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【前言】工业4.0、互联网+最近很火,各种行业会议、微博、微信都在炒作工业4.0,但是大多数炒作都还停留在解读概念上,而具体到企业可实实在在落地的解决方案和实施路径没有多少人去讲。今天,我们就工业4.0 三项集成(横向集成、纵向集成、端到端集成)如何去实现,做个分享。

三个集成

工业4.0中的三项集成包括:横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成,集成是实现工业4.0的重点也是难点。后面我将结合SOA的思想分析怎样实现三个集成,技术路线是怎么样的,在实现过程中怎样结合现有的技术和方法。下面,我们来看看三个集成的含义及涉及到的内容。

【纵向集成】

纵向集成不是一个新话题,企业信息化发展经历了部门需求、单体应用到协同应用的一个历程,伴随着信息技术与工业融合发展常讲常新,换句话说,企业信息化在各个部门发展阶段的里程碑,就是企业内部信息流、资金流和物流的集成,是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上的集成,是生产环节上的集成(如研发设计内部信息集成),还是跨环节的集成(如研发设计与制造环节的集成),还是产品全生命周期的(如产品研发、设计、计划、工艺到生产、服务的全生命周期的信息集成)。简单点说,纵向集成就是解决企业内部信息孤岛的集成,工业4.0所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝链接,这是所有智能化的基础。

纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系,实现个性化定制生产,替代传统的固定式生产流程(如生产流水线)的关键实现。

【横向集成】

横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,是为了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务。

在市场竞争牵引和信息技术创新驱动下,每一个企业都是在追求生产过中的信息流、资金流、物流无缝链接与有机协同,在过去这一目标主要集中在企业内部,但现在远远不够了,企业要实现新的目标:从企业内部的信息集成向产业链信息集成,从企业内部协同研发体系到企业间的研发网络,从企业内部的供应链管理与企业间的协同供应链管理,从企业内部的价值链重构向企业间的价值链重构。横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,为实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务,推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成,实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同。

【端到端的集成】

端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,这将最大限度地实现个性化定制,从某种意义上来讲,端到端的集成是一个新理念,各界对于端到端集成有不同的理解。

什么是端到端?顾名思义,所谓端到端就是围绕产品全生命周期,流程从一个端头(点)到另外一个端头(点),中间是连贯的,不会出现局部流程、片段流程,没有断点。从企业层面来看,ERP系统、PDM系统、组织、设备、生产线、供应商、经销商、用户、产品使用现场(汽车、工程机械使用现场)等围绕整个产品生命周期的价值链上管理和服务都是整个CPS信息物理网络需要连接的端头(点)。

SOA如何实现工业4.0三相集成


首先我们先来看看SOA架构的内容,看是否和工业4.0战略架构相匹配,SOA核心架构包含三个层面(界面、流程、数据),如下图所示:

第一层:门户(界面)

门户是用户接入的端口,解决信息访问接入的问题,提供多种设备接入的协议,包括手机、IPAD、PC等终端设备,是信息集聚、人员集聚、流程集聚的协作平台。门户可以为工业4.0蓝图目标提供对内对外的协作平台。

第二层:BPM业务流程管理

BPM业务流程管理实现跨系统、跨部门、跨企业的端到端协同流程的驱动。BPM流程平台可以为工业4.0蓝图中的三个集成提供纵向集成、横向集成和端到端集成目标的流程驱动。

第三层:ESB企业服务总线

企业服务总线解决异构系统、设备的接入问题,提供各种适配器连接设备及系统,进行通讯协议的转换,提供数据交换服务,可以为工业4.0中的CPS系统解决连通性的问题,从而构建一个可以连接一切的网络。


上图是SOA架构与CPS网络架构的一个完整框架,从这个图中,我们可以找到工业4.0智能生产网络中的所有要素以及他们之间的关系。其中SOA架构中的核心层门户、BPM、ESB是实现工业4.0的三个集成目标的基础支撑平台,是三个层面的服务组件的容器及承载体,有了这三个平台的支撑,才能实现企业的纵向集成和横向集成,以及端到端的集成。

CPS网络核心要素说明:

1-3:SOA核心层,实现三个集成的载体

4:大数据层:存储数据及进行大数据分析

5:统一身份认证及安全认证,解决数据的安全问题

6:B2C互联网网关,通过APP或者企业微信号、企业直达号,将企业内部网络向互联网延伸,实现用户与企业内部的在线协作

7:企业内部业务系统,如ERP、PDM、HR、CRM等,主要解决企业内部的业务运作。

8:B2B网关:解决企业与供应商、经销商、银行、政府之间的互联互通的问题。

9:物联网:解决信息网络与生产设备之间的连接及互通问题,同时负责生产设备运行数据的采集。

下面我们分析一下工业4.0中三项集成的实际内容在SOA架构中的映射。

【纵向集成实现的内容】

纵向集成主要解决企业内部的集成,即解决信息孤岛的问题,解决信息网络与物理设备之间的联通问题。纵向集成的内容包含三个层面。

第一个层面是门户的集成

门户集成解决信息的统一访问和展现,实现现有系统的单点登录,实现信息的集聚、人员的集聚,任务的集聚,实现企业内部的在线协作,给正确的人以正确的信息,指导其做正确的工作。该项集成工作通过门户实现。

第二个层面是流程的集成

流程的集成是实现跨系统、跨部门的业务协作,目的是解决现有业务系统之间的片段流程断点问题,实现业务信息的及时传递,实现端到端的流程协作。该项集成通过BPM流程平台实现。

第三个层面是数据的集成

数据集成是解决异构系统之间的连通性问题及数据交换问题、生产设备实时数据的采集问题,该项集成通过ESB企业服务总线实现。

【横向集成实现的内容】

横向集成主要实现企业与企业之间、企业与售出产品之间(如车联网)的协同,将企业内部的业务信息向企业以外的供应商、经销商、用户进行延伸,实现人与人、人与系统、人与设备之间的集成,从而形成一个智能的虚拟企业网络。制造业普遍存在的工程变更协同流程就是这样一个典型的横向集成应用场景。

【端到端的集成实现的内容】

端到端的集成即可以是内部的纵向集成内容,也可以是外部的企业与企业之间的横向集成内容,关注点在流程的整合上,比如提供用户订单的全程跟踪协同流程,将用户、企业、第三方物流、售后服务等产品全生命周期服务的端到端集成。

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发表于: 2015-03-26 17:25 阅读(1575) 评论(0) 收藏 好文推荐

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