描述
开 本: 16开纸 张: 纯质纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111540243丛书名: 工业控制与智能制造丛书
内容简介
本书分为四大篇。第壹篇主要供读者了解和掌握工业4.0的基本知识。第二篇从战略的高度回顾SAP近年来为了应对工业4.0的到来，对目前的产品所做的升级改造，以及物联网及工业4.0的产品战略和方案概述。第三篇是对SAP具体的工业4.0解决方案的介绍，覆盖了工业4.0所倡导的垂直集成、水平集成和跨价值链的端到端开发的核心思想。第四篇供有志于实施工业4.0和进一步研究工业4.0的读者了解实施效益，以及未来的发展趋势和方向。
目 录
目 录
序言
Foreword
前言
导读 1
篇 工业4.0的诞生背景、理论和方法
第1章 工业4.0诞生的内外因分析 10
1.1 工业4.0的诞生是内因与外因共同作用的结果 10
1.2 内因之一：以客户个性化需求升级为代表的来自市场的挑战 13
1.2.1 工业4.0时代，通过客户定制化需求的拉动来进行价值重构 14
1.2.2 产品多样化给企业的经营带来了巨大的挑战 16
1.2.3 大规模生产和大规模定制的变迁 19
1.3 内因之二：传统制造业向数字化商业模式的转变 22
1.4 外因之一：CPS、物联网等新技术对传统技术的推动 26
1.4.1 网络物理系统 27
1.4.2 物联网 29
1.5 外因之二：提高制造业竞争力的国家竞争战略的需要 31
1.5.1 德国和欧盟对工业4.0的推动 31
1.5.2 美国政府提出的先进制造业计划 33
1.6 案例分析：德国奥迪的智能工厂愿景 34
第2章 基于CPS的工业4.0 36
2.1 CPS的产生背景 36
2.1.1 从工业3.0时代的控制论到工业4.0时代的分布式人工智能 36
2.1.2 人工智能与机器人的研究进展 40
2.1.3 CPS研究的前身——智能主体 43
2.2 CPS的基本理论 45
2.2.1 CPS的定义 45
2.2.2 CPS的五层次结构 47
2.2.3 基于服务和支持实时运行的CPS 50
2.3 基于CPS的网络物理生产系统 51
2.3.1 从大规模定制1.0到大规模定制2.0 51
2.3.2 CPPS下的新系统架构 56
2.3.3 CPPS的实现道路 59
2.4 应用分析：CPS在智能电网、智能交通和智能医疗中的应用 60
2.4.1 智能电网 61
2.4.2 智能交通 62
2.4.3 智能医疗 63
第3章 工业4.0理论的提出和要点 65
3.1 工业4.0的概念和目标 65
3.1.1 物联网和服务联网是实现工业4.0的两大基础和前提 66
3.1.2 CPS是实现工业4.0的核心技术 67
3.1.3 工业4.0不会孤立存在，而是作为智能、网络化世界的一部分 70
3.1.4 作为物联网的一个子集，M2M在工业4.0中扮演着重要的角色 72
3.1.5 工业4.0的五大核心特征 72
3.1.6 工业4.0可以带来新的商业机会和模式 74
3.2 工业4.0的双重战略 75
3.2.1 水平集成 76
3.2.2 垂直集成 77
3.2.3 端到端的开发 77
3.2.4 员工2.0 78
3.3 工业4.0下的智能工厂 79
3.3.1 自动化和互联的设备 79
3.3.2 产品智能化且可配置 80
3.3.3 智能的机器和流程 82
3.3.4 配备的人做好准备，并有相关技术来支撑 83
3.3.5 高级的分析和建模能力 85
3.4 工业4.0的 新进展——智能服务 86
3.5 案例分析：IFM实现从传感器到SAP的透明连接 88
3.5.1 企业概述 88
3.5.2 从传感器到ERP 88
第4章 工业4.0时代下制造业价值网络的数字化转型 92
4.1 数字化转型的基本概念 92
4.2 数字化转型带来的三种重塑机会 94
4.2.1 重塑商业模型 95
4.2.2 重塑业务流程 100
4.2.3 重塑工作 105
4.2.4 重塑背后的技术创造价值方式的改变 106
4.3 以重塑业务流程为代表的制造业数字化转型 108
4.3.1 工业4.0为制造业的数字化转型提供了数字化创新机遇 108
4.3.2 目前的制造业对于数字化技术的应用存在不足 109
4.3.3 工业4.0对制造企业价值链的重构 110
4.4 以重塑商业模式为代表的制造业数字化转型 111
4.4.1 智能服务的前身——产品服务系统 111
4.4.2 以IPSS为代表的面向使用或结果的制造业商业模式 112
4.5 案例分析：全球物流供应商DHL的数字化转型 114
