基于SAP系统的智能制造解决方案

编者按

一、SAP系统框架

如何理解工业4.0和物联网(IOT)，简单说就是把设备、材料和信息等完全数据化。工业4.0一般包括传感器、控制设备、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）设备，SAP（System Applications and Products，企业管理解决方案）系统和互联网等必不可少的元素。有传感器才能感知，有感知后才能控制，而传感器网络则实现神经传感单元间的相互联系，然后在同一个平台上，将所有数据标准化，根据业务流程定制相应数据流。

图1  工业4.0和物联网(IOT)

基于SAP系统的智能制造解决方案，实质是以SAP系统强大而稳定的数据收集处理能力为基础，连接企业内部各部门，包括传统部门（销售、生产、采购、财务等）和研发部门，连接生产机器和人，对统合的数据进行分析、利用，产生数据价值，实现智能制造。

图2  制造企业向智能制造的转型之路 

二、德国的项目实践

殷智咨询同德国亚琛工业大学合作，得到德国政府和大型企业（比如奔驰、宝马）资助，建立了工业4.0主题示范工厂。这个工厂采用了产品 平台和制造线 平台两种做法，通过合作在业务层面实现了两个关键功能，具体表现为两个应用方案：虚拟设计制造和实时位置传感。

图3  德国亚琛工业大学工业4.0主题示范工厂

方案一：虚拟设计制造。它是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程采用3D技术统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真，从而达到研发、工程、制造全面贯通的全新制造模式。具体来讲就是在柔性化设计的过程中已经考虑到这个产品怎样制造、怎样采购零部件、怎样装配零部件。

图4  虚拟设计制造

方案二：实时位置传感。传统模式工厂是多个设备分布在生产线上，采用条码或RFID管控产品生产，生产线布局调整时需要一定量的人为操作，产生间断而非实时传递的物流信息，这给SAP 数据收集的准确性带来一定问题。而实时位置传感则是一种真正的物联网技术，厂房内只需要一套设备，当生产线布局调整时只需系统调整，人为影响减少到最小，同时实现实时传递物流位置信息。

在进一步应用中，可以将相应设备虚拟化。在虚拟系统上触摸相应设备，就可以知道设备运行信息，相应的接口设备能够把设备信息传到后台信息系统，应用前景更加广泛。

图5  实时位置传感及设备虚拟化

工业4.0应用方案也可以很实惠。这两套方案的具体实施成本均远低于预算，完全在客户企业可以接受的范围内，原因在于项目实施时摈弃了很多高成本技术内容。

除上述方案外，殷智咨询还有更多其它创新，例如与DHL物流公司合作，将谷歌眼镜应用到库存管理。仓库管理人员通过谷歌眼镜就可以知道在哪里取货，在哪里放置货物，在哪里从事什么工作等。

三、中国本土化方案

针对国内劳动密集型企业转型升级的要求，在未来一二十年里，会涉及到很多人力问题，依然需要定制化制造业务场景。有待解决的问题包括：实时收集生产线信息，打破系统与现场的壁垒；柔性化制造知识体系的快速传递和学习；智能化管理及其与设备的集成；无纸化车间和移动型便捷通知方式；最少的重复性统计工作，更精确、实时的数据；对精益化管理的充分支撑等。

尽管如此，殷智咨询已经成功实施了三大主题方案，分别是：1号主题方案：线边报工设备 工艺装配指导；2号主题方案：地磅感应仓位 自动补货订单；3号主题方案：设备控制警报 微信通知应用。

例如1号主题方案，是基于德国方案的启示所开发的线边管理，类似MES（manufacturing execution system，生产执行系统）。具体来说，工作人员扫到某一条码，会在后台信息系统借助ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）和MES确定对应的工单，并显示对应的装配指导信息，如二维加工图纸等。这些都会展示在整个线边工位上面的Pad里。此外，工作人员在Pad上可以通过一键报工操作，将信息反馈到后台，同时抓取相应的加工信息，如物料信息等，包括物料名称、实时库存信息、质量信息、后台信息等。另外，还可以进行实时沟通，包括废品处理信息、设计缺陷反馈、工程变更设计等。

图6  1号主题方案：线边报工设备 工艺装配指导

四、对于国内中小型企业的建议

首先，硬件集成方案的成熟，是帮助国内企业实施工业4.0项目落地的基础。针对每一个企业发展阶段，包括从基础构建、到精益化、到工业4.0实现等流程，都需要相应的实施方案或方案包。

其次，工业4.0潜能巨大，一个统一的平台很重要。如果一个公司里面有七八套信息系统，将严重影响内部沟通协调。所以：第一，推荐客户建一套大系统平台统一公司所有信息，如SAP平台；第二，企业的所有核心业务流程都基于ERP来做；第三，PLM（Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）是数据源头，决定产品设计数据的关键点。

图7  整合离散的各套信息系统（工业3.X），是工业4.0的基础

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