1、工业工业4.0及其智能制造及其智能制造 工业互联网及智能制造工业互联网及智能制造2025未来制造业未来制造业目录目录工业工业4.0 工业工业4.0发展战发展战略 发 布；由略 发 布；由VDMA、BITKOM、ZVEI组成秘书处，组组成秘书处，组建工业建工业4.0平台平台工业工业4.0平台发布平台发布白皮书（实施计白皮书（实施计划）划）德国科学德国科学-产业经济研究联盟与产业经济研究联盟与德 国 国 家 科 学 与 工 程 院德 国 国 家 科 学 与 工 程 院（Acatech）共同制定工业）共同制定工业4.0发展战略发展战略德国德国2020高技术战略高技术战略行动计划发布，行动计划发布，1
2、1个个“未未来项目来项目”缩减为缩减为10个（投个（投资资84亿欧元）；亿欧元）；“工业工业4.0”一词首次出现（投资一词首次出现（投资2亿欧元）亿欧元）在德国科学在德国科学-产业经济研究产业经济研究联盟联盟（Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft）的倡导下，开始研究工业的倡导下，开始研究工业4.0 德国德国2020高技术战略高技术战略发发布，并重点推出布，并重点推出11个个“未来未来项目项目”工业工业 4.0 的提出的提出老龄化社会带来的劳动力减少老龄化社会带来的劳动力减少资源匮乏，能效仍需提升资源匮乏，能效仍需提升产业转移带来的国内制造业空心化产业转
3、移带来的国内制造业空心化发展中国家技术实力不断增强发展中国家技术实力不断增强经济全球化中，需要对市场做出快速响应经济全球化中，需要对市场做出快速响应保持制造业国际领先地位所需的标准化保持制造业国际领先地位所需的标准化需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产制造业占据全国制造业占据全国GDP的的25%、出口总额的、出口总额的60%，影响极大，影响极大12356784工业工业 4.0 的社会背景的社会背景四次工业革命四次工业革命工业工业4.0概念概念什么是工业4.0 通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新
4、的商业模式的产官学一体的项目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。发展优势发展优势 在生产能力上，工业4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。实现方式实现方式 主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生
5、产管理。工业工业3.0与工业与工业4.0有哪些不同？有哪些不同？大规模定制生产与大规模生产的比较大规模定制生产与大规模生产的比较大规模生产大规模定制管理理念以产品为中心，以低成本赢得市场以顾客为中心，以快速响应赢得市场驱动方式根据市场预测安排生产，属推动式的生产方式根据客户定点安排生产，属拉动式生产方式核心通过稳定性和控制力取得高效率通过灵活性和快速响应来实现多样化和定制化战略成本领先战略：通过降低成本、提高生产效率获取竞争优势差异化战略：通过快速反应、提供个性化的产品获取竞争优势目标以低价格开发、生产、销售、交付产品和服务以多样化和定制化开发、生产、销售、交付顾客买得起的产品和服务大规模定制
6、的优势大规模定制的优势成本低效率高交货快 品种多 个性化大规模定制生产大规模生产品种单一标准化 定制生产成本高效率低交货慢工业工业4.0的四个智能的四个智能 工业工业4.0具体能实现什么？具体能实现什么？智能智能生产智能化生产智能化设备智能化设备智能化能源管理智能化能源管理智能化供应链管理智能化供应链管理智能化工业工业4.0的要素的要素 工业工业4.0 的两大主题的两大主题u智能工厂：智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。u智能生产：整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使