4.5.1 DHL简介 114
4.5.2 案例背景 115
4.5.3 公路货代的业务特点和面临的挑战 115
4.5.4 DHL的数字化业务变革准备 117
4.5.5 工业4.0时代下DHL的物联网探索 119
第二篇 SAP的物联网和工业4.0战略概览
第5章 以S/4 HANA为数字化核心的SAP工业4.0系统架构 124
5.1 以SAP S/4 HANA为数字核心的工业4.0系统架构 125
5.2 SAP迈向工业4.0的产品升级改造历程 127
5.3 技术发展主线一：HANA技术 130
5.3.1 支持内存计算的HANA 130
5.3.2 支持大数据的HANA 132
5.3.3 支持云计算的HANA云平台 134
5.4 技术发展主线二：移动技术 135
5.5 技术发展主线三：云计算技术 136
5.5.1 云计算平台 136
5.5.2 SAP在SaaS软件上的进展 138
5.6 技术发展主线四：S/4 HANA 142
5.7 快速搭建面向工业4.0的企业的新一代数字化平台 145
5.8 案例分析：美国CenterPoint公司的SAP HANA之旅 147
5.8.1 公司简介 147
5.8.2 美国得克萨斯州电力市场概况 147
5.8.3 SAP HANA帮助CenterPoint提高客户管理水平 148
5.8.4 智能电网负载分析 151
5.8.5 智能电网IT/OT融合 153
第6章 SAP的物联网和工业4.0战略与解决方案概览 155
6.1 SAP对物联网的理解 155
6.1.1 网络经济 155
6.1.2 商业用途的物联网 156
6.1.3 物联网的技术构成 158
6.2 SAP眼中的物联网技术基础 158
6.2.1 交付物联网解决方案概述 159
6.2.2 物联网的三个领域 160
6.2.3 将不同的领域整合起来 161
6.2.4 SAP HANA平台为物联网转型做好了准备 165
6.3 SAP的物联网平台架构 165
6.3
序言
Foreword
前言
导读 1
篇 工业4.0的诞生背景、理论和方法
第1章 工业4.0诞生的内外因分析 10
1.1 工业4.0的诞生是内因与外因共同作用的结果 10
1.2 内因之一：以客户个性化需求升级为代表的来自市场的挑战 13
1.2.1 工业4.0时代，通过客户定制化需求的拉动来进行价值重构 14
1.2.2 产品多样化给企业的经营带来了巨大的挑战 16
1.2.3 大规模生产和大规模定制的变迁 19
1.3 内因之二：传统制造业向数字化商业模式的转变 22
1.4 外因之一：CPS、物联网等新技术对传统技术的推动 26
1.4.1 网络物理系统 27
1.4.2 物联网 29
1.5 外因之二：提高制造业竞争力的国家竞争战略的需要 31
1.5.1 德国和欧盟对工业4.0的推动 31
1.5.2 美国政府提出的先进制造业计划 33
1.6 案例分析：德国奥迪的智能工厂愿景 34
第2章 基于CPS的工业4.0 36
2.1 CPS的产生背景 36
2.1.1 从工业3.0时代的控制论到工业4.0时代的分布式人工智能 36
2.1.2 人工智能与机器人的研究进展 40
2.1.3 CPS研究的前身——智能主体 43
2.2 CPS的基本理论 45
2.2.1 CPS的定义 45
2.2.2 CPS的五层次结构 47
2.2.3 基于服务和支持实时运行的CPS 50
2.3 基于CPS的网络物理生产系统 51
2.3.1 从大规模定制1.0到大规模定制2.0 51
2.3.2 CPPS下的新系统架构 56
2.3.3 CPPS的实现道路 59
2.4 应用分析：CPS在智能电网、智能交通和智能医疗中的应用 60
2.4.1 智能电网 61
2.4.2 智能交通 62
2.4.3 智能医疗 63
第3章 工业4.0理论的提出和要点 65
3.1 工业4.0的概念和目标 65
3.1.1 物联网和服务联网是实现工业4.0的两大基础和前提 66
3.1.2 CPS是实现工业4.0的核心技术 67
3.1.3 工业4.0不会孤立存在，而是作为智能、网络化世界的一部分 70
3.1.4 作为物联网的一个子集，M2M在工业4.0中扮演着重要的角色 72
3.1.5 工业4.0的五大核心特征 72
3.1.6 工业4.0可以带来新的商业机会和模式 74
3.2 工业4.0的双重战略 75
3.2.1 水平集成 76
3.2.2 垂直集成 77
3.2.3 端到端的开发 77
3.2.4 员工2.0 78
3.3 工业4.0下的智能工厂 79
