。SAP 接下来的开发路线，进一步向上游扩展，进入到制造领域，实现与 MES 的对接。在这次汉诺威工博会上，SAP 展示了 AIN 与 MES 对接的能力。可以设想，下一步的扩展方向，将会是采购和研发。
支持智能化产品运行的数字化服务
在最后一个环节，SAP 展示了支持智能化产品运行的数字化服务。和传统的服务不同，所有这些的数字化服务都是基于数字化双胞胎展开。而数字化双胞胎的建立，是来自于制造环节，根据设备的制造结果，创建对应的数字化双胞胎。驻留设备的数字化双胞胎的系统，称之为资产智能网络 AIN。
AIN 是一个集成化的云端系统，保存了设备从设计到制造、销售、安装、维护的各个环节的数据和信息，并开放给不同的合作伙伴，提供不同的服务。此外，AIN 还集成了设备的监控与预测功能，可以对设备进行状态监控，实现预测性维护的场景，并根据预警结果创建和发布维修工单，并调动供应链能力对资产进行备件采购、供应和资产的现场维护。最后，AIN 还可以根据对设备数据的分析及过程，对设备提出改进的意见。
所有的这些功能，都被集成在统一的服务门户上，并通过每台设备的二维码扫描进行访问。
▲SAP在现场展示的智能设备服务系统
SAP 的「面向工业互联网的设计到交付 D2O」的这一整套展示，充分显示了德国企业在工业互联网领域的最新进展和实践落地。事实上，在所有的这些 SaaS 应用的背后，是 SAP 的工业互联网 PaaS 平台实现了不同 SaaS 应用的互通。正如即便买来所有的汽车零部件（奔驰的传动、宝马的发动机、日产的座椅、丰田的变速箱…），也不可能装配成一台汽车一样，在工业软件世界，统一的规划设计、数据主线的打通、与不断变化的业务的匹配，永远是实验室系统迈向实用阶段不可逾越的关键。SAP 的端到端的业务系统和 PaaS 平台，将为广大企业快速建立实用的工业互联网，以及与其他合作伙伴的合作，提供一个坚实可靠的骨干。
最后感谢展台上来自 SAP 中国和 SAP 研究院的四位专家的大力支持。
▲笔者和展台上四位SAP方案介绍专家一起合影
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