7、用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。u智能物流：主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。工业工业4.0的三个重点、八大关键的三个重点、八大关键工业工业4.0的愿景的愿景工业工业4.0为何引起广泛关注？为何引起广泛关注？改变制造业思维改变了制造业模式改变了创新模式创新的模式创新的模式Text in here行业支持行业支持标准化标准化研发研发 生产观生产观 效率、质量、成本、安全效率、质量、成本、安全 科学的生产观遵循的四项基本原则：科学的生产观遵循的四项基本原则：第一、如何提高效率？第
8、一、如何提高效率？第二、如何降低成本？第二、如何降低成本？第三、如何提升质量？第三、如何提升质量？第四、如何保障安全？第四、如何保障安全？四项基本原则应该从生产力和生产关系两个方面来运作：四项基本原则应该从生产力和生产关系两个方面来运作：以先进的科学技术为技术抓手；以先进的管理科学为管理抓手。以先进的科学技术为技术抓手；以先进的管理科学为管理抓手。工业工业4.04.0最好的满足了科学生产观的四项基本原则最好的满足了科学生产观的四项基本原则 科学的生产观科学的生产观 科学生产观科学生产观工业工业4.0的智能制造的智能制造 本质 是基于“CPS”实现“智能工厂”核心 是动态配置的生产方式实现“柔性
9、生产”关键 是信息技术应用实现生产力飞速发展愿景 是解决能源消费等社会问题 工业4.0的智能制造本质是基于本质是基于“CPS”实现实现“智能工厂智能工厂”信息物理系统信息物理系统算法算法文档文档三维模型三维模型工艺数据工艺数据CPS：系统中的物理对象和相应的虚拟对象通过泛在信息：系统中的物理对象和相应的虚拟对象通过泛在信息网络进行通信网络进行通信Cyber：算法和服务，服务的动态集成：算法和服务，服务的动态集成 和服务提供商，并跨越边界进行信息交流和服务提供商，并跨越边界进行信息交流Cyber：包括：包括3D模型，仿真模型，文档，关系，工作条模型，仿真模型，文档，关系，工作条件等数据能够通过可
10、变信息网络在任何地方和任何时间进件等数据能够通过可变信息网络在任何地方和任何时间进行搜集行搜集Physcial：在生产系统中的人和自动化模块具有智能化：在生产系统中的人和自动化模块具有智能化、自我解释、自我意识、自我诊断、交互评估能力、自我解释、自我意识、自我诊断、交互评估能力CPS系统触发了向智能化转型系统触发了向智能化转型服务服务云云物理对象物理对象CPS平台平台智能工厂智能工厂智能工厂的三层架构智能工厂的三层架构 智能设备智能设备基于无线、RFID、传感器和服务的架构 智能产品智能产品智能产品特性 集成了信息存储、传感、无线通信功能产品是信息载体 产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直
11、带有自身信息产品是一个agent产品会影响其所在环境产品具有自监测功能产品会对其自身状态和环境进行监测我生产于2010年4月30日，5月3日出厂请握中间已经打开2分钟了，请盖上智能智能APP平台平台面向智能制造的APP商店下载量身定制的用户界面工业工业4.0中的智能汽车中的智能汽车智能产品案例-智能化汽车动力管理动力管理APP驾驶员辅助驾驶员辅助APP智能用户界面智能用户界面APP绿色驾驶绿色驾驶APP工业工业4.0智能工厂的布局智能工厂的布局面向服务的工厂的布局服务库服务库硬件无关硬件无关抽象服务抽象服务硬件相关硬件相关设备控制设备控制现场层现场层横向、纵向、端到端的集成横向、纵向、端到端的
