隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”等概念深入人心，制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展已是大勢所趨，也是制造業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)浪潮中生存革新的必然選擇。
所謂工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型是指在工業(yè)領(lǐng)域中采用人工智能、知識工程、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論、大系統(tǒng)理論等，使工業(yè)制造系統(tǒng)具有人的某些智能，能替代或擴展人的腦力勞動，并實現(xiàn)腦力勞動自動化；并集信息技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、機器人技術(shù)和專家系統(tǒng)等技術(shù)群集于一體，實現(xiàn)一體化或綜合化，以提升企業(yè)的運行效率和獲得競爭優(yōu)勢。
工業(yè)4.0、智能制造等，面對客戶需求的變化，企業(yè)如何適應(yīng)和跟上這一快速的變化，如何更好地滿足客戶需求，這是數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要解決的核心問題。在過去，消費者追求的更多是高性價比、產(chǎn)品功能豐富、耐用性高等功能訴求；而今天，年輕的消費者不僅僅關(guān)注功能訴求，而且關(guān)注內(nèi)容、服務(wù)、參與度、社交體驗、分享與交流等體驗訴求。消費者的需求已變化，企業(yè)的供給必須跟上消費者需求的變化。
伴隨著工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，商業(yè)系統(tǒng)的需求、生產(chǎn)流程、業(yè)務(wù)邏輯的復(fù)雜性逐漸增加，對信息系統(tǒng)的響應(yīng)要求也越來越高。面對商業(yè)和制造系統(tǒng)復(fù)雜性的持續(xù)增加，基于傳統(tǒng)IT架構(gòu)的解決方案越來越難以適應(yīng)日益復(fù)雜的制造系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基于云架構(gòu)實現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和解決方案的云化遷移，使大量數(shù)據(jù)、模型、決策信息平臺化匯聚、在線化調(diào)用，系統(tǒng)之間實現(xiàn)互聯(lián)互通操作，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能重用、快速迭代、敏捷開發(fā)、按需交付。伴隨著制造系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過對原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊的組合編排、部署實現(xiàn)快速上線，系統(tǒng)響應(yīng)能力達到指數(shù)增長。
面對數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型大變革，企業(yè)該如何轉(zhuǎn)型？企業(yè)需要實現(xiàn)三個轉(zhuǎn)變： 一是以確定性應(yīng)對不確定性，面對需求的不確定性，企業(yè)需要以數(shù)據(jù)+算法的策略應(yīng)對不確定性；二是以增量革命構(gòu)建新型能力，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型就是要把軟件、設(shè)備、流程優(yōu)化、管理變革最終轉(zhuǎn)化為企業(yè)的新型能力；三是從產(chǎn)品制造商到客戶運營商的轉(zhuǎn)變，制造企業(yè)應(yīng)成為一個工業(yè)產(chǎn)品提供者，通過產(chǎn)品與客戶建立一種“強關(guān)系”，能成為24h在線，了解、預(yù)測、滿足客戶需求的“客戶運營商”。
企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型時代已經(jīng)到來。
本書主要特點是： ① 針對信息化轉(zhuǎn)型的新階段——智能化轉(zhuǎn)型特點的要求，提出了智能化轉(zhuǎn)型方法論；② 梳理了信息化轉(zhuǎn)型所涉及的方法和技術(shù)；③ 分領(lǐng)域分析了智能制造成熟度模型及相關(guān)案例。
本書由孔繁榮、鄭樹泉擔(dān)任主編；黃燕、徐侃、李索遠(yuǎn)、王倩、武智霞、宋光照等參與了部分章節(jié)的編寫工作。