3.3.1 自动化和互联的设备 79
3.3.2 产品智能化且可配置 80
3.3.3 智能的机器和流程 82
3.3.4 配备的人做好准备，并有相关技术来支撑 83
3.3.5 高级的分析和建模能力 85
3.4 工业4.0的 新进展——智能服务 86
3.5 案例分析：IFM实现从传感器到SAP的透明连接 88
3.5.1 企业概述 88
3.5.2 从传感器到ERP 88
第4章 工业4.0时代下制造业价值网络的数字化转型 92
4.1 数字化转型的基本概念 92
4.2 数字化转型带来的三种重塑机会 94
4.2.1 重塑商业模型 95
4.2.2 重塑业务流程 100
4.2.3 重塑工作 105
4.2.4 重塑背后的技术创造价值方式的改变 106
4.3 以重塑业务流程为代表的制造业数字化转型 108
4.3.1 工业4.0为制造业的数字化转型提供了数字化创新机遇 108
4.3.2 目前的制造业对于数字化技术的应用存在不足 109
4.3.3 工业4.0对制造企业价值链的重构 110
4.4 以重塑商业模式为代表的制造业数字化转型 111
4.4.1 智能服务的前身——产品服务系统 111
4.4.2 以IPSS为代表的面向使用或结果的制造业商业模式 112
4.5 案例分析：全球物流供应商DHL的数字化转型 114
4.5.1 DHL简介 114
4.5.2 案例背景 115
4.5.3 公路货代的业务特点和面临的挑战 115
4.5.4 DHL的数字化业务变革准备 117
4.5.5 工业4.0时代下DHL的物联网探索 119
第二篇 SAP的物联网和工业4.0战略概览
第5章 以S/4 HANA为数字化核心的SAP工业4.0系统架构 124
5.1 以SAP S/4 HANA为数字核心的工业4.0系统架构 125
5.2 SAP迈向工业4.0的产品升级改造历程 127
5.3 技术发展主线一：HANA技术 130
5.3.1 支持内存计算的HANA 130
5.3.2 支持大数据的HANA 132
5.3.3 支持云计算的HANA云平台 134
5.4 技术发展主线二：移动技术 135
5.5 技术发展主线三：云计算技术 136
5.5.1 云计算平台 136
5.5.2 SAP在SaaS软件上的进展 138
5.6 技术发展主线四：S/4 HANA 142
5.7 快速搭建面向工业4.0的企业的新一代数字化平台 145
5.8 案例分析：美国CenterPoint公司的SAP HANA之旅 147
5.8.1 公司简介 147
5.8.2 美国得克萨斯州电力市场概况 147
5.8.3 SAP HANA帮助CenterPoint提高客户管理水平 148
5.8.4 智能电网负载分析 151
5.8.5 智能电网IT/OT融合 153
第6章 SAP的物联网和工业4.0战略与解决方案概览 155
6.1 SAP对物联网的理解 155
6.1.1 网络经济 155
6.1.2 商业用途的物联网 156
6.1.3 物联网的技术构成 158
6.2 SAP眼中的物联网技术基础 158
6.2.1 交付物联网解决方案概述 159
6.2.2 物联网的三个领域 160
6.2.3 将不同的领域整合起来 161
6.2.4 SAP HANA平台为物联网转型做好了准备 165
6.3 SAP的物联网平台架构 165
6.3
前 言
前 言 对于工业界来说，这一次以工业4.0命名的第四次工业革命和前三次工业革命有着很大的差别。在前三次里，工业界是做了再说；而这一次是边做边说，甚至是先说后做。瓦特在发明蒸汽机的时候，恐怕做梦也没有想到自己打开了一扇通往工业1.0的大门。而这一次的工业4.0，随着互联网媒体的传播和政府的宣传，一夜之间众人皆知。
工业4.0时代的快速到来，好像把我们带到了一个繁忙的交通路口。一方面，大量关于未来工业4.0的报道和文章从国外呼啸而来，打破了我们很多传统的习惯思维。另一方面，我们手中熟悉的工具，包括我们依赖多年的商业化管理软件，似乎仍处在向工业4.0迈进的起点。客户不停地催促SAP公司，让我们给出帮助他们迈向工业4.0的一条稳妥的路线图。与此同时，对工业4.0的研究越深入，我越发现其理论和内容的前瞻性及博大精深。对下一步究竟应该怎么走，似乎有很多想法，又似乎难以抉择。
必须承认，我们现在进入了一个软件厂商与推广客户携手共同创新的年代。在过去的20年里，SAP公司在中国的业务是伴随着 佳业务实践发展起来的。所谓的 佳业务实践，实际上就是国外先进企业的业务流程在SAP系统中的体现或预配置。工业4.0的到来，将国内企业与国外企业拉到同一条起跑线上。目前全世界尚不存在所谓的工业4.0 佳业务实践，我们需要一个一个企业、一个一个行业去创新、实践和总结。在国外如此，在国内也一样。