12、集成核心是动态配置的生产方式核心是动态配置的生产方式产品-服务坐标产品开发产品开发服务服务 C3P PLM 买方交易 卖方交易 物流交易供应商客户价值链坐标企业坐标生产生产管理管理CRMSCM ERP MES 信息交换 （数据）关键是信息技术应用关键是信息技术应用工业软件决定工业4.0愿景：制造业节能愿景：制造业节能工业节能减排工业节能减排与综合利用与综合利用收集和分析能源收集和分析能源信息信息识别问题识别问题管理运营管理运营改变耗能不良习改变耗能不良习惯惯工业互联网工业互联网工业互联网是什么GE伊斯梅尔：所谓工业互联网就是 开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来。工业互联网的目标是升级
13、那些关键的工业领域。这是一个庞大的物理世界，由机器、设备、集群和网络组成，能够在更深的层面和连接能力、大数据、数字分析相结合。这就是工业互联网革命。工业互联网的关键要素工业互联网的价值分析 GE认为，工业互联网的价值总体上将从三个方面来体现：第一是提高能源的使用效率，包括油、气、电等等，而减少能源的浪费，并提高使用率，从侧面也等于提高了GDP。第二，提高工业系统与设备的维修和维护效率，降低宕机的时间，减少故障，并缩短维护时间，这相当于提高了生产力。第三，优化并简化运营，提高运营效率，这相当于解放了更多宝贵的人力资源，让他们可以进行更有价值与富有创新的工作。工业互联网的价值GE报告显示:机器数据
14、空前高速增长，未来10年。而处理急速增长的工业大数据，则需要大量基于机器的软件和服务。Wikibon预计，到2020年，工业互联网技术的总支出将达到5140亿美元。报告还显示，在以毫秒计算的速度下，即时分析海量原始数据及灵活地与其他现有工业数据流互动和对比，对于从数据中提取有用信息并产生积极结果所需的实时决策至关重要。到2020年，工业互联网创造的总体价值将近1.3万亿美元。主要源自工业互联网技术带来的效率和生产率提升以及其他相关收益。工业互联网包括传统方式以及最新混合方式，以便通过特定行业的高级分析来充分利用历史数据和实时数据。工业互联网可以被看作是数据、硬件、软件和智能的流通与互动。从智能
15、设备和网络中获取数据，然后利用大数据和分析工具进行存储、分析和可视化。最终的“智能信息”可以供决策者（在必要时实时）使用，或者作为各工业系统中更广泛的工业资产优化或战略决策流程的一部分。中国制造中国制造2025 效益20年3万亿美元GDP增量。效率20%，成本20%，节能减排10%。近期印发互联网+要建设一批产学研用相结合的制造业创新中心。在现有研究院所、大学和企业基础上，以来承担制造业强国建设的核心任务，然后市场化的组建，阶段性地形成成果。带动各个产业提高数字化水平和智能化水平。智能制造是新一轮科技革命的核心，也是制造业数字化、网络化、智能化的主攻方向。解决基础零部件、基础工艺、基础材料比较
16、落后。破解环境和资源制约，节约资源，保护环境。特别提到节能减排降耗、提高资源利用率。发展的质量和效益已经成为中心任务。因为工业占我国整体能源消耗的73%。“核高基”、互联网、数控机床、大飞机等专项已经在做还要推进一些新的专项来启动，来提高整个装备制造业的水平。2010年年10月月7大新兴经济领域大新兴经济领域疏理的重点项目疏理的重点项目新一代信息技术新一代信息技术新一代信息技术新一代信息技术信息网络、信息网络、5G、云计算、大数据、集成电路、云计算、大数据、集成电路高端装备高端装备高档数控机床和机器人高档数控机床和机器人工业互联网、机器人工业互联网、机器人航空航天装备航空航天装备航空发动机、嫦
17、娥探月工程航空发动机、嫦娥探月工程海洋工程装备及高技术船舶海洋工程装备及高技术船舶海工装备、船舶制造、燃气轮机海工装备、船舶制造、燃气轮机先进轨道交通装备先进轨道交通装备轨道交通轨道交通新能源汽车新能源汽车节能与新能源汽车节能与新能源汽车智能汽车智能汽车电力装备电力装备新能源、能源互联网、智能电网新能源、能源互联网、智能电网新材料新材料新材料新材料石墨烯、碳纤维石墨烯、碳纤维生物生物生物医药及高性能医疗器械生物医药及高性能医疗器械生物医药、精准医疗、移动医疗生物医药、精准医疗、移动医疗农业机械装备农业机械装备高端农机高端农机丝绸之路经济带：中国经中亚、俄罗斯至欧洲（波罗的海）；中国经中亚、西亚
