圖1 IBM全球信息技術(shù)服務(wù)部資深系統(tǒng)架構(gòu)師朱江華
一、變革時期企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)
智慧工廠是數(shù)字化工廠、信息化工廠發(fā)展到一定階段所提出的理念,智慧工廠的產(chǎn)生來自于幾方面的壓力。
第一個方面:新的IT技術(shù)與應(yīng)用為智慧的成長帶了機(jī)遇。
2008年IBM提出了智慧地球,近年來企業(yè)的智慧技術(shù)也得到了發(fā)展,比如說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能技術(shù)、智慧信息等的應(yīng)用,這些新技術(shù)為驅(qū)動智慧工廠的成長提供了契機(jī)。
第二個方面:外來的因素,企業(yè)未來發(fā)展面臨著很多壓力和挑戰(zhàn),這些壓力和挑戰(zhàn)既來自于市場,也來自外部因素如變革和創(chuàng)新的責(zé)任,持續(xù)的成本壓力,以及IT需求的不斷增長。
IBM在2012年做過這樣一個調(diào)查,即“您在未來3-5年中將會通過哪種富有遠(yuǎn)見的計劃來提高競爭力?”,中國和其他國家一些CIO在回答這個問題時,答案排在前5位的分別是商業(yè)智能和分析、業(yè)務(wù)流程的管理、移動解決方案、云計算、虛擬化。這一調(diào)查預(yù)示在智慧工廠的實(shí)踐當(dāng)中,企業(yè)可能更注重數(shù)據(jù)的應(yīng)用、數(shù)據(jù)的挖掘和分析。因此,這幾點(diǎn)也是IBM未來提供智慧工廠解決方案重點(diǎn)關(guān)注的方面。
圖2 IBM對未來工廠的愿景
二、智慧工廠的IT戰(zhàn)略
作為傳統(tǒng)的IT服務(wù)商,IBM從四個方面來幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧工廠。首先是生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)字化,IBM認(rèn)為智慧工廠如果離開了生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)字化,基本上談不上智慧化。第二是IT基礎(chǔ)架構(gòu)的動態(tài)化,主要是指隨著企業(yè)的不斷發(fā)展,IT應(yīng)用、業(yè)務(wù)的不斷增加,IT整個架構(gòu)會不斷的優(yōu)化、調(diào)整,以適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展。第三是IT治理的完善化。第四是商業(yè)運(yùn)營的精細(xì)化。
1、生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)字化:智慧工廠首先需要建立在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)之上
生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)字化包括:生產(chǎn)控制數(shù)字化、生產(chǎn)裝備數(shù)字化、運(yùn)營決策數(shù)字化、設(shè)計研發(fā)數(shù)字化、物流產(chǎn)品數(shù)字化、辦公管理數(shù)字化。
數(shù)字化工廠最核心的應(yīng)用是數(shù)字化采集,即生產(chǎn)過程如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。針對生產(chǎn)過程,主要做三個方面,一是數(shù)據(jù)采集,主要是通過設(shè)備接口進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)整合,實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程,并能對異常情況進(jìn)行報警。二是優(yōu)化監(jiān)控,對設(shè)備監(jiān)控,對能源管控,對HSE監(jiān)控,同時對這些技術(shù)進(jìn)行發(fā)布以及工藝分析。三是優(yōu)化管理,包括對整個生產(chǎn)過程、設(shè)備的效率、質(zhì)量進(jìn)行管理,并能進(jìn)行生產(chǎn)分析。
2、IT基礎(chǔ)架構(gòu)動態(tài)化:快速部署 彈性伸縮
IT基礎(chǔ)架構(gòu)動態(tài)化很重要一點(diǎn)是離不開云計算的。如何更好地運(yùn)用云計算技術(shù),實(shí)現(xiàn)云計算服務(wù)與IT技術(shù)的整合,為企業(yè)服務(wù),是IBM未來要重點(diǎn)考慮的方向之一。針對這個問題,IBM認(rèn)為可以通過以下四個步驟實(shí)現(xiàn):一是集中化;二是虛擬化;三是標(biāo)準(zhǔn)化;四是動態(tài)化。
圖3 IT基礎(chǔ)架構(gòu)動態(tài)化四個步驟
