8月25日，江苏省企业信息化协会总群迎来第36期“智造+V课堂”。本期“智造+V”课堂邀请了西电研究院CIO赵红武，他为大家奉上了主题为《加快推进智能制造 促进企业转型升级》的精彩分享。
演讲主题：加快推进智能制造 促进企业转型升级
赵红武 西电研究院CIO
嘉宾介绍：
具有20年企业信息化从业经历，致力于企业两化融合工作，在集团管控、数字化制造、物联网、SAP ERP、PDM等方面有深入研究，参与过数十个大型信息化项目，为西电集团的信息化建设做出了突出的贡献，带动陕西省其他企业的信息建设取得了快速发展。
荣誉加身：
2015年全国百佳首席信息官
2014年全国百佳首席信息官
2014年中国制造业杰出CIO
西电集团科技带头人
演讲纲要：
1、美国智能制造标准体系
2、德工工业4.0参考架构模型
3、国家智能制造标准体系
4、西电集团承担的智能制造专项介绍
原文实录：
今天晚上我们算是共同学习吧，因为也谈不上有太多的经验，因为智能制造在中国算是一个新生的事物，西电集团也是尝试走了一步，也没有建成智能化工厂，没有建成工业4.0这样的企业，没有这样的示范工厂。但是我们做了一些基础工作，所以我可以跟大家一起分享一下这两年我们的工作。
西电集团的信息化工作在2013年以前偏重于管理信息化，2013年以前，我在集团总部信息化管理部，主要工作是集团管控信息系统的建设、子企业生产运营信息系统建设，主要还是以管理信息化为核心。从2013年以后，两化融合工作的重点就转向数字化工厂这样一个方向。我也从集团信息化管理部调任变压器板块担任CIO，担任CIO的时候主要推进平台企业ERP建设和推进智能制造进程，担任了两年变压器板块CIO以后，就调到西电的研究院，任研究院CIO。
研究院是西电集团的中央研究院，立足西电集团开展研究工作，其核心工作之一是做集团公司智能制造规划，推进项目的落地实施工作。西电集团我大概简介下，西电集团是国务院国资委监管的一家输变电中央企业，主业是做输变电装备和输变电工程。大家都知道发电，电发出来以后要输送，远距离输送到使用电的地方，再把电接入到用户或是工矿企业，这个中间的环节是输变电，我们是做的中间这个环节的。大家可能都听过智能电网，西电是智能电网核心设备提供商。国内的大型输变电工程，基本上西电集团都是核心供应商。我刚才也提到了西电集团没有建成智能化工厂，没有建成德国工业4.0这样档次的车间或者工厂。但是我们做了一些探索，我们做了一些数字化工厂建设项目，所以我今天晚上也是跟大家一起学习。
我的提纲里面有美国的、有德国的，还有中国的智能制造相关标准，为什么要学习一下标准?学习标准就知道世界各国怎么做?如何通过标准去指导我们的智能制造工作。所以我觉得我们还是要看一下，不要闭门造车，还是要看一下国外比较先进的国家，他们到底怎么做?在标准里面就可以体现出来他们的做法，中国应该怎么做?中国制定了哪些标准?最后再讲一下西电集团怎么做?最后我给大家截几张PPT，是经过简化的，因为企业的有的东西目前不适合公开。
这个图片我就不详细说了，总的意思就是我们现在面临的竞争很激烈。大家看一下这张图，这张图是世界上主要国家的一些制造业转型升级的战略部署，大家比较熟悉的有美国的工业互联网，德国的工业4.0，还有中国所推的中国制造2025。
中国制造业转型升级，主要推的是智能制造，服务型制造，绿色制造。其中，服务型制造主要是指制造业要推进产品全生命周期服务，不是说制造业不制造了，以前是以产品为核心制造，现在要以客户需求为核心制造。
我刚才给大家发了一个图片，这个图片是制造业的发展趋势，这里面有一个CPS系统，大家都听过CPS系统。这里面我就提一下CPS的概念，有的人可能对CPS的理解有一点问题，可能理解CPS是某一个具体系统，其实CPS不是一个特定的系统，它只是一个技术的框架，一个体系，不能把某一个特定的系统起名为CPS系统。有的人将CPS理解为和ERP、PDM类似的系统是有问题的，凡是虚拟的系统，包括软件，数据库等，都归为C，物理的体系，包括各种硬件、设备等，都归为P。