18、至波斯湾、地中海；中国至东南亚、南亚、印度洋。21世纪海上丝绸之路：从中国沿海港口过南海到印度洋，延伸至欧洲；从中国沿海港口过南海到南太平洋。两个核心区：新疆(陆)、福建(海)四门户：西北、东北、广西、云南 八高地：西安；兰州、西宁；宁夏；重庆；成都、郑州、武汉、长沙、南昌、合肥；西安、宁夏、重庆、上海自贸区；前海等开放合作区；这里还一条到南太平洋的。制造的两大基本问题制造的两大基本问题 制造的两大基本问题：一、生产什么？制造的两大基本问题：一、生产什么？传统制造：创办人决定生产什么传统制造：创办人决定生产什么智能制造：客户决定生产什么智能制造：客户决定生产什么制造的两大基本问题：二、如何盈利
19、？制造的两大基本问题：二、如何盈利？践行科学的生产观（四项基本原则 ）如何提高效率？如何降低成本？如何提高质量？如何保证安全？个性化制造的三类基本任务：一、完全个性化需求个性化制造的三类基本任务：一、完全个性化需求 每个人需要的产品绝对不同；不能够超出绝大多数人能够接受的价格范围 在客户能接受的时间内完成任务；企业能够盈利。个性化制造的三类基本任务：个性化制造的三类基本任务：二、小批量二、小批量 不知道客户在哪不知道客户在哪小批量的客户有共同的需求；制造商不知道客户是谁，也不知道批量有多大；能够把分散的客户需求进行集中；企业能够盈利 个性化制造的三类基本任务：三、小批量 不知道批量多少有一些客
20、户需求相同；能够知道客户是谁；小批量，形不成规模化生产，而且知道数量；企业能够盈利 智能制造的四大要素智能制造的四大要素 智慧的人智慧的人 客户客户 智力资源智力资源 员工员工 评论员评论员 智能产品智能产品智能产品特性 集成了信息存储、传感、无线通信功能产品是信息载体 产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息产品是一个agent 产品会影响其所在环境产品具有自监测功能 产品会对其自身状态和环境进行监测我生产于2010年4月30日，5月3日出厂请握中间已经打开2分钟了，请盖上 智能物料智能物料 智能工厂智能工厂智能制造的五大集成智能制造的五大集成客户集成客户集成客户集成预售预售团购
21、团购众筹众筹O2O智力集成智力集成智力集成外部生产资源外部生产资源外部智力资源外部智力资源内部生产资源内部生产资源内部智力资源内部智力资源 横向集成（工厂之间）横向集成（工厂之间）纵向集成（智能工厂）纵向集成（智能工厂）价值链集成价值链集成 智能制造的六大价值网络智能制造的六大价值网络智能客户网络智能客户网络吸引客户、发展客户、汇聚客户、点燃客户、抓住客户、激励客户、服务客户 大数据 云计算 移动互联网 物联网 CPS开放 自治 全面采集 价值导向 体验经济智能智力网络智能智力网络智力网络外部生产资源外部生产资源外部智力资源外部智力资源内部生产资源内部生产资源内部智力资源内部智力资源智能供应网
22、络智能供应网络 智能生产网络智能生产网络智能物料智能物料智能产品智能产品智能工厂智能工厂2 2N N智能工厂智能工厂1 1机器机器1机器机器2面向机器的面向机器的APPAPP平台平台 CPS CPS机床间通信机床间通信云安全网络智能物流网络智能物流网络智能服务网络智能服务网络智能制造的体系运转智能制造的体系运转 智能制造体系的需求波智能制造体系的需求波智能制造体系的动力体系智能制造体系的动力体系智能制造体系的价值环智能制造体系的价值环智能制造体系的运转智能制造体系的运转 智能制造体系的概念智能制造体系的概念 智能制造体系是在新一代信息技术的基础上，以技术管理的深度融合的新思维为导向，以满足客户
23、个性化需求以及个性化量产为目的，由智能客户网络、智能智力网络、智能供应网络、智能生产网络、智能物流网络、智能服务网络六大价值网络有几集成一体的动态化、智能化、网络化的新一代制造工程系统。智能制造的未来蓝图：量子制造体系智能制造的未来蓝图：量子制造体系油气生产物联网系统油气生产物联网系统 油田的产品？油田的产品？油田的就是油气；油田的就是油气；粗放的油气生产就是生产尽可能多的油气；粗放的油气生产就是生产尽可能多的油气；科学的油气生产就是安全的、环保的、生产尽可能多的合格的油气。科学的油气生产就是安全的、环保的、生产尽可能多的合格的油气。科学的油气生产观科学的油气生产观 油气生产物联网系统就是应用