IBM通過多年的實(shí)踐得到這樣的數(shù)據(jù),基本上每隔五年,企業(yè)的IT服務(wù)器就會翻倍。因?yàn)椋S著企業(yè)業(yè)務(wù)的增加,計算資源在不斷減少。以前企業(yè)在做機(jī)房新建項(xiàng)目的時,需要進(jìn)行長時間的統(tǒng)籌規(guī)劃和梳理。通常要考慮機(jī)房如何來建設(shè)?存儲如何來設(shè)計?并且還要考慮是做五年的整體規(guī)劃還是十年還是十五年,以及如何來落地的問題。而在云計算時代,還需要考慮哪些系統(tǒng)、哪些應(yīng)用可以應(yīng)用云計算技術(shù)。
針對以上問題,IBM推出了模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案,該解決方案采用模塊化的理念,能夠幫助企業(yè)做十五年甚至二十年的機(jī)房建設(shè)規(guī)劃,且實(shí)際的投入是可以分期分階段去完成。解決方案包括SMDC可擴(kuò)展模塊化數(shù)據(jù)中心、EMDC企業(yè)級模化數(shù)據(jù)中心、PMDC集裝箱式數(shù)據(jù)中心、HDZ高密度分區(qū)。SMDC可擴(kuò)展模塊化數(shù)據(jù)中心比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)省20%,EMDC企業(yè)級模化數(shù)據(jù)中心能幫助企業(yè)延遲40-50%的固定資產(chǎn)和運(yùn)維費(fèi)用的支出,PMDC集裝箱式數(shù)據(jù)中心是全功能的、高防火性的全天候移動式數(shù)據(jù)中心,HDZ高密度分區(qū)比數(shù)據(jù)中心全部改建要節(jié)省35%的成本。
如下圖即分析了IBM模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案如何幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的橫向縱向發(fā)展。企業(yè)可根據(jù)實(shí)際需要分期分批投入數(shù)據(jù)中心的建設(shè),同時服務(wù)器的應(yīng)用也可以按照這種模式完成增長。
圖4 IBM模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案
IBM有十六個數(shù)據(jù)中心分析工具,可以幫助企業(yè)消除規(guī)劃的障礙,包括建立中間件策略和設(shè)計,服務(wù)器優(yōu)化,數(shù)據(jù)中心運(yùn)維和管理等。
圖5 IBM十六個數(shù)據(jù)中心分析工具
3、IT治理完善化:使IT戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)戰(zhàn)略保持同步
IT治理是高級管理層的責(zé)任,它包括領(lǐng)導(dǎo)能力、組織結(jié)構(gòu)和流程,以確保組織的IT能支持和增強(qiáng)組織的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和目標(biāo)。有效的IT治理有助于確保IT對業(yè)務(wù)目標(biāo)的支持,使IT投資達(dá)到最優(yōu),同時能恰當(dāng)?shù)毓芾鞩T相關(guān)領(lǐng)域風(fēng)險和機(jī)遇。通過戰(zhàn)略融合、價值交付、資源管理、風(fēng)險管理、績效測評等IT戰(zhàn)略方法,能夠判斷整個IT的戰(zhàn)略是否與企業(yè)的業(yè)務(wù)保持同步。
*戰(zhàn)略融合:關(guān)注于確保業(yè)務(wù)計劃和IT計劃的聯(lián)系;規(guī)定、保證和驗(yàn)證IT價值建議;使IT運(yùn)營與企業(yè)運(yùn)營一致。
*價值交付:在整個交付周期內(nèi)實(shí)施價值建議,確保IT實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的戰(zhàn)略收益,集中關(guān)注成本的優(yōu)化,提供IT的固有價值。
*資源管理:對IT資源(應(yīng)用系統(tǒng)、信息、基礎(chǔ)設(shè)施和人員)的優(yōu)化投資并適當(dāng)管理,關(guān)鍵問題在于知識和基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化。
*風(fēng)險管理:要求企業(yè)的高層管理者具備良好的風(fēng)險意識,清晰了解企業(yè)對風(fēng)險的承擔(dān)偏好,了解合規(guī)性要求,企業(yè)所面臨的顯著風(fēng)險的透明化,并將風(fēng)險管理的職責(zé)嵌入組織之中。
*績效評測:追蹤并監(jiān)控戰(zhàn)略實(shí)施、項(xiàng)目終結(jié)、資源使用、流程績效、服務(wù)支付以及諸如平衡記分卡的使用,平衡記分卡將戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為措施,這些措施可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)財務(wù)管理方面無法測量的目標(biāo)。
4、商業(yè)運(yùn)營精細(xì)化:推動企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理,實(shí)現(xiàn)企業(yè)向管理要效益的轉(zhuǎn)變!
