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1、互联网智能制造 万物互联视角下的IT转型实践 2 Germany “Industrie 4.0” Japan Government incentives for manufacturer United StatesSouth KoreaBrazil $3.7B: Advanced Manufacturing /innovation 7 manufacturing flagship areas for investment Brazil Major (bigger Brazil) -20% payroll tax 制造业是国民经济的灵魂 3 工 业 化 信 息 化 Industry Techno
2、logy Information Technology 4 Koren Y (2010). The global manufacturing revolution: product-process-business integration and reconfigurable systems, John Wiley & Sons. 5 美国“工业互联网” 德国“工业4.0”Cyber Physical System Industry Internet Network 中国 “互联网中国制造2025” Deep Integration Between Information Technology
3、 and Industrialization 核心 智能制造 一条主线 信息技术与制造技术深度融合的数字化网络化智能化制造为主线 6 整合 | 自动化 流程 控制 | 管理 物体 协作 | 参与 人员 汇聚 | 分析 数据 Networked Connections of People, Process, Data, Things 7 8 $7.4 Trillion $4.6 Trillion $7.0 Trillion Value at Stake Trillion 9 19 万亿美元潜在价值 特定行业 1.5 万亿美元万亿美元3.9 万亿美元万亿美元5040 亿美元亿美元1.3 万亿美元万
4、亿美元1.1 万亿美元万亿美元 零售业制造业石油和天然气行业金融业医疗 13 The Network is the Computer . 网络的价值按连接到其中用户 数目呈指数级增长。 梅特卡夫定律 14 信息The Information 网络The Network 计算The Computer 对象之间的一种意向性关系 节点以及和节点和节点之间的关系 对符号的存储、控制和处理 符合和符号之间关系的处理过程 Network Computer Information 离 散 状 态 机 信息、网络、计算在哲学层次是等价和同构的 15 互联网 InformationComputer Networ
5、k 16 互 联 网 Information Computer 物理上要通 Network 17 互 联 网 要能处理逻辑关系 Information Computer Network 18 互 联 网 对象互动起来 Information Computer Network 19 互 联网 网络 思维和精神 万物都应该互连 万物都可以互连 互连的节点应 具备计算能力 对象建立关系 关系产生价值 万物互连智能节点 交互关系 网络的价值按连接到其中用户 数目呈指数级增长。 梅特卡夫定律 20 21 批量产品 客户 营销体系 帕累托 制造能力 单向 企业资源 个性产品 用户 网络直销 长尾 研发制造
6、服务 双向互动 社会资源 “传统制造企业”“互联网制造企业” 追求规模效益的成本领先战略追求执行效率的差异化领先战略 个性化产品的批量化生产！ 22 互联制造企业 需求社交 交互端 产品和服务 交易端 智能节点、一网到底 联结人、物、数据和流程 加大对网络信息属性丰富领域的投入 连所能连 一网到底，连所未连 智能节点 横向：互联产业 纵向：互联工厂 微笑曲线 Connected Manufacturing 23 附附 加加 价价 值值 前端前端后端后端 研发、设计、研发、设计、 采购、材料采购、材料 品牌、物流、销售、品牌、物流、销售、 金融等服务集成金融等服务集成 制造、加工、组装制造、加工
7、、组装 中端中端 微笑曲线微笑曲线 高端环节获利占产品利润高端环节获利占产品利润 9095%9095% 底端环节 510% 信息属性明显信息属性明显能源和物质属性明显 产业链产业链 24 企业区 DMZ 制造业区 单元组/区域 企业网络 业务规划和物流网络 生产运营和控制 区域控制 基本控制 生产制造 隔离区 共享访问 第 5 级 第 4 级 第 3 级 第 2 级 第 1 级 第 0 级 MES 制造执行系统可以衡量和控制生产设施； 追踪和衡量主要操作标准，例如产品、设备、 劳动力、资产和缺陷等；是企业级应用的主要 接口 历史数据 采集工厂车间应用的历史数据，以 不同的报告形式进行报告或展示
8、。第 3 级 SCADA 监管控制和数据采集；大规模分散 式测量和控制系统，通常覆盖某一地区 PAC (a.k.a. PLC) 可编程自动控制器或可编 程逻辑控制器；控制制造业的组成部分（单元 组/区域），例如单元组/区域中的生产线、功能 以及相关设备的设备；第 1 级 HMI 人机界面可向制造人员显示操作状态， 并允许他们执行基本操作（例如开始/停止某一 流程） I/O 输入/输出设备；一款可以衡量或者控制 主要功能或制造流程的各方面的设备；第 0 级 ERP 企业资源计划，主要面向制造行业进行 物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管 理的企业信息管理系统 25 企业区 DMZ 制造业区