感謝上海計算機軟件技術(shù)開發(fā)中心、上海嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心多年來的研究和應(yīng)用實踐為本書的寫作積累了大量的素材和案例。本書的撰寫得到了國家重點研發(fā)計劃“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”重點專項《智能工廠彈性服務(wù)管控平臺通用架構(gòu)及開發(fā)工具》項目的支持。該項目提出了“智能工廠管控平臺彈性基礎(chǔ)架構(gòu)”，我們基于該架構(gòu)的模型已面向航空、電子信息、先進制造等行業(yè)開展了企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的應(yīng)用實踐。
同時，本書也得到了中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院及工業(yè)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究小組、中國信息通信研究院及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟相關(guān)會員、工業(yè)智能服務(wù)聯(lián)盟會員企業(yè)、工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和專家的支持，他們?yōu)楸緯膶懽魈峁┝瞬簧俳ㄗh和案例材料，在此一并表示感謝。
智能制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型是個不斷改進和演化的過程，企業(yè)需要通過不斷實踐來積累經(jīng)驗和不斷推進工作，本書只能起到一個拋磚引玉的作用。歡迎讀者對本書不足之處批評指正，希望分享體會和經(jīng)驗，共同推進智能制造的轉(zhuǎn)型升級。
孔繁榮于上海
2020年5月
第1篇戰(zhàn)略與方法1
第1章智能制造與創(chuàng)新模式/3
1.1智能制造市場背景/3
1.2智能制造概念及關(guān)鍵技術(shù)/6
1.3智能制造創(chuàng)新模式/9
1.3.1智能互聯(lián)產(chǎn)品/9
1.3.2智能化生產(chǎn)/10
1.3.3網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同/13
1.3.4服務(wù)化延伸/16
1.3.5大規(guī)模個性化定制/18
1.4“燈塔工廠”的啟示/23
1.4.1應(yīng)用場景/23
1.4.2績效改善/25
1.4.3變革管理/27
參考文獻/29
第2章智能化轉(zhuǎn)型方法/31
2.1智能化轉(zhuǎn)型的本質(zhì)/31
2.1.1適應(yīng)競爭環(huán)境的快速變化/31
2.1.2工具革命/32
2.1.3體系重構(gòu)/34
2.2智能化轉(zhuǎn)型方法論/34
2.2.1戰(zhàn)略與價值/35
2.2.2三項集成/36
2.2.3關(guān)鍵行動/38
2.3兩化融合管理體系/46
2.3.1概念和原則/46
2.3.2管理體系框架/48
2.3.3評估內(nèi)容/49
2.3.4評估框架/50
2.3.5評估指標(biāo)體系/53
2.4智能制造能力成熟度模型/54
2.4.1成熟度模型起源/54
2.4.2模型框架及等級/55
2.4.3模型價值及評估過程/57
參考文獻/58
第3章工業(yè)數(shù)據(jù)管理與治理/59
3.1數(shù)據(jù)管理框架/59
3.1.1數(shù)據(jù)管理的主要內(nèi)容/60
3.1.2數(shù)據(jù)管理實施要點/62
3.2工業(yè)數(shù)據(jù)治理框架/64
3.2.1工業(yè)數(shù)據(jù)治理原則/65
3.2.2工業(yè)數(shù)據(jù)治理范圍/65
3.2.3工業(yè)數(shù)據(jù)治理的實施與評估/68
3.3數(shù)據(jù)質(zhì)量/72
3.3.1數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念及度量/72
3.3.2數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素/73
3.3.3數(shù)據(jù)質(zhì)量管理參考架構(gòu)/74
3.3.4數(shù)據(jù)質(zhì)量項目實施方法/75
3.4工業(yè)數(shù)據(jù)的CRISPDM方法論/79
3.4.1CRISPDM方法論的概念/79
3.4.2CRISPDM 模型的工業(yè)領(lǐng)域落地難點/79
3.4.3工業(yè)數(shù)據(jù)分析過程中使用 CRISPDM/80
參考文獻/82
第4章工業(yè)信息安全/83
4.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架/83
4.1.1傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全框架/83
4.1.2典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架/86
4.1.3相關(guān)框架共性分析及經(jīng)驗借鑒/88
4.1.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架設(shè)計/88
