智慧企业工业互联网平台开发与创新_彭俊松_9787111624301

本书重点阐述如何搭建迈向智慧企业的工业互联网数字化架构，如何在这一架构上规划企业数字化转型的技术路线，以及制造企业如何运用工业互联网技术，在数字化产品、数字化制造、数字化服务三个领域中进行转型与创新。全书的内容涉及物联网、工业4.0、CPS、大数据、数字化双胞胎、数字化主线、大规模定制、数字化供应链、分布式制造、人工智能与机器学习、预测性维护、制造向服务转型等多项技术的探讨和应用。

◆ 推荐序1◆

工业互联网驱动的数字化智能转型正进入一个新的发展阶段，从理念倡导、架构设计、先行者探索逐步扩展到产业界更广领域、更宽范围、更深程度的应用实践。然而，对于每个行业、每个企业而言，工业互联网可能仍然是一个新的意义多元的概念，也可能仍然意味着不同的理解、不同的痛点、不同的目标、不同的价值、不同的挑战。工业互联网与现有信息化系统是何关系，工业互联网与传统工业的业务流程如何有效结合，工业互联网平台如何真正发挥作用，企业如何落地实施，又如何最终实现商业价值，这仍是当前面临的突出问题。彭俊松博士此前关于工业数字化转型已有多部佳作，本书是作者的最新思考，针对当前发展热点工业互联网及工业互联网平台，从理论和实践上给出了自己的答案，如书中所指出的，工业互联网是IT/OT融合下的企业新一代数字化整体架构工业互联网架构的特点是数字和流程混合驱动，系统的理论阐述再加上对大量全球实践案例的深度剖析，相信本书对于我国工业互联网及其平台的发展与探索具有很好的参考和借鉴意义。

余晓辉　　

工业互联网产业联盟秘书长　　

中国信息通信研究院总工程师　

◆ 推荐序2◆

彭博士的这本新书，以深入探究的精神和多年的实践，为我们搭建了一个理解工业互联网的完整框架，并从业务和技术角度，剖析了打造智慧企业、建设工业互联网的理论和实践。中国企业正处于攻坚克难的关键期，急需深入理解领先国家的发展模式的精髓，从而在智能时代找到属于自己的真正价值。我相信各位企业家朋友能从这本书中得到耳目一新、却又合情合理、丝丝入扣的解答。

吴晓波　　

著名财经作家　　

吴晓波频道创始人

◆推荐序3◆

中国制造业大而不强，面临从价值链的低端向中高端、从制造大国向制造强国迈进，在创新能力、质量、产业优化升级、工业基础、工业数字化水平等方面亟待提升。此外，中国制造业又受到两头挤压，发达国家目前提倡再工业化和制造业回归，新兴发展经济体又以低成本给中国制造业带来极大压力。与此同时，新一代的信息通信技术快速发展并且与制造业深度融合，给中国制造业升级带来了历史性机遇。工业APP正是信息技术与工业技术深度融合的重要手段，发挥着推动中国制造业升级的基础和关键作用。

本书明确指出，要创造一流的产品，必须以各专业领域的工业技术、知识和方法做支撑，它们才是企业的核心竞争力。工业APP是承载工业知识和经验、满足特定需求的工业应用程序，它将工业技术知识和方法模型化、模块化、标准化和软件化，高效地实现工业技术知识驱动产品的创新开发和制造。通过知识驱动来带动中国制造业升级，这是本书的基本出发点。

本书创造性地引入系统工程方法，应用系统思维来认识和研究工业APP以及工业APP生态，从工业APP的本质出发，详细阐述了工业APP的定义、特征，并对相关概念进行了详细辨析，这有助于我们清晰地认识和了解工业APP。尤其是对工业APP生命周期流程的描述，第一次系统性地阐述了工业APP的开发、应用以及相关使能环境，对工业APP开发以及工业APP生态环境建设具有重要的指导意义。工业APP需要比较完整的生态支撑才能发挥更大的价值，本书以政策牵引为核心，构建工业APP生态建设模型，在不同参与主体、生态基础建设、使能环境以及策略等方面，无不体现系统性思维，这为工业APP生态建设以及工业APP培育工程落地提供了最有价值的参考。