24、物联网技术，对油田生产单元进行全面覆盖，将生产数据、油气生产物联网系统就是应用物联网技术，对油田生产单元进行全面覆盖，将生产数据、设备状态信息、环境等信息进行全面感知，通过泛在网进行全面传输，通过统一软件平台设备状态信息、环境等信息进行全面感知，通过泛在网进行全面传输，通过统一软件平台对数据进行全面整合，实现工厂化闭环控制。达到全面支持油气生产的过程管理，全面提对数据进行全面整合，实现工厂化闭环控制。达到全面支持油气生产的过程管理，全面提升油气生产决策的及时性和准确性，全面降低运行成本和安全风险。升油气生产决策的及时性和准确性，全面降低运行成本和安全风险。科研规划生产现场自动控制站油井油井站油
25、井数据处理决策指挥协同工作无线传输中心数据库油气生产物联网的本质就是科学的油气生产观。油气生产物联网的本质就是科学的油气生产观。油气生产物联网系统的成功应用：油气生产物联网系统的成功应用：将从根本上提高油气的生产效率；将从根本上提高油气的生产效率；将从根本上降低油气的生产成本；将从根本上降低油气的生产成本；将从根本上提升油气的产品质量；将从根本上提升油气的产品质量；将从根本上保障油气的安全生产。将从根本上保障油气的安全生产。如何建设好油气生产物联网系统呢？如何建设好油气生产物联网系统呢？做好顶层规划做好顶层规划 做好顶层设计做好顶层设计 顶层规划和顶层设计是两个层面上的东西。顶层规划和顶层设计
26、是两个层面上的东西。顶层规划是哲学层面的，是战略性的、方向性的，顶层规划是哲学层面的，是战略性的、方向性的，系统论是顶层规划的指导思想；系统论是顶层规划的指导思想；顶层设计是工程哲学层面的，是战术性的、操作性的，顶层设计是工程哲学层面的，是战术性的、操作性的，系统工程论是顶层设计的指导思想。系统工程论是顶层设计的指导思想。系统论：系统论：所谓的系统论就是运用完整性、集中性、等级结构、终极性、逻辑同构等概念，研究适用于一切综合系统或子系统的模式、原则和规律，并力图对其结构和功能进行数学描述。系统强调整体与局部、局部与局部、整体与外部环境之间的有机联系，具有整体性、动态性和目的性三大基本特征。作为
27、一种指导思想，系统论要求把事物当作一个整体或系统来考察，符合马克思主义关于物质世界普遍联系的哲学原理。顶层规划需要规划的是什么呢？顶层规划需要规划的是什么呢？那就是：那就是：油气生产物联网系统建设的总体目标是：建立一套覆盖全部油气水井区、计量间、集油气生产物联网系统建设的总体目标是：建立一套覆盖全部油气水井区、计量间、集输站、联合站、处理厂、集输等生产数据自动采集的、规范的、统一的平台系统。输站、联合站、处理厂、集输等生产数据自动采集的、规范的、统一的平台系统。全面支持油气生产的过程管理，全面提高油气田生产决策的及时性和准确性，全面全面支持油气生产的过程管理，全面提高油气田生产决策的及时性和准
28、确性，全面降低运行成本和安全风险。降低运行成本和安全风险。统一组织管理统一规划设计统一组织管理统一规划设计统一标准规范统一平台开发统一标准规范统一平台开发 1 1建立数据自动采集系统建立数据自动采集系统（1 1）单井（包括抽油机井、电泵井、螺杆泵井、水井）电流、电压、油压、套压、载荷、位）单井（包括抽油机井、电泵井、螺杆泵井、水井）电流、电压、油压、套压、载荷、位移、红外等生产参数的采集；移、红外等生产参数的采集；（2 2）计量间总掺水温度、总掺水压力、单井回油温度、流量等生产参数的采集；）计量间总掺水温度、总掺水压力、单井回油温度、流量等生产参数的采集；（3 3）联合站、中转站、高产油井、油