受國際及國內(nèi)市場因素的影響,制造業(yè)外面訂單減少,越來越多的高績效制造企業(yè)開始關(guān)注BI商務(wù)智能,以其促進(jìn)成本的降低、產(chǎn)業(yè)的升級、加強(qiáng)品牌建設(shè),以期實(shí)現(xiàn):
*降低運(yùn)營成本,提升成本控制能力,為企業(yè)度過難關(guān)提供幫助;
*正確評估新產(chǎn)品,新領(lǐng)域的營收情況,為企業(yè)轉(zhuǎn)型提供科學(xué)依據(jù);
*實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定價合理化,通過盈虧平衡點(diǎn)合理定價;
*監(jiān)控產(chǎn)品供應(yīng)鏈全流程,減少供應(yīng)鏈過程的無謂浪費(fèi);
*降低由于決策偏誤給企業(yè)帶來的庫存壓力,并且減低企業(yè)由于缺貨可能產(chǎn)生的損失;
*為決策者提供一個掌控企業(yè)真實(shí)全貌的信息化平臺。
以上都是制造業(yè)運(yùn)營重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容,IBM也提供了專業(yè)的制造業(yè)運(yùn)營分析方案,主要包括:
KPI主題分析:包含銷售收入、毛利率、三項(xiàng)費(fèi)用率、稅前利潤、凈利潤、期末存貨、期末應(yīng)收賬款……;
銷售主題分析:產(chǎn)品ABC分析、產(chǎn)品銷售排行榜、暢銷、滯銷產(chǎn)品分析、促銷分析和利潤貢獻(xiàn)分析……;
供應(yīng)鏈主題分析:物料庫存、物料周轉(zhuǎn)率、呆滯物料、物料進(jìn)出庫、物料占用庫資金、短缺和超儲物料……;
HR主題分析:人員結(jié)構(gòu)分析、人工成本效益分析、用工總量分析、人工成本構(gòu)成……。
商業(yè)智能可以將過去深藏在各個應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)挖掘出來,并以透明的方式實(shí)時反饋到各個決策和管理環(huán)節(jié),從而使企業(yè)的戰(zhàn)略執(zhí)行得到有效的控制。
IBM認(rèn)為商業(yè)智能管理思想主要體現(xiàn)在四個方面即透明、精確、及時和可預(yù)測。透明是通過各種技術(shù)手段,使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)充分的了解,例如透明工廠、可視化工廠技術(shù)。有了透明化的工廠,企業(yè)還需要一個精確的數(shù)據(jù),避免因錯誤的數(shù)據(jù)給企業(yè)帶來不可估量的損失。及時性即企業(yè)希望得到及時的數(shù)據(jù),及時的反饋,通過這些及時的數(shù)據(jù)和反饋,能夠?qū)ξ磥淼囊恍Q策達(dá)到可預(yù)測的效果。
三、智慧工廠的具體實(shí)踐
案例1 :某煤機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)園通過IBM E-Factory解決方案快速提升裝備工業(yè)化信息水平
某煤礦機(jī)械公司為了滿足公司發(fā)展的需要,決定開展信息化、智能化建設(shè)。IBM從六個方面即產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化、裝備數(shù)字化、管理數(shù)字化、生產(chǎn)數(shù)字化、研發(fā)數(shù)字化、決策數(shù)字化的角度的去幫助該煤機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)園實(shí)現(xiàn)信息化智能化的落地,包括建立了十大系統(tǒng):網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及綜合布線、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)、安防及門禁一卡通系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、信息發(fā)布及會議系統(tǒng)、辦公自動化、管理信息化、產(chǎn)品數(shù)字化、裝備數(shù)字化、設(shè)計數(shù)字化。
通過這十大系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)整個企業(yè)的集成、共享、協(xié)同轉(zhuǎn)變,最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體數(shù)字化。同時,將整個裝備產(chǎn)業(yè)園的系統(tǒng)整合到大屏系統(tǒng)ECC上,實(shí)現(xiàn)了將物理環(huán)境的建設(shè)與人員、流程、技術(shù)的整合,充分發(fā)揮ECC作為生產(chǎn)運(yùn)行的“大腦”和眼睛的作用。通過ECC,領(lǐng)導(dǎo)能夠了解整個工廠的運(yùn)行情況,從而快速作出決策。