下面我们看下美国的智能制造，在这里提一下，工业互联网不是美国政府推的，是GE公司推动的。2016年2月，美国国家标准与技术研究院NIST工程实验室系统集成部门，发表了一篇名为《智能制造系统现行标准体系》的报告。这份报告总结了未来美国智能制造系统将依赖的标准体系，这些标准横跨产品、生产系统和商业这三个制造生命周期的主要维度。
这个图分了三个维度，一是从产品生命周期来讲，制定了一系列标准。主要包括设计、工艺设计、生产工程、制造、使用和服务、报废和回收。涉及到的系统包括CAD、CAE、CAPP、CAM、PLM和质量管理等。相关涉及的详细标准，大家可以上网查询。
这张图是生产组织管理的维度，主要讲的是生产系统、工厂、车间、设备等。讲的是如何建设一个生产系统，其中包括设计、构建、调试、运维、退役和回收。设计指的是工厂、车间、产线设计，涉及到一个重要的系统是工厂仿真，可以建立物理工厂的虚拟模型，通过电脑仿真工厂实际运行情况，根据仿真结果提出产线布局、工位布局、物流等的优化建议，也可以建立一个三维的数字化工厂模型，三维展示工厂运行情况。工厂仿真也可以指导车间排产计划，可能很多人对这一部分内容不熟悉。在生产系统里面，设计主要是指工厂的设计，车间设计或者是产线的设计，仿真主要是讲工厂的仿真，建立工厂的三维模型，然后在电脑上模拟一个工厂运行的实际情况，找出生产系统的一些瓶颈，给出一个优化建议，根据优化建议可以调整工厂的产线布局或者工厂内部、车间内部的排产计划。
这是第三个维度，商业维度，主要包含采购、制造、交付、退回。
大家再看一下这张图，这张图是美国智能制造标准里面的一个金字塔图，这张图的最顶层是企业级，企业级主要是讲的是ERP系统的建设。第二层是MOM层，MOM层主要讲的是MES系统，车间管理这一层的系统的建设。第三层是SCADA层，SCADA层主要是讲的是设备，设备状态监测。像HMI、DCS系统都属于这一层。第四层是设备层，包含工厂的各种控制设备、PLC等。这个金字塔结构是非常典型的智能制造顶层架构。
在德国工业4.0的架构里面，它有一个类似于魔方图的图形，它叫工业4.0参考架构模型，在这个参考架构模型里面，它也分为三个维度。第一个维度是类别，类似于ISO网络七层模型，类似于通信技术的七层模型。第二个维度是包含生命周期，是产品生命周期维度，包含设计维护使用、生产维护使用，它把产品的生产分为两个阶段，前面的设计维护使用为样机生产，后面的生产维护使用是产品生产。第三个维度是一个水平维度，这个水平组是描述工业4.0不同生产环境下的功能分类。这个里面有产品，有现场的设备，控制设备、站、工作中心、企业、互联世界，从最底层到最顶层。最顶层互联世界就是各个企业形成的一个网络制造生态环境。
刚才我们看了一下美国跟德国的智能制造相关的一些标准，就是明白我们要做的事情大概有哪些。从哪些领域去做?大概就可以看出来美国和德国的做法，因为时间关系，没有时间特别详细的去讲这些东西。
下面我们看一下中国，中国的智能制造标准是怎么搞的。2015年中国发布了一个国家智能制造标准体系建设指南，主要工作是工信部电子四所承担。已经以国家标准形式发布为国际了。我们看一下在中国的标准体系里面，也有一个魔方图，其实这个图跟工业4.0，或者美国那个图基本是类似的，其核心和本质其实是一样的。
我们下面分析一下这个图形。大家看一下横向这个维度是生命周期，指的是产品的生命周期，从产品的设计到生产到物流、销售、服务，包含整个生命周期过程。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。我们应该在设计方面做哪些系统、在生产方面做哪些系统、这些都可以列入这个维度，是从产品生命周期维度来描述我们要建的系统。
我们再看中国智能制造标准里面第二个维度，它讲的是系统层级。系统层级最底层是设备，是指生产制造设备。第二级是控制，控制就是指PLC或驱动系统等。还有车间，再往上企业，再往上是协同。这个跟刚才德国的参考模型也是很相似的，从最底层的设备到协同，协同是指企业与企业之间的协同，从最底层的设备到企业之间的协同制造，从这个维度上可以描述出来。在这个维度上我们要做的工作有哪些工作?我们看一下，在设备层，我们一般可以建设一些传感器、仪器、仪表，包括各种编码识别系统、条码、二维码，RFID射频识别系统，还有机器、机械装置等等。