很欣慰能从本书的应用案例中了解到工业APP在航天、航空发动机等领域的应用，及其产生的重大、积极的效果和价值。就我所了解到的情况，航天领域的很多科研院所已经开展了多方面的工业APP的研发与应用，这些应用都带来了明显的价值。知识驱动制造一直是所有工程人员孜孜以求的，工业APP让知识驱动设计知识驱动生产知识驱动管理知识驱动运维成为现实。工业APP在工业领域的广泛应用将带来产品研制效率和质量的提升，更重要的是将更多的高技术、高技能人才从事务性和重复性的工作中解放出来，这必将带来一次基于知识创新的爆发，并带动中国制造业升级，完成由大到强的蜕变。

期望本书为推动我国工业APP技术、产业与应用的发展做出积极的贡献。

李伯虎　　

中国工程院院士　　

2019年1月31日

◆序◆

一、制造业正在进入关键指标指数级增长的年代

近年来，随着以物联网、大数据和人工智能为代表的一大批数字化技术广泛和深入的应用，制造业终于开始走出长期以来在效率、成本、质量等方面缓慢改善的历史，进入指数级增长的新时代。工业互联网这一诞生不久的新名词成为在制造业中综合应用这些数字化技术的整合性概念，并得到了广泛的宣传和推动。

如图1所示，根据凯捷（Capgemini）数字化转型研究机构在2017年的分析，以制造业为例，从1990年开始到2017年，凭借学习曲线效应和不间断的技术改进，包括信息技术的贡献在内，制造业每年在各个关键指标上提高和改善的速度，无论是总生产率、人工成本、物流与运输成本、资金与库存成本，还是质量、按时交货，均停留在千分之四到七左右的水平。

奇迹发生在接下来的五年。凯捷认为，在数字化技术的推动下，这些指标的改进速度将会有7～13倍的大幅增长。以总生产率这一指标为例，在1990年到2017年长达27年间，制造行业在这个关键指标上平均只提高了22%左右；但是在接下来的5年里，将会再提高34%也就是说，我们在接下来5年里取得的增长是过去27年里增长的1.5倍还要多。无疑，以制造业为代表的传统行业在数字化转型的推动下，即将进入一个指数级增长的年代。而毫无疑问，集众多数字化技术于一体的工业互联网就是把握这个增长机会的抓手。

图1　传统行业即将进入指数级增长的年代

SAP认为，工业互联网从本质上来说是IT/OT融合的新一代企业数字化整体架构，是对企业传统IT架构的一次彻底转变。企业打造工业互联网的过程是一个运用数字化技术对业务进行创新、对战略进行赋能的过程，将使企业的商业模式和业务流程产生巨大的变革。将工业互联网的建设与传统的信息化建设相比较，两者既有密切的联系和相似性，又在规划方法、系统架构、实施过程和价值实现等方面存在区别和不同。在当下中国企业纷纷准备或已经投身于工业互联网建设时期，我们需要不断地对工业互联网的理论、方法和技术进行深入研究，才有可能收到预期效果。

目前，市场上关于工业互联网的书籍大多数都是从宏观的角度出发，介绍为什么要打造工业互联网（Why），以及实现了工业互联网之后的前景（What）。而关于企业应如何一步步建设工业互联网（How），则少有书籍涉及。本书没有在Why和What上花费过多笔墨，而是重点关注How，针对中国企业在打造工业互联网时普遍面临的一些课题进行深入剖析，从业务和技术两个方面深入浅出地介绍和总结领先企业在每个课题上的理解、进展和实现手段，并结合相关案例进行详尽分析，务必使得读者掌握相关的知识和技能。

伴随着一轮又一轮新的数字化技术的诞生和推广，企业不断看到工业互联网背后强大的创新能力，从而迫不及待地希望立即使用它们。在开源技术日益流行的今天，人们很容易获得免费的软件、平台和算法，以帮助搭建自己的创新应用，并沉浸在新架构和新技术之美所带来的满足感之中。但是，人们在看到这些新技术的创新能力的同时，也常常会忽视或低估其背后存在的一些需要解决的问题。我们需要清醒地认识到，建设全新的企业数字化架构会带来一系列的技术不确定性和挑战。我们不能寄希望于让每家制造企业都成为专业的软件企业并进行重复开发，不仅是因为这不符合社会化专业分工的集约化规律，而且因为数字化技术的引入会使得企业的工业App复杂度大大提高，而这两点恰巧就是商品化软件存在的价值。有鉴于此，彭博士在书中结合了SAP在2017年推出的数字化创新系统Leonardo以及2018年推出的智慧企业解决方案，希望让广大读者了解SAP如何将最新的数字化技术以商品化软件的方式推向市场，从而加快企业建设工业互联网的速度，同时降低建设风险。