圖6 ECC大屏
此外,IBM還給該產(chǎn)業(yè)園做了一定的業(yè)務(wù)優(yōu)化,例如由于裝備產(chǎn)業(yè)園各車間是相對獨(dú)立的,因此按原來的模式是給每一個車間配備3-5個維修工人,但大部分的時間這些維修工人是清閑的。因此,通過整合改變他們原有的維修模式,通過總控的方式,建立一個檢修組,這樣既減少了人員投入,也提高了工作效率。
案例2:一體化智慧工廠—某煉化企業(yè)
在這個項(xiàng)目中,客戶需求為:
1、信息化技術(shù)平臺:為廠區(qū)生產(chǎn)、經(jīng)營業(yè)務(wù)提供全面支撐的先進(jìn)、安全、可靠的信息技術(shù)平臺,將物理環(huán)境的建設(shè)與人員、流程、技術(shù)整合在一起,能集生產(chǎn)經(jīng)營調(diào)度,應(yīng)急管理,集中監(jiān)控,分析決策,事件管理為一體。
2、系統(tǒng)把TCP/IP作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),充分利用IP技術(shù)把弱電功能子系統(tǒng)的控制器從傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)統(tǒng)一到IP平臺上。
3、利用RFID和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行資產(chǎn)監(jiān)控管理,利用無線覆蓋和移動應(yīng)用技術(shù)更方便靈活地管理整個系統(tǒng)利用各種先進(jìn)技術(shù)加強(qiáng)安全生產(chǎn)、安全監(jiān)控、應(yīng)急處置能力。
4、需要總承包,承擔(dān)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房、綜合布線、門禁一卡通、監(jiān)控系統(tǒng)、語音電話、火災(zāi)報警系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、總控中心等、十個系統(tǒng)。
在這個項(xiàng)目當(dāng)中IBM采用了基于RFID/GPS技術(shù)的安保與資產(chǎn)管理,幫助該煉化企業(yè)實(shí)現(xiàn)了:
*自動驗(yàn)證、定位和記錄內(nèi)部員工、合作伙伴、訪客在危險區(qū)域的進(jìn)出活動;
*通過發(fā)現(xiàn)、定位員工位置來強(qiáng)化在突發(fā)事件時的安全設(shè)施的覆蓋范圍;
*檢測未授權(quán)訪問安全區(qū)域的行業(yè);
*提高對高價值和重要資產(chǎn)的定位能力,保護(hù)資產(chǎn);
*與安保系統(tǒng)、IT系統(tǒng)等進(jìn)行深度集成;
*當(dāng)工作人員進(jìn)入工作區(qū)域,行蹤管理系統(tǒng)會自動跟蹤記錄人員的進(jìn)出區(qū)域和時間,如果不符合預(yù)訂的路線,系統(tǒng)會自動報警和記錄整個行程路徑;
*通過與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動可循環(huán)人員移動軌跡回放監(jiān)控圖像;
*通過與智能照明的聯(lián)動可以實(shí)現(xiàn)照明的開關(guān);
*通過與信息發(fā)布系統(tǒng)的聯(lián)動可以在人員活動場所發(fā)布與人員身份/工作有關(guān)的信息。
案例3:能源優(yōu)化及管理—國內(nèi)某紡織生產(chǎn)企業(yè)
這家客戶面臨的挑戰(zhàn)主要有:電費(fèi)逐年上調(diào),運(yùn)營成本不斷增加;雖具備節(jié)能意識,但缺乏有效手段;客戶已投資節(jié)能設(shè)備,但因系統(tǒng)整合效果不佳,節(jié)能系統(tǒng)無法動態(tài)調(diào)節(jié);政府對企業(yè)節(jié)能降耗的指標(biāo)壓力。
針對客戶存在的這些問題,IBM通過前期的數(shù)據(jù)收集,制定和完善提高能源節(jié)約的措施,實(shí)施,最后驗(yàn)證等幾個步驟,對其做了全流程的能源優(yōu)化。能源節(jié)約措施包括整合節(jié)能技術(shù)與觀念,為客戶尋求能源使用KPI;提高Facility系統(tǒng)的能源使用效率,為客戶創(chuàng)造最大效益;結(jié)合IT、云技術(shù)提高節(jié)能系統(tǒng)之動態(tài)調(diào)節(jié)功能;采用完整且領(lǐng)先的能源管理工具體Tivoli及設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的Maximo ,并利用公有云平臺,降低系統(tǒng)建設(shè)難度和系統(tǒng)整合風(fēng)險。
節(jié)能效果:
1、冷凍水主機(jī)調(diào)整,能耗降低成15%,年度節(jié)省費(fèi)用120萬元。