4.2工業(yè)信息安全技術(shù)與措施/93
4.2.1設(shè)備安全/93
4.2.2控制安全/94
4.2.3網(wǎng)絡(luò)安全/95
4.2.4應(yīng)用安全/97
4.2.5數(shù)據(jù)安全/99
4.2.6監(jiān)測感知/100
4.2.7處置恢復(fù)/101
4.3人工智能數(shù)據(jù)安全/103
4.3.1人工智能數(shù)據(jù)安全內(nèi)涵與架構(gòu)/103
4.3.2人工智能數(shù)據(jù)安全風(fēng)險/105
4.3.3人工智能數(shù)據(jù)安全應(yīng)用/108
4.4工業(yè)信息安全等級保護測評/111
4.4.1與工業(yè)安全相關(guān)的等級保護內(nèi)容/111
4.4.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全分類分級/112
參考文獻/114
第2篇技術(shù)與平臺115
第5章數(shù)字孿生/117
5.1數(shù)字孿生及相關(guān)概念/118
5.1.1概念模型/118
5.1.2數(shù)字紐帶/118
5.1.3數(shù)字孿生與信息物理系統(tǒng)/119
5.2數(shù)字孿生模型/121
5.2.1數(shù)字孿生五維模型/121
5.2.2數(shù)字孿生驅(qū)動的應(yīng)用準(zhǔn)則/122
5.3數(shù)字孿生工業(yè)應(yīng)用/123
5.3.1數(shù)字孿生車間/123
5.3.2數(shù)字孿生車間在產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用/125
5.4數(shù)字孿生城市應(yīng)用/130
5.4.1數(shù)字孿生城市的內(nèi)涵及特征/130
5.4.2數(shù)字孿生城市總體架構(gòu)及運行機理/131
5.4.3數(shù)字孿生城市應(yīng)用方向/132
參考文獻/140
第6章5G與工業(yè)應(yīng)用/141
6.15G發(fā)展背景/142
6.1.1移動通信技術(shù)發(fā)展史/142
6.1.2國外5G發(fā)展/143
6.1.3中國5G發(fā)展/144
6.25G應(yīng)用場景及技術(shù)/145
6.2.15G三大應(yīng)用場景/145
6.2.25G核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)/147
6.35G的工業(yè)應(yīng)用場景/152
6.3.15G+機器視覺/152
6.3.25G+遠(yuǎn)程現(xiàn)場/153
6.3.35G+遠(yuǎn)程控制/154
6.45G工業(yè)應(yīng)用案例/154
6.4.15G+智能工廠/154
6.4.25G+智能電網(wǎng)/155
6.4.35G+家電制造/156
6.4.45G+倉儲物流/157
參考文獻/158
第7章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與中臺技術(shù)/159
7.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念及架構(gòu)模型/159
7.2國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/162
7.2.1GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/162
7.2.2IIC工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/164
7.2.3中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/164
7.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺/165
7.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展歷程/165
7.3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能層次/166
7.3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺價值/168
7.3.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用分布/169
7.3.5垂直行業(yè)應(yīng)用/174
7.4中臺技術(shù)/178
7.4.1中臺概念起源/178
7.4.2數(shù)據(jù)中臺的功能定位/180
參考文獻/181
第8章工業(yè)智能與邊緣計算/182
8.1工業(yè)智能發(fā)展背景與關(guān)鍵技術(shù)/183
8.1.1工業(yè)智能發(fā)展背景/183
8.1.2工業(yè)智能關(guān)鍵技術(shù)/184
8.2工業(yè)數(shù)字化智能化關(guān)系/187