二、SAP的创新之旅与中国市场

作为全球最大的企业应用软件供应商，面对着数字化转型时代不断涌现的热点，SAP必须对自己的产品不断进行创新。SAP先后推出了一系列数字化产品，及时跟上了市场的热点和节拍。

近年来，中国市场的发展保持了与全球数字化创新技术高度同步的节奏和速度。中国已成为SAP紧跟数字化时代潮流，与客户密切合作、共同创新的重要市场。

2012年，维克托·舍恩伯格的《大数据时代》一书的中文版发行，引发了国内的大数据热。就在2011年，SAP也首次成功推出了高性能分析应用软件HANA（High-Performance Analytic Appliance），拿到了进入大数据市场的门票。当2015年国家大数据战略被列入十八届五中全会公报的时候，以HANA为核心的SAP大数据平台及应用已经成为市场上领先的产品。

2013年，德国政府正式对外提出了工业4.0，并积极与中国政府开展合作。2015年，中国政府也相应地提出了中国制造2025，计划用10年时间成为世界制造强国。2016年，中国政府发布智能制造发展规划（20162020年），计划到2020年在传统制造业重点领域基本实现数字化制造。而在同一时间段，2012年，SAP成功地推出了SAP HANA云，进入平台即服务（Platform-as-a-Service，PaaS）领域；并在2015年又推出了S/4 HANA和HANA云平台物联网；2016年，SAP推出整合了物联网与数字化供应链的解决方案。这些产品让SAP在中国的智能制造领域有了坚实和领先的方案基础。

2015年，中国政府还提出了互联网（Internet Plus）行动计划，试图推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等技术与现代制造业的结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融的健康发展。而在此之前的2012年、2013年和2014年，SAP密集地收购了SuccessFactors、Ariba、Hybris、Concur、Fieldglass等产品，获得了B2C和B2B的电子商务能力，并建立了全球最大的商业网络云，加上2015年S/4 HANA的诞生，使得SAP成为在中国全面推动互联网的领先IT厂家。

2017年，在中国政府提出《新一代人工智能发展规划》，以及《关于深化互联网先进制造业发展工业互联网的指导意见》，结合实施中国制造2025和互联网，加快建设和发展工业互联网，促进新一代信息技术与制造业深度融合的时候，SAP又及时推出了SAP Leonardo，整合了物联网、大数据、人工智能、区块链、数据智能和分析等技术，定义了数字化创新系统，以迎接人工智能时代的到来和工业互联网的巨大市场空间。

进入2018年，在两会上，中国政府强调了运用最新的数字化技术，在建设制造强国、推动实体经济转型升级过程中发挥重要的作用。紧接着，工信部推出了《工业互联网App培育工程实施方案（20182020年）》，推动企业基于云平台和工业App库开发专业化应用软件。与此同时，SAP推出了C/4 HANA，并在中国正式落地S/4 HANA Cloud，为工业互联网的App提供丰富的来源。在同年举办的蓝宝石大会上，SAP正式宣布了智慧企业（Intelligent Enterprise）战略，进一步指明了当前和未来企业的数字化发展方向。

对于SAP这样一个有着40多年历史的企业软件巨头来说，每一次新的数字化产品的推出都是一场产品创新的战役。无疑，在过去这些年，SAP产品创新的步伐跟上了市场的脚步，这也是SAP超过西门子、戴姆勒、大众、宝马等企业，成为目前德国市值最高的上市公司的原因。

如果我们将企业的结构化业务经营数据称为小数据，而将海量的、多维的、非结构化的企业内部和外部数据称为大数据，那么SAP已经通过历史的表现和如今的辉煌，证明了自己是小数据时代当之无愧的王者，以及大数据时代令人瞩目的领跑者。我们完全有理由相信，SAP将会在未来的竞赛中继续保持领先。

最后，希望本书能够为那些投身于工业互联网项目的企业和人士提供一些启发和帮助。

李强

SAP全球高级副总裁，SAP中国总经理

2018年10月

◆前言 ◆

近年来，工业互联网已经成为市场上一股势不可挡的潮流和趋势。大批制造企业都投入到自身的工业互联网建设和对外的工业互联网平台开发上，并将其作为提高企业竞争力、创造新的商业模式、颠覆现有市场格局的利器。一般认为，工业互联网是制造企业数字化转型的高级阶段，它是企业综合运用物联网、大数据、人工智能、商务分析和智能设备等数字化技术，对业务进行变革、对战略进行赋能的创新过程。它所建立的IT/OT融合的新一代企业数字化整体架构，是对企业传统IT架构的一场彻底转变。在这个过程中，架构的设计、路线的规划，以及方案的选择和应用，决定了工业互联网转型项目的成败，其重要性不言而喻。