控制层我们可以做的事情大概有PLC可编程控制器，还有对于流程工业所用的DCS系统，还有现场总线控制系统等都属于第二层，第二层主要是讲控制。在车间这一级主要讲的是MES系统，目前很多企业都在实施MES系统。再往上企业这一级，我们建设的系统主要可以包含ERP、PDM或者PLM、SCM供应链，还有我们的客户管理系统CRM，供应商管理系统SRM等等，都属于企业级的系统。再看一下协同这一级，协同这一级指的是产业链协同。产业链就是上下游企业通过互联网实现网络制造，有协同研发，网络协同生产，智慧物流等等。
我们再看中国的智能制造标准里面第三个维度，这个维度主要讲的是智能功能这个维度。这里面有资源的要素，系统集成，互联互通，信息融合，新兴产业等等。我们一个一个来说一下，资源要素主要指的是我们相关的设计图纸，有工艺文件、原材料、制造设备、生产车间、工厂等物理的实体，就是CPS里面的那个P，物理系统。相关的制造资源都属于资源要素。系统集成主要指的是通过二维码、RFID、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种的制造资源，然后帮我们实现从数字化装备到数字化生产单元、数字化生产线、数字化车间、智能工厂，这个就是从小到大的过程，一直到智能制造系统的一个过程。最底层就是智能设备了，假如一台加工中心或者是数控机床，到智能生产单元可能就包含几台加工设备了。智能的生产线就是一条完整的生产线，数字化车间就会包含更多，一个车间可能有很多条生产线，到智能工厂层级，一个工厂可能有很多数字化车间，也有很多数字化的生产线。最后到智能制造系统，智能制造系统就更大，不只限于一个企业内部了。再看一下互联互通，互联互通主要指的是通过有线、无线等通信技术实现设备之间的联接，这里面主要是硬件与硬件的联接，软件与软件的联接，软件与硬件的联接，包括系统与人之间的联接等等。信息融合主要在系统集成的基础上，用云计算、大数据等信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息的协同共享。再看一下新兴业态，新兴业态就是原来没有的业态。就像现在的个性化定制，大规模个性化定制，远程运维、工业云等这种新型的服务型制造模式，跟以前传统制造模式不太一样。
我们把美国、德国、中国的智能制造的整体架构体系已分析完成，是非常简单的分析。下面我想跟大家看一下西门子智能制造模式。
西门子认为制造业存在三大需求，这个是我们前段时间去西门子中国公司数字化工厂集团去跟王海滨总经理聊的时候，他们提出来西门子认为制造业存在三大需求：一是提高生产效率，二是缩短产品上市时间，三是增加制造的灵活性。这也是西门子智能制造的三个目标。
这张图是西门子自动化工厂架构图，西门子不太讲智能工厂，主要讲的是数字化工厂。这张图是西门子数字化工厂总体架构和解决方案很顶层的一张图。
我们可以看一下这张图，左边是全集成自动化，就是现在西门子推的博途全集成自动化系统，我们可以看一下左边包含五层。最底层现场层刚才已经提过了，第二层控制层，第三层操作层，操作层主要讲的是PCS 7这样的系统。PCS 7是西门子的DCS系统，主要用于流程工业，还有一个SCADA系统，就是设备状态监测系统。再往上层是管理层，这个管理层主要讲的是车间管理。再往上层是企业级，企业级主要讲的是ERP跟PLM系统。
我们再看一下右边，在现场层、控制层，西门子的解决方案是simatic PLC控制器，还有HMI人机界面、西门子数控系统、运动控制系统、工业识别、分布式IO这样的系统。这些其实就是西门子非常典型的工业自动化基础产品。
西门子的总体的技术架构是simatic这样的一个技术架构，它的一些软件、硬件系统都采用同样的技术架构，可以无缝集成在一起。往上一层到操作这一层，操作这一层在西门子系统里面主要是wincc SCADA系统，对于工控比较熟悉的人都比较清楚。再往上是管理层，包含西门子simatic IT，这是西门子的MES系统。还有一个系统叫COMOS，COMOS是西门子流程工业的一个数字化工厂软件。