29、区重要路口等视频监控的采集。）联合站、中转站、高产油井、油区重要路口等视频监控的采集。文件OPC ServerDDE Server人工录入PC、掌上设备的组件设备PLC、RUT、板卡、仪表开发接口APIWord文件Txt文件 2 2建立数据传输网络系统建立数据传输网络系统（1 1）有线接入：进行光缆网络延伸工作，在整个油田逐步实现油田公司）有线接入：进行光缆网络延伸工作，在整个油田逐步实现油田公司-采油厂采油厂-作业区作业区-采油队采油队-站所的全光化传输；站所的全光化传输；（2 2）无线传输：针对数量众多、分布零散的单井、计量间，采用无线传输方式解决生产数据采集）无线传输：针对数量众多、分布
30、零散的单井、计量间，采用无线传输方式解决生产数据采集以及视频信息的传输问题，逐步实现全油田的无线宽带网络覆盖。以及视频信息的传输问题，逐步实现全油田的无线宽带网络覆盖。3 3建立生产管理系统建立生产管理系统 （1 1）建立规范统一的报表模板，实现公司总部、油气田公司、采油（气）厂、作业区）建立规范统一的报表模板，实现公司总部、油气田公司、采油（气）厂、作业区规范报表的管理与应用；规范报表的管理与应用；（2 2）建立分类报表定制模式，适应生产过程中个性化报表，定制报表和数据统计分析应用）建立分类报表定制模式，适应生产过程中个性化报表，定制报表和数据统计分析应用的需要；的需要；（3 3）实现分类数
31、据和综合数据的实时查询；）实现分类数据和综合数据的实时查询；（4 4）实现图形信息、音像信息和数据信息的可视化展示；）实现图形信息、音像信息和数据信息的可视化展示；（5 5）实现工况预警；）实现工况预警；（6 6）建立数据接口规范，支持专业软件的数据应用）建立数据接口规范，支持专业软件的数据应用,实现与其他统建系统的数据共享。实现与其他统建系统的数据共享。原则：原则：管理流、业务流、数据流统一统一 物理物理事理事理人理人理机理机理网理网理对象对象客观物质世界、法规、规则组织、系统管理和做事的道理人、群体、关系、为人处事的道理虚拟世界网络世界焦点焦点是什么？功能分析怎样做？逻辑分析最好怎么做？实
32、践分析CPS 语义服联网原则原则诚实：追求真相协调：追求效率成效：讲人性、和谐模拟：虚实精确映射协同：语义协同所需知识所需知识自然科学管理科学、系统科学人文知识、行为科学信息技术人工智能与现代科学技术组织形式组织形式物联网事联网人联网=社会化网络机联网(平台)网际网=复杂网络因为XaaS（一切皆服务），所以，就形成了语义服务联网（SWoS）：李冠宇王权张彦国顶层设计顶层设计WSR+MN方法论方法论 W物+S事+R人+M机（计算机）+N网（网络）=顶层设计方法论 智能工厂的使命智能工厂的使命复杂系统的特质复杂系统的特质不可分、不可知智能化智能化两个矛盾：两个矛盾：不可分又要分的矛盾不可知又要知的
33、矛盾两个矛盾：两个矛盾：算法的封闭与开放的矛盾；已知的知识与未知的问题之间的矛盾UDCUDC特征：特征：不定性（Uncertainty）多样性（Diversity）复杂性（Complexity）AFC具有深度知识支持的灵捷（Agility）通过实验解析的聚焦（Focus）能够反馈互动自适应的收敛（Convergence）ACPCPS ACP是实现从UDC到AFC转化使命的基础方法。ACP是人工社会（Artificial Societies）+计算实验（Computational Experiments）+平行执行（Parallel Execution）的有机组合。ACP的核心就是利用数据把复杂
34、系统“虚”的和“软”的部分建立起来，通过可以定量实施的计算化、实时化，使之“硬化“，真正用于解决实际的问题。物事人机网方法论的基础：物事人机网方法论的基础：ACP+CPS CPS即CPSS则是支撑ACP方法的基础，也就是社会物理融合系统(Cyber-Physical-Social Systems,CPSS)，使虚实互动、闭环反馈、平行执行成为可能。三个平行世界：物理世界，心理世界和人工世界。如今，物联网、云计算、大数据来了，为开发第三世界提供的前提。平行世界运行包括：一个核心，平行的虚实互动理念；两个支撑，ACP方法和CPSS基础设施；三个主题，智能组织、智慧管理和社会智能。工厂与智能工厂属于