结合这一出发点，本书将以全球最大的企业应用软件公司SAP在2017年发布的数字化创新系统（Digital Innovation System）SAP Leonardo，以及2018年发布的智慧企业解决方案为背景，介绍制造企业在建设工业互联网过程中所需要了解和掌握的理论、方法和技术。作为全球最大的企业应用软件提供商，SAP创新地在其提出的智慧企业一体化架构中实现了企业应用软件和工业应用软件在云端的融合，可以真正有效地帮助企业建设可落地、可进化、可扩展的工业互联网，从而实现商业模式转型和高质量发展的目标。

本书的主要内容包括如何理解和搭建企业的工业互联网数字化架构、如何在这一架构之上规划企业数字化转型的技术路线，以及制造企业如何运用工业互联网技术在数字化产品、数字化制造、数字化服务三个领域中进行转型与创新。本书内容涉及物联网、工业4.0、大数据、数字化双胞胎、数字化主线、大规模定制、数字化供应链、分布式制造、人工智能与机器学习、预测性维护、制造向服务转型等技术。这些内容都是目前国内企业非常关心和热门的话题，它们对企业工业互联网项目的成功实施发挥着非常重要的作用。

本书作者具有12年的商业信息化专业书籍写作历史，以及在SAP公司十多年的工作经验，在制造企业数字化转型领域有着丰富的积累和心得。本书可以看作2016年作者在机械工业出版社出版的《工业4.0驱动下的制造业数字化转型》一书的延续和深入。为了便于读者理解，在写作过程中，作者尽可能从业务和管理的视角展开讨论，并开辟专门的篇幅进行案例和产业的深度分析，避免堆砌技术名词，力求做到内容翔实、逻辑流畅、可读性强，对于读者具有较高的可信度和宝贵的参考价值。

本书的读者包括对工业互联网感兴趣的企业高级管理人员和业务骨干，以及在咨询公司和IT公司工作的相关技术人员。本书可以在推进工业互联网的项目过程中，对项目的规划、设计和实施提供借鉴。此外，本书还可以为各研究机构、高等院校和其他对工业互联网感兴趣的相关人员提供参考。

本书导读

本书一共分为五篇，共12章（如图2所示）。在章节安排上，第一篇主要介绍工业互联网的架构与规划，这是企业利用工业互联网技术、开展数字化转型的基础。第一篇包括以下两章：

第1章：工业互联网是IT/OT融合下的企业新一代数字化整体架构

第2章：工业互联网架构的特点是数字和流程混合驱动

第二篇围绕SAP在2017年推出的以达·芬奇命名的Leonardo平台，以及2018年推出的智慧企业解决方案，介绍SAP在面对以工业互联网为代表的数字化浪潮下，如何制定自身的产品战略，打造企业新一代的数字化整体架构，迈向智慧企业的愿景目标。第二篇包括以下三章：

第3章：基于数字化双模理论打造工业互联网

第4章：迈向工业互联网的SAP产品理念

第5章：工业互联网的愿景目标智慧企业

后三篇主要围绕着具体的工业互联网实践，从数字化产品、数字化工厂和数字化服务三个方面，具体介绍如何利用工业互联网进行数字化转型与创新的原理、方法和案例。后面这三篇章节的命名均遵循从xx到xx的创新的方式，可以让读者清楚地了解创新的来龙去脉。这里讲述的七大创新在企业的数字化转型实践中都是十分重要的课题，非常值得深入地进行研究，七大创新具体如下：

第6章：数字化双胞胎从面向资产向面向生态网络协同的创新

第7章：从传统的基于PLM的文档管理向端到端数字化主线的创新

第8章：从大规模制造向大规模定制的创新

第9章：从传统的线型供应链向数字化网状供应链的创新

第10章：从集中式制造到分布式制造的创新

第11章：从被动式维修向基于机器学习的大数据预测性维修的创新

第12章：从以制造为中心向以服务为中心的创新

图2　全书核心章节一览

后记将结合SAP近些年来在业务和产品上的转型，以从最佳业务实践到联合创新工厂为名，探讨SAP市场策略的转变。

建议读者在拿到新书之后，尽可能从头开始逐篇阅读，从而对工业互联网的创新技术，以及SAP Leonardo以及智慧企业解决方案的设计精髓，有一个通盘而系统的了解。

现在，让我们一同开启工业互联网的创新之旅吧！