方法分享
精益管理方法论四：新工厂规划之数字化工厂规划
1
国家智能制造标准体系建设指南
指导标准基本原则：按照“共性先立、急用先行”的原则，制定安全、可靠性、检测、评价等基础共性标准，识别与传感、控制系统、工业机器人等智能装备标准，智能工厂设计、智能工厂交付、智能生产等智能工厂标准，大规模个性化定制、运维服务、网络协同制造等智能服务标准，人工智能应用、边缘计算等智能赋能技术标准，工业无线通信、工业有线通信等工业网络标准，机床制造、航天复杂装备云端协同制造、大型船舶设计工艺仿真与信息集成、轨道交通网络控制系统、新能源汽车智能工厂运行系统等行业应用标准，带动行业应用标准的研制工作。推动智能制造国家和行业标准上升成为国际标准。
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。
智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征三个维度对智能制造所涉及的活动、装备、特征等内容进行描述，主要用于明确智能制造的标准化需求、对象和范围，指导国家智能制造标准体系建设。智能制造系统架构如图所示。
智能制造系统架构图
智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”等三个部分，主要反映标准体系各部分的组成关系。智能制造标准体系结构图如图所示。
智能制造标准体系框架由智能制造标准体系结构向下映射而成，是形成智能制造标准体系的基本组成单元。智能制造标准体系框架包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”三个部分，如图所示。
智能制造评估模型根据“智能+制造”两个核心维度，分解为设计、生产、物流、销售、服务、资源要素、互联互通、系统集成、信息融合、新兴业态10大类能力以及细化的27个要素域，对每个域进行分级，每一级别对应相应的要求，构成智能制造能力成熟度矩阵。
智能评估模型
2
数字化工厂认识
数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。
数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。
数字化工厂是智能工厂和工业4.0必由路线，我们在规划工厂时，经常按五化路线规划，分别标准化、精益化、自动化、数字化、智能化，为此，数字化是在智能化前期阶段的工作。对于智能化范围更大、数据互联互联更广、与用户的需求关联更坚密、价值链更短，数据决策分析更智能，是一个中长期的发展方向，但对于数字化的技术能力与硬件基本都可以实现。
数字化工厂建设的核心要素可以归纳为工厂装备数字化、工厂物流数字化、设计研发数字化、生产过程数字化。通过这四个方面的建设，带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新。工业4.0和数字化工厂的相关技术将促进产业链和价值链的分工重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的业态和合作形式，形成自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的数字化工厂。
数字化工厂的五大核心系统
制造企业通过实现工厂采购和研发等运营环节、人力和设备等生产要素、财务和行政等业务类型的全方位数字化，提升其运营管理的感知水平、可视化水平和信息化水平，从而实现企业降本增效的运营目标。
数字化工厂的体系架构可分为边缘层、laaS层、PaaS层 、SaaS层和细分模块五大部分，其中细分模块涉及工厂包括采购、研发、生产、销售在内的细分运营环节，人力、设备、能源在内的各细分生产要素，以及财务、行政、安防、仓储在内的各细分业务类型。
制造企业通过实现工厂生产运营的全方位数字化，提升其运营管理的感知水平、可视化水平和信息化水平，从而实现企业降本增效的运营目标。
数字化工厂体系架构
数字化工厂技术架构
产品全生命周期管理(PLM)、企业资源管理计划（ERP)、仓储管理系统(WMS)、制造运营管理系统(MOM）和分散控制系统(DCS）是数字化工厂的五大核心系统。MOM是MES的进阶版，即 MES是用于解决具体问题的标准软件产品,而MOM是多种MES软件组成的制造管理集成平台。五大核心系统的应用对象各异。PLM与ERP属于企业层，WMS和MOM属于管理层，DCS属于操作层。SCM、APS、QMS和CRM是除五大核心系统外构成数字化工厂的重要信息系统,其管理对象各不相同,例如SCM和CRM分别管理供应链和客户关系。
数字化工厂五大核心系统
数字化工厂常见系统构成
数字化工厂蓝图
数字化工厂场景
数字化车间场景
3
MOM/MES
MOM是Manufacturing Operation Management的缩写，美国仪器、系统和自动化协会(Instrumentation, System, and Automation Society, ISA)于2000年开始发布ISA-SP95标准，首次确立了制造运行管理(Manufacturing Operations Management, MOM)的概念，针对更广义的制造运管理划定边界，作为该领域的通用研究对象和内容，并构建通用活动模型应用于生产、维护、质量和库存4类主要运行区域，详细定义了各类运行系统的功能及各功能模块之间的相互关系。
MES是Manufacturing Execution System 的英文缩写，中文翻译为“制造执行系统”。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。
MES的定义
MES整体应用场景
MES详细功能
生产计划排产功能
生产工单执行
4
WMS仓储管理