2、冷卻水按照環(huán)境溫濕度進(jìn)行最佳化控制,年度節(jié)省費(fèi)用50萬元。
3、水泵系統(tǒng)最佳化控制,能耗降低42%。
4、電力功率得以改善,年度節(jié)省費(fèi)用10萬元。
案例4:無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用——新疆?dāng)?shù)字化物探項(xiàng)目
IBM有相應(yīng)的無線物聯(lián)網(wǎng)解決方案,可提供高帶寬數(shù)據(jù)網(wǎng),具有遠(yuǎn)距離、高靈敏度、高帶寬、低成本、長距離和靈活組網(wǎng)等特性。功能主要有:配網(wǎng)調(diào)度一體化指揮通訊、智能巡檢系統(tǒng)(視頻、語音和數(shù)據(jù)通信)、移動營收(移動收費(fèi)車)、應(yīng)急通信、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入。
目前,具體運(yùn)用在中國石油新疆?dāng)?shù)字化的物探項(xiàng)目,該無線互聯(lián)網(wǎng)平臺主要協(xié)助其完成了重要資產(chǎn)的安全監(jiān)控(包括視頻監(jiān)控)、實(shí)時任務(wù)調(diào)度(包括語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))、遠(yuǎn)程物探作業(yè)監(jiān)控(包括視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))。通過這個項(xiàng)目充風(fēng)驗(yàn)證了IBM無線物聯(lián)網(wǎng)平臺具備如下優(yōu)點(diǎn):
覆蓋范圍廣:單基站能提供800平方公里的覆蓋;
性能優(yōu)越:30公里保持最高的頻譜利用率;
吞吐量高:達(dá)到目前數(shù)傳電臺的100倍吞吐量,但最終端功率僅為數(shù)傳電臺的1/25;
抗噪性好:可與大型地震設(shè)備工存,無丟包。
案例5:電子設(shè)計自動化云—某集成電路設(shè)計有限公司
該案例主要是針對該集成電路設(shè)計公司IC設(shè)計人員在仿真、性能、安全、以及協(xié)作等R&D工作環(huán)境方面面臨著復(fù)雜的挑戰(zhàn),IBM為其引入了IBM自2009年于IBM德克薩斯州奧斯丁市創(chuàng)新設(shè)計中心起用于內(nèi)部P系統(tǒng)蕊片設(shè)計開發(fā)的電子設(shè)計云最佳實(shí)踐與參考架構(gòu)。該公司利用這一參考架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了包含端到端的智慧桌面云(Smart Desktop Cloud)與IT基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)格資源池(Grid Comuting Farm),提高了研發(fā)效率,降低了研發(fā)成本,加強(qiáng)信息安全管理。
案例6:商業(yè)智能分析管理—某電子器件制造廠家
這家電子器件制造廠家面臨著:原材料成本持續(xù)上升,造成運(yùn)營銷售壓力增大;部分供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)脫節(jié),造成原材料庫存不合理;公司決策層對各業(yè)務(wù)層面的信息難以全面掌握,經(jīng)常造成決策性失誤。IBM通過商業(yè)智能分析管理解決方案,推動企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。通過實(shí)際KPI儀表盤,能夠很便利的知道企業(yè)實(shí)際情況,并對營銷、庫存進(jìn)行分析。
以上是IBM在智慧工廠的一些具體的實(shí)踐,總的來說,智慧工廠建設(shè)已經(jīng)成為促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新的巨大動力和發(fā)展來源,它具有整體性、前瞻性和先進(jìn)性,需要企業(yè)分階段進(jìn)行實(shí)施。我相信具有遠(yuǎn)見的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者將充分利用外部資源,與第三方合作伙伴建立戰(zhàn)略合作關(guān)系以迎接新的挑戰(zhàn)。
本文根據(jù)IBM全球信息技術(shù)服務(wù)部資深系統(tǒng)架構(gòu)師朱江華在“2014中國工業(yè)與信息化融合發(fā)展高峰論壇”上的演講整理而成,已經(jīng)本人確認(rèn)。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題:智慧工廠——架構(gòu)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展新格局
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