35、平行世界工厂与智能工厂属于平行世界 油气生产物联网系统，油气生产物联网系统，“怎样把油气生产物联网系统的顶层规划，逐步地变为成千上万怎样把油气生产物联网系统的顶层规划，逐步地变为成千上万个研制任务参加者的具体工作，以及怎样把这些工作最终综合成一个技术上合理、经济上合个研制任务参加者的具体工作，以及怎样把这些工作最终综合成一个技术上合理、经济上合算、研制周期短、能协调运转的实际系统，并使油气生产物联网系统成为它所从属的智能油算、研制周期短、能协调运转的实际系统，并使油气生产物联网系统成为它所从属的智能油田的有效组成部分田的有效组成部分”这样的问题，应该按照这样的问题，应该按照WSR+MNWSR+
36、MN方法论，做好顶层设计。方法论，做好顶层设计。顶层设计设计的是什么呢？顶层设计设计的是什么呢？那就是：那就是：SCADASCADA系统总体结构系统总体结构长庆油田采油三厂油房庄作业区长庆油田采油三厂油房庄作业区长庆油田采油三厂油房庄作业区长庆油田采油三厂油房庄作业区 油房庄作业区日产液量油房庄作业区日产液量42044204方，日产油量方，日产油量13201320吨，综合含水吨，综合含水66.7%66.7%，日注水量，日注水量51945194方。作业区方。作业区SCADASCADA采集的生产数据包括油井采集的生产数据包括油井570570口，有注水站口，有注水站8 8座；撬装注水站座；撬装注水站
37、2 2座，配水间座，配水间6767座，水源井座，水源井3333口，口，注水井注水井219219口，联合站口，联合站2 2座，接转站座，接转站1111座，增压站座，增压站1010座。座。SCADASCADA包括生产运行监控，产量监控，注水包括生产运行监控，产量监控，注水量实时监控，集输流程，注水流程，管网监控，通讯检测，电网监控，安全环保等子系统。量实时监控，集输流程，注水流程，管网监控，通讯检测，电网监控，安全环保等子系统。流程监控流程监控流程监控流程监控产液量分析产液量分析油井监控油井监控载荷信号载荷信号温度信号温度信号压力信号压力信号电压信号电压信号黑匣子黑匣子油井诊断油井诊断/数据库数据
38、库 声光警报声光警报采油维护人采油维护人员员含水变化含水变化 注汽信号注汽信号 掺油水信掺油水信号号量油量油 掺油掺水掺油掺水 注汽注汽 外输外输智能工厂智能工厂的总体目标：以工厂数据为中心，自动化控制、生产调度优化、资源计划管理三位融合的产品自动生产系统。智能工厂是能够全面感知的工厂智能工厂是能够自动操控的工厂智能工厂是能够优化决策的工厂特征：实时感控、全面联系、自动处理、辅助决策、分析优化 Invensys 11/17/2022Invensys proprietary&confidential110 智能工厂目标传统的智能工厂解决方案传统的智能工厂解决方案智能工厂的系统部署智能工厂的系统部
39、署智能工厂的四个层面智能工厂的四个层面智能工厂的三层架构智能工厂的三层架构 企业资源管理系统企业资源管理系统 ERP生产执行系统生产执行系统MES智能工厂的工单流转示意智能工厂的工单流转示意智能工厂示意智能工厂示意 改良的智能工厂解决方案改良的智能工厂解决方案 基础设施PCSMES改良的智能工厂架构ERP基于数据中心的智能平台智慧园区制造能力和管理水平未来的智能工厂解决方案未来的智能工厂解决方案 十五智能工厂智能工厂智能工厂的布局智能工厂的布局服务库服务库硬件无关硬件无关抽象服务抽象服务硬件相关硬件相关设备控制设备控制现场层现场层IPS Confidential英维思工厂生产运营英维思工厂生产
40、运营MES系统解决方案整体框架系统解决方案整体框架智能工厂整体框架智能工厂整体框架智能工厂设计四统一原则智能工厂设计四统一原则n统一组织n统一设计n统一标准n统一平台示意示意网络入口网页、移动网页、移动办公办公质量管理设备管理绩效管理PLCDCSDCSRTU工艺监控DCSLIMSERP系统操作管理计划调度图表图表报告报告业务模型架构建设通讯配置管理数据库ERP集成GIS系统CCTVn可视化环境可视化环境nAPP体系体系n专业应用接口专业应用接口 基于数据中心的智能平台基于数据中心的智能平台基于数据中心的智能平台基于数据中心的智能平台 基于数据中心的智能基础平台！基于数据中心的智能基础平台！能源