WMS是仓库管理系统(WarehouseManagement System) 的缩写，仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现或完善企业的仓储信息管理。该系统可以独立执行库存操作，也可与其他系统的单据和凭证等结合使用，可为企业提供更为完整企业物流管理流程和财务管理信息。
WMS业务框架
WMS业务流程
智能物流
智能物流
智能物流
5
QMS质量管理系统
QMS即质量管理体系（Quality Management System) ，通常包括制定质量方针、目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等活动。实现质量管理的方针目标，有效地开展各项质量管理活动，必须建立相应的管理体系，这个体系就叫质量管理体系。
品质系统流程体系
品质管理功能模块
检验流程
SPC监控
6
SRM供应商关系管理
照明设计（lighting design）SRM全称Supplier Relationship Management，即供应商关系管理。SRM管理系统即供应商关系管理系统。供应商管理系统是采购管理系统的一个子系统，也是采购管理系统的一个重要模块。是用于改进企业与供应商关系的联系，完善供应商与企业的管理机制，使得企业与供应商的关系更加的紧密，最终达成双赢。主要解决跟供应商之间的大量的采购信息交互问题，包括订单传递、计划变更、供应商是否发货、检验结果反馈、定期的开票对账。
7
PLM产品生命周期管理系统
PLM，是一个英文缩写，表示产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。根据业界权威的CIMDATA的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。
PLM与PDM的应用水平
PLM存取管理
PLM集成管理
ERP与PLM集成
PLM数据管理
PLM流程管理
PLM项目管理
8
数据中台是在政企数字化转型过程中，对各业务单元业务与数据的沉淀，构建包括数据技术、数据治理、数据运营等数据建设、管理、使用体系，实现数据赋能。数据中台，是新型信息化应用框架体系中的核心。
9
5G+工业互联网应用
“5G+工业互联网”是指利用以5G为代表的新一代信息通信技术，构建与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态。通过5G技术对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了新的实现途径，助力企业实现降本、提质、增效、绿色、安全发展。
10
中控中心
中控即为中央控制系统，是工厂自动化中的一个重要组成部分。它负责全厂的数据采集汇总、处理、监控，以达到控制、优化、调度、安全、管理的目的。一般主要由集散控制系统（DCS）、电视墙、数据服务器、操作工作站等组成。中控是工厂自动化的核心，将有利于工厂增加生产的安全性，降低能耗和原料消耗，提高设备利用率和劳动生产率，提升综合竞争力。
精益管理方法论四：新工厂规划之数字化工厂规划
1
国家智能制造标准体系建设指南
指导标准基本原则：按照“共性先立、急用先行”的原则，制定安全、可靠性、检测、评价等基础共性标准，识别与传感、控制系统、工业机器人等智能装备标准，智能工厂设计、智能工厂交付、智能生产等智能工厂标准，大规模个性化定制、运维服务、网络协同制造等智能服务标准，人工智能应用、边缘计算等智能赋能技术标准，工业无线通信、工业有线通信等工业网络标准，机床制造、航天复杂装备云端协同制造、大型船舶设计工艺仿真与信息集成、轨道交通网络控制系统、新能源汽车智能工厂运行系统等行业应用标准，带动行业应用标准的研制工作。推动智能制造国家和行业标准上升成为国际标准。
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。
智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征三个维度对智能制造所涉及的活动、装备、特征等内容进行描述，主要用于明确智能制造的标准化需求、对象和范围，指导国家智能制造标准体系建设。智能制造系统架构如图所示。
智能制造系统架构图
智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”等三个部分，主要反映标准体系各部分的组成关系。智能制造标准体系结构图如图所示。
智能制造标准体系框架由智能制造标准体系结构向下映射而成，是形成智能制造标准体系的基本组成单元。智能制造标准体系框架包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”三个部分，如图所示。
智能制造评估模型根据“智能+制造”两个核心维度，分解为设计、生产、物流、销售、服务、资源要素、互联互通、系统集成、信息融合、新兴业态10大类能力以及细化的27个要素域，对每个域进行分级，每一级别对应相应的要求，构成智能制造能力成熟度矩阵。
智能评估模型
2
数字化工厂认识
数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。
数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。
数字化工厂是智能工厂和工业4.0必由路线，我们在规划工厂时，经常按五化路线规划，分别标准化、精益化、自动化、数字化、智能化，为此，数字化是在智能化前期阶段的工作。对于智能化范围更大、数据互联互联更广、与用户的需求关联更坚密、价值链更短，数据决策分析更智能，是一个中长期的发展方向，但对于数字化的技术能力与硬件基本都可以实现。