8.2.1智能化與工業(yè)大數(shù)據(jù)/187
8.2.2從人工智能到工業(yè)智能/188
8.3工業(yè)智能化發(fā)展層次與應(yīng)用/189
8.3.1工業(yè)智能化五個發(fā)展層次/189
8.3.2工業(yè)智能的典型應(yīng)用/190
8.4邊緣計算架構(gòu)與平臺/197
8.4.1邊緣計算及其發(fā)展/198
8.4.2邊緣計算的參考架構(gòu)/199
8.4.3工業(yè)邊緣計算平臺/200
參考文獻/203
第3篇應(yīng)用與實踐205
第9章案例——人員、技術(shù)與資源/207
9.1組織戰(zhàn)略/207
9.1.1戰(zhàn)略管理與組織戰(zhàn)略/207
9.1.2組織戰(zhàn)略能力子域成熟度模型/208
9.1.3案例分析/208
9.2人員技能/211
9.2.1人員技能/211
9.2.2人員技能能力子域成熟度模型/212
9.2.3案例分析/213
9.3數(shù)據(jù)/214
9.3.1工業(yè)大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略作用/214
9.3.2數(shù)據(jù)能力域成熟度模型/215
9.3.3案例分析/216
9.4集成/218
9.4.1集成的意義和內(nèi)容/218
9.4.2集成能力子域成熟度模型/218
9.4.3案例分析/219
9.5信息安全/221
9.5.1工業(yè)領(lǐng)域中的信息安全/221
9.5.2信息安全能力子域成熟度模型/221
9.5.3案例分析/222
9.6網(wǎng)絡(luò)/224
9.6.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述/224
9.6.2網(wǎng)絡(luò)能力子域成熟度模型/225
9.6.3案例分析/225
9.7裝備/227
9.7.1智能制造裝備概述/227
9.7.2裝備能力域成熟度模型/228
9.7.3案例分析/228
參考文獻/229
第10章案例——產(chǎn)品與工藝設(shè)計/230
10.1產(chǎn)品設(shè)計/230
10.1.1人工智能對產(chǎn)品設(shè)計思維的影響與塑造/230
10.1.2產(chǎn)品設(shè)計子域成熟度級別要求/231
10.1.3案例分析/233
10.2工藝設(shè)計/234
10.2.1智能化的制造工藝/234
10.2.2產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計協(xié)同/235
10.2.3工藝設(shè)計子域成熟度級別要求/235
10.2.4案例分析/237
參考文獻/240
第11章案例——智能化生產(chǎn)/241
11.1計劃與調(diào)度/241
11.1.1計劃與調(diào)度在生產(chǎn)中的作用/241
11.1.2計劃與調(diào)度能力子域成熟度模型/242
11.1.3案例分析/243
11.2生產(chǎn)作業(yè)/244
11.2.1自動化高柔性的自適應(yīng)生產(chǎn)/244
11.2.2生產(chǎn)作業(yè)能力子域成熟度模型/245
11.2.3案例分析/246
11.3設(shè)備管理/248
11.3.1預(yù)測性維護/248
11.3.2設(shè)備管理能力子域成熟度模型/248
11.3.3案例分析/250
11.4安全環(huán)保/255
11.4.1智能化為安全和環(huán)保帶來倍增效應(yīng)/255
11.4.2安全環(huán)保能力子域成熟度模型/255
11.4.3案例分析/256
11.5倉儲配送/258
11.5.1供應(yīng)鏈中的資源提供者/258
11.5.2倉儲配送能力子域成熟度模型/259
11.5.3案例分析/260
11.6能源管理/261
11.6.1智能化的能源管理/261
11.6.2能源管理能力子域成熟度模型/262
11.6.3案例分析/263
參考文獻/265
第12章案例——智慧供應(yīng)鏈與服務(wù)/266
12.1采購/266
12.1.1供應(yīng)鏈條件下的采購管理/266
12.1.2采購能力子域成熟度模型/267
12.1.3案例分析/268
12.2物流/270
12.2.1物流管理/270
12.2.2物流子域成熟度級別要求/271
12.2.3案例分析/272
12.3銷售/275
12.3.1銷售管理/275
12.3.2銷售子域成熟度級別要求/276
12.3.3案例分析/277
12.4客戶服務(wù)/278
12.4.1客戶服務(wù)管理/278
12.4.2客戶服務(wù)成熟度級別要求/279
12.4.3案例分析/279
12.5產(chǎn)品服務(wù)/281
12.5.1產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)/281
12.5.2產(chǎn)品服務(wù)成熟度級別要求/282
10.5.3案例分析/283
參考文獻/284
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