41、管理HSE应急指挥物料管理126126调度与生产任务调度与生产任务（APS）设备状态设备状态质量质量管控管控物料准时配送物料准时配送（RFID）产品及时发运产品及时发运（RFID）全局生产管控全局生产管控生产防错系统（生产防错系统（RFID）作业指导作业指导（数据分（数据分析）析）生产统计生产统计生产执行（工业机生产执行（工业机器人）器人）车间设计模型127产品产品生命生命周期周期管理管理车间车间现场现场智能智能化化基于数据中心的智能平台在线下订单查询订单进度在线获取订单处理供应业务监控生产状态处理生产任务 智能平台中的APP体系128智能平台MES系统ERP系统物料需求计划供应链高级排程派工
42、报工产品数据项目管理质量管理OA系统APP功能模块-生产管理系统129存储的配方可重复使用原材料库存量为 5 天机器稼动率：92%批次 ID：4531980产线运转节拍正常炉温：350 F今天消耗的能源为 1100 kWhAPP功能模块-采集（感知）系统130系统导出 BOM清单打印 拣配单计划员从系统导出BOM清单,打印出拣配单.二次分区取料物料小车将物料精准配送至各工位.AGV配送员拣料完成将拣配单扫入DPS，发送给物料小车APP功能模块-智能配送系统131131 功能范围及呈现方式工作流程APP功能模块-异常报警系统132APP功能模块-可视化系统示意示意支持各种动态化支持各种动态化/图
43、形化终端展现图形化终端展现支持多种支持多种Web方式的展现方式的展现支持多种支持多种KPI分析方式及组态展现分析方式及组态展现支持中心式监控墙展现支持中心式监控墙展现134感知数据感知数据回馈控制回馈控制持续优化持续优化 专家支持专家支持通过安全的数据传输及可视化面板提升生产过程的透明度提升生产效率，减少意外发生执行优化项目，合理化资源使用随时获取实时数据随时获取实时数据分析数据，回馈给生产管理分析数据，回馈给生产管理系统系统数据挖掘：识别可优化的生产数据挖掘：识别可优化的生产环节环节APP功能模块-大数据分析及决策系统135APP功能模块-移动办公系统136APP功能模块-SCMCRM链接系
44、统 Invensys 11/17/2022Invensys proprietary&confidential137DCSProfibus,HART,Foundation Fieldbus,操作员操作员Industrial Application Server NodeOPC Server调度员调度员厂长厂长Industrial Application Server Node实时数实时数据库据库车间主任车间主任 PumpReactor1.Valve.PV工程师站工程师站智能平台智能平台ValvePumpPlant.Efficiency.PVMachine.RunningTime关系库 智能平台工
45、作示意 未来制造业未来制造业BusinessCustomersFINERPEAMEquipment&AutomationHRWMST&ASuppliersLean/CITMSHMIMISched产品产品 Productionetc.CAMQualityDesignMPMCRMCAD运行设施运行设施 Operations Infrastructure企业设施企业设施 Enterprise InfrastructureSCMSupportMES供应侧供应侧客户侧客户侧企业侧企业侧支持支持设计设计工业软件定义制造业工业软件定义制造业大数据驱动制造业向服务业转型大数据驱动制造业向服务业转型制造业大数据制造业大数据产品数据运营数据制造业大数据制造业大数据AB外部数据D价值链数据C网络信息安全同样影响工厂网络信息安全同样影响工厂制造业将成为信息产业的一部分制造业将成为信息产业的一部分制造业产品将被视为电子产品或者网络产品制造业产品将被视为电子产品或者网络产品制造业也将成为信息产业的一部分制造业也将成为信息产业的一部分谢谢观赏！谢谢观赏！张彦国