9、单元组/区域 企业网络 业务规划和物流网络 生产运营和控制 区域控制 基本控制 生产制造 隔离区 共享访问 第 5 级 第 4 级 第 3 级 第 2 级 第 1 级 第 0 级 附附 加加 价价 值值 前端前端后端后端 研发、设计、采研发、设计、采 购、材料购、材料 品牌、物流、销售、金品牌、物流、销售、金 融等服务集成融等服务集成 制造、加工、组装制造、加工、组装 中端中端 微笑曲线微笑曲线 产业链产业链 3D设计虚拟工作 站解决方案 思科工业无线覆 盖解决方案 思科智能互联工 厂解决方案 SAP ERP/HANA系统 支撑平台解决方 案 思科制造业远程 专家解决方案 26 协作 P2P
10、数据分析 M2P 物联网 M2M 工厂无线 互联自动化设备 可视化制造与远 程专家 协作 工厂能源管理 流数据分析 生产效率和资源综合利用率的大幅度提升 研制周期大幅缩短，运营成本和产品不良品率大幅下降 两提升两提升 三降低三降低 New Plant Landscape 万物互联万物互联 27 INTERNET OF THINGS APPLICATIONS CloudFog 28 INTERNET OF THINGSINTERNET OF THINGS APPLICATIONS Fog Computing Management and Automation Network Connectivi
11、ty Security Cyber and Physical Data Analytics Application Enablement Platform APPLICATIONS CloudFog 29 Fog 上传下达 标准接口 ITE PLC PAC WirelessHART FCS Smart Meter 工控设备 智能仪表 传感器与变送器 C AnalyzeNotifyCollectAct Biz AppOptimize Cloud Big DataVisualize 网 联 互 Cloud 30 互 联 网 Information Computer 物理上要通 Network 主要
12、聚焦在ITE层，实现终端节点设备之间以及与“雾 计算”节点之间的互联互通，大致采用两条技术路 线：（1）各种工业总线与“雾计算”节点的互联互通 实现； （2）实现以802.15.4为基础的各种低功耗网络协议 的互联互通，如： 6LoWPAN、Zigbee、ISA100、 WirelessHART等。 使得终端智能设备可以做到“物理上网络要通”。 31 互 联 网 建立逻辑关系 Information Computer Network 主要聚焦在“智能节点”层，是“雾计算”的实现。主要 技术路线是采用IOx框架，在具有Guest OS计算能力 的思科网络设备上，利用思科IOx实现3个主要功能：
13、（1）与智能终端节点的互联互通；（2）实现基本 的一些客户业务逻辑和数据处理；（3）与“云”互联 互通。 从而使得该思科网络设备具备一定的”业务逻辑网关” 能力的“智能节点”的特性。 Platforms: CGR, 8X9 Series 32 互 联 网 互动起来 Information Computer Network 主要聚焦在“关系互动”层，是利用“云计算”和“大数 据”等来完整实现客户业务逻辑和服务。主要技术路 线是利用思科已有的云相关的自动化和系统管理系 统、数据分析与虚拟化系统、雾计算管理系统、工 业安全等IoE相关技术和产品，通过客户化开发和实 施，来支撑客户业务逻辑和服务，并实
14、现三个层次 的闭环。 Prime IoT Field Network Director Fog Director IOx Middleware Services Cisco Connected Streaming Analytics Fog Data Services 33 移动移动 边缘边缘 将服务连接到网络，将网络连接到云，再将云彼此相连 云云 数据中心数据中心 34 物联网 M2M 2,930.3 2,782.7 2,552.4 2,380.6 2,224.6 1,606.71,604.1 1,555.51,546.9 1,340.8 1,259 1,236.51,224 967 935
15、.1 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Trumpf (Germany) Shenyang Group (China) Amada (Japan) DMTG (China)Komatsu (Japan) DMG Mori Seiki Co. Ltd. (Japan) DMG Mori Seiki AG (Germany) Schuler (Germany) Jtekt (Japan)Okuma (Japan)MAG (U.S./Germany) Makino (Japan)Doosan Infracore (South Korea) Haas (U.S.)
16、GF Machg Solutions (Switzerland) Revenue in million U.S. dollars Top Machine Tool Builders landscape CNC Based Machine only Source: metalworkinginsider http:/www.metalworkinginsider.info/?event=scoreboard Total Machine Tool Vendor 2014 Revenue: $ 50.7B (150 Vendors) Gross Margin Range: 15% - 42% (30%) Top 15 Vendors 2014 Revenue: $27.3B (54%) 31% 25% 42% 29% 32% 15% 30% 23% $2B 36 Why MTConnect ? MTConnect Benefits 37 Hosting Cloud (IaaS) Cisco C