我们看最上层，最上层是企业层，有西门子的NX CAD系统，有TC PDM系统，或者叫PLM系统。有TECNOMATIX工厂仿真系统，就是刚才我所提到的工厂仿真系统，在西门子的解决方案里面就是TECNOMATIX这个系统。在智能化工厂总体架构里面，西门子缺少的是ERP系统，除了ERP系统以外，西门子几乎提供了全部的解决方案。
这张图是西门子的安贝格的智能化工厂，同样的工厂在成都也有一个，大家有兴趣的话，有时间可以去看一看。
这张图是我们总结的智能制造的关键技术。第一个智能装备技术，主要讲的是制造装备，包括数控机床、加工中心、数字化产线等。第二个是智能化的管理系统，主要讲的是ERP、PDM等。第三个智能化的设计，包括CAD、CAE、CAPP等。还有工业物流和物流的智能化系统。譬如说自动化立体仓库、AGV小车、智能化堆垛机等。制造物联就是底层系统的互联互通，还有嵌入式技术、智能诊断与决策系统，智能诊断与决策主要是讲的是设备运维方面，设备远程在线故障诊断与决策支持。还有智能化的服务，我们经常叫作现代化服务体系。
这张图是一个智能化车间的一个结构图，最上面是生产指挥中心，它是全局生产的管控系统。下面是一条生产线，有作业指导说明书、生产统计、设备状态监测、质量管理、生产防错系统、物料、立体库、AGV、配送，还有产品及时发运，这是一个比较典型的数字化车间模型。
这个是西电集团从2014年到2016年承担的智能制造专项。第一个跟第二个项目是超特高压变压器智能制造数字化车间和高压开关智能制造数字化车间项目。是2014年制造装备智能化专项。第三个项目是2015年的标准研究项目，主要是中低压配电智能化工厂相关标准研究与试验验证。这个标准研究完成后，要建一条验证产线，要做实验室验证，同时要做工厂实际 生产验证。现在的标准研究不只是把标准研究出来，更重要的是要做相关的验证。
第四个是中低压输配电装备智能制造新模式项目，第五个是2016年智能制造标准研究项目。
目前，工信部推进的智能制造项目分两种，一种是智能制造新模式项目，另外一种是智能制造标准研究与实验验证项目，主要分为两类标准，一是基础共性标准研究，二是行业应用标准，像我们所做的中低压开关相关标准，还有高压开关相关标准，其中标准研究项目难度比较大。
这张图是中国制造2025制定以后，西电集团所制定的一个战略规划，这个我就不详细说了。
这张图是变压器数字化工厂的顶层设计图，这里面我把很多工序名称改掉了，因为涉及到企业秘密。我们大概可以看一下，在这个顶层设计里面主要包含数字化的运营分析系统，主要做决策支持。数字化的设计体系，主要是CAD和CAE仿真系统，还有专家系统、数字化产品都包含在数字化设计体系里面。
精益生产管理主要讲的是车间管理MES系统。数字化制造体系这里面主要讲的是产品的核心工序，这里面的工序名称我都替换掉了，有多少个车间有多少个核心工序要做数字化建设或数字化改造都要列出来。核心工序要做数字化的改造，一般对于老的设备要加传感器，要加相关的检测控制设备。对于新的设备，一般要采购数字化或者智能化的设备，并进行联网联。
下面是数字化供应链体系，主要是ERP内的模块。还有智慧运维中心，支持产品远程状态检测与故障诊断。还有全生命周期质量控制，是一个质量系统建设。
这张图是中低压开关厂的一个智能制造顶层设计。这里面大概说一下，这个也是高度抽象化，把细节删掉了，细节不方便公开。这个设计中包含智能工业大数据分析平台，主要是进行质量数据分析。左边是虚拟工厂仿真系统，可实现数字化工厂仿真功能。协同研发平台主要是依PLM系统为核心。运营管理平台主要是以ERP系统为核心。还有生产监控中心MES系统，主要是指车间生产相关的系统。还有智慧物流、智慧能源管理，能源管理采用了西电自己的解决方案。再看一下右边是数字化实验平台，数字化实验平台主要实现实验检测、产品出厂实验。最底层的是智能化装备及设施，就是相关的制造装备的智能化，包含智能化的生产装备、物流装备、检测装备等。
各位同仁，我的分享大概就这么多，因为时间比较短，今天晚上网络也出了一点问题，欢迎大家有机会来西电参观指导，谢谢大家。