数字化工厂建设的核心要素可以归纳为工厂装备数字化、工厂物流数字化、设计研发数字化、生产过程数字化。通过这四个方面的建设，带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新。工业4.0和数字化工厂的相关技术将促进产业链和价值链的分工重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的业态和合作形式，形成自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的数字化工厂。
数字化工厂的五大核心系统
制造企业通过实现工厂采购和研发等运营环节、人力和设备等生产要素、财务和行政等业务类型的全方位数字化，提升其运营管理的感知水平、可视化水平和信息化水平，从而实现企业降本增效的运营目标。
数字化工厂的体系架构可分为边缘层、laaS层、PaaS层 、SaaS层和细分模块五大部分，其中细分模块涉及工厂包括采购、研发、生产、销售在内的细分运营环节，人力、设备、能源在内的各细分生产要素，以及财务、行政、安防、仓储在内的各细分业务类型。
制造企业通过实现工厂生产运营的全方位数字化，提升其运营管理的感知水平、可视化水平和信息化水平，从而实现企业降本增效的运营目标。
数字化工厂体系架构
数字化工厂技术架构
产品全生命周期管理(PLM)、企业资源管理计划（ERP)、仓储管理系统(WMS)、制造运营管理系统(MOM）和分散控制系统(DCS）是数字化工厂的五大核心系统。MOM是MES的进阶版，即 MES是用于解决具体问题的标准软件产品,而MOM是多种MES软件组成的制造管理集成平台。五大核心系统的应用对象各异。PLM与ERP属于企业层，WMS和MOM属于管理层，DCS属于操作层。SCM、APS、QMS和CRM是除五大核心系统外构成数字化工厂的重要信息系统,其管理对象各不相同,例如SCM和CRM分别管理供应链和客户关系。
数字化工厂五大核心系统
数字化工厂常见系统构成
数字化工厂蓝图
数字化工厂场景
数字化车间场景
3
MOM/MES
MOM是Manufacturing Operation Management的缩写，美国仪器、系统和自动化协会(Instrumentation, System, and Automation Society, ISA)于2000年开始发布ISA-SP95标准，首次确立了制造运行管理(Manufacturing Operations Management, MOM)的概念，针对更广义的制造运管理划定边界，作为该领域的通用研究对象和内容，并构建通用活动模型应用于生产、维护、质量和库存4类主要运行区域，详细定义了各类运行系统的功能及各功能模块之间的相互关系。
MES是Manufacturing Execution System 的英文缩写，中文翻译为“制造执行系统”。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。
MES的定义
MES整体应用场景
MES详细功能
生产计划排产功能
生产工单执行
4
WMS仓储管理
WMS是仓库管理系统(WarehouseManagement System) 的缩写，仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现或完善企业的仓储信息管理。该系统可以独立执行库存操作，也可与其他系统的单据和凭证等结合使用，可为企业提供更为完整企业物流管理流程和财务管理信息。
WMS业务框架
WMS业务流程
智能物流
智能物流
智能物流
5
QMS质量管理系统
QMS即质量管理体系（Quality Management System) ，通常包括制定质量方针、目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等活动。实现质量管理的方针目标，有效地开展各项质量管理活动，必须建立相应的管理体系，这个体系就叫质量管理体系。
品质系统流程体系
品质管理功能模块
检验流程
SPC监控
6
SRM供应商关系管理
照明设计（lighting design）SRM全称Supplier Relationship Management，即供应商关系管理。SRM管理系统即供应商关系管理系统。供应商管理系统是采购管理系统的一个子系统，也是采购管理系统的一个重要模块。是用于改进企业与供应商关系的联系，完善供应商与企业的管理机制，使得企业与供应商的关系更加的紧密，最终达成双赢。主要解决跟供应商之间的大量的采购信息交互问题，包括订单传递、计划变更、供应商是否发货、检验结果反馈、定期的开票对账。7
PLM产品生命周期管理系统
PLM，是一个英文缩写，表示产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。根据业界权威的CIMDATA的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。
PLM与PDM的应用水平
PLM存取管理
PLM集成管理
ERP与PLM集成
PLM数据管理
PLM流程管理
PLM项目管理
8
数据中台是在政企数字化转型过程中，对各业务单元业务与数据的沉淀，构建包括数据技术、数据治理、数据运营等数据建设、管理、使用体系，实现数据赋能。数据中台，是新型信息化应用框架体系中的核心。9
5G+工业互联网应用
“5G+工业互联网”是指利用以5G为代表的新一代信息通信技术，构建与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态。通过5G技术对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了新的实现途径，助力企业实现降本、提质、增效、绿色、安全发展。
10
中控中心
中控即为中央控制系统，是工厂自动化中的一个重要组成部分。它负责全厂的数据采集汇总、处理、监控，以达到控制、优化、调度、安全、管理的目的。一般主要由集散控制系统（DCS）、电视墙、数据服务器、操作工作站等组成。中控是工厂自动化的核心，将有利于工厂增加生产的安全性，降低能耗和原料消耗，提高设备利用率和劳动生产率，提升综合竞争力。