这一轮的工业4.0，到目前为止，展现在我们面前的可能还只是冰山一角。作为一个冠之以“革命”的新事物，我们千万不能低估其难度和颠覆性。以工业3.0背后的第三次工业革命为例，计算机技术并不是其全部的核心。按照教科书上的定义，体现第三次工业革命的核心技术，首先是核能技术，然后是生物技术， 后才是计算机技术。直到今天，能够完全掌握核能技术和生物技术的国家，在全世界也是屈指可数。那么，在第四次工业革命下的工业4.0，其核心技术——网络物理系统（CPS），也绝不是一项简单的技术。目前无论是在理论研究、标准化还是落地使用等领域，都还有很长的一条路要走。
本书是作者在接触工业4.0理论之后进行研究、交流和实践的一次书面总结。从2014年开始，在SAP公司内部，特别是从德国同行那里，不断传来一些有关工业4.0的动态和研究进展。作为一个有着机械工程学科背景、从事离散制造行业信息化多年的职业工作者，我开始关注这一话题，并付诸一系列行动：多次赴德国参观考察，参加十余场行业大会和学术大会并发表演讲，撰写白皮书，与客户进行现场交流和方案研究，推动多个SAP工业4.0的客户创新项目。在平时闲下来的时候，我也有意识地把一些研究心得和工作成果整理成文字。两年下来，积少成多， 后汇集成书。
另外，在本书的撰写过程中，我也得到了团队里其他同事的大力支持，特别是负责零售行业的专家Allen Miao，在此表示衷心的感谢。
这本书写到中间的时候，恰逢吾儿诞生，一时喜不自胜。写作进程虽有中断，但后来一路加快进度，直至成文。谨以此书为贺，并感谢吾妻李虹的长期支持。
彭俊松博士SAP大中华区副总裁，行业解决方案与价值工程部总经理2016年3月于上海松江
工业4.0时代的快速到来，好像把我们带到了一个繁忙的交通路口。一方面，大量关于未来工业4.0的报道和文章从国外呼啸而来，打破了我们很多传统的习惯思维。另一方面，我们手中熟悉的工具，包括我们依赖多年的商业化管理软件，似乎仍处在向工业4.0迈进的起点。客户不停地催促SAP公司，让我们给出帮助他们迈向工业4.0的一条稳妥的路线图。与此同时，对工业4.0的研究越深入，我越发现其理论和内容的前瞻性及博大精深。对下一步究竟应该怎么走，似乎有很多想法，又似乎难以抉择。
必须承认，我们现在进入了一个软件厂商与推广客户携手共同创新的年代。在过去的20年里，SAP公司在中国的业务是伴随着 佳业务实践发展起来的。所谓的 佳业务实践，实际上就是国外先进企业的业务流程在SAP系统中的体现或预配置。工业4.0的到来，将国内企业与国外企业拉到同一条起跑线上。目前全世界尚不存在所谓的工业4.0 佳业务实践，我们需要一个一个企业、一个一个行业去创新、实践和总结。在国外如此，在国内也一样。
这一轮的工业4.0，到目前为止，展现在我们面前的可能还只是冰山一角。作为一个冠之以“革命”的新事物，我们千万不能低估其难度和颠覆性。以工业3.0背后的第三次工业革命为例，计算机技术并不是其全部的核心。按照教科书上的定义，体现第三次工业革命的核心技术，首先是核能技术，然后是生物技术， 后才是计算机技术。直到今天，能够完全掌握核能技术和生物技术的国家，在全世界也是屈指可数。那么，在第四次工业革命下的工业4.0，其核心技术——网络物理系统（CPS），也绝不是一项简单的技术。目前无论是在理论研究、标准化还是落地使用等领域，都还有很长的一条路要走。
本书是作者在接触工业4.0理论之后进行研究、交流和实践的一次书面总结。从2014年开始，在SAP公司内部，特别是从德国同行那里，不断传来一些有关工业4.0的动态和研究进展。作为一个有着机械工程学科背景、从事离散制造行业信息化多年的职业工作者，我开始关注这一话题，并付诸一系列行动：多次赴德国参观考察，参加十余场行业大会和学术大会并发表演讲，撰写白皮书，与客户进行现场交流和方案研究，推动多个SAP工业4.0的客户创新项目。在平时闲下来的时候，我也有意识地把一些研究心得和工作成果整理成文字。两年下来，积少成多， 后汇集成书。
另外，在本书的撰写过程中，我也得到了团队里其他同事的大力支持，特别是负责零售行业的专家Allen Miao，在此表示衷心的感谢。
这本书写到中间的时候，恰逢吾儿诞生，一时喜不自胜。写作进程虽有中断，但后来一路加快进度，直至成文。谨以此书为贺，并感谢吾妻李虹的长期支持。
彭俊松博士SAP大中华区副总裁，行业解决方案与价值工程部总经理2016年3月于上海松江
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