数字基础及工厂 4

数字化工厂第2章数字化工厂概述讲课人：目录/CONENTS我国数字经济的发展工业企业数字化转型数字化工厂的研究与发展现状数字化工厂的内涵与系统框架2.12.22.32.42.1我国数字经济的发展2.1我国数字经济的发展2020年我国信息通信研究院发布新版《中国数字经济发展白皮书》，数字经济是以数字化的知识和信息作为关键生产要素，以数字技术为核心驱动力量，以现代信息网络为重要载体，通过数字技术与实体经济深度融合，不断提高经济社会的数字化、网络化、智能化水平，加速重构经济发展与治理模式的新型经济形态。数字化转型是各类社会经济实体进入数字经济的主要途径。《中国数字经济发展白皮书》2.1我国数字经济的发展我国数字经济的发展本小节内容框架数据价值化数字化治理产业数字化数字产业化2.1我国数字经济的发展数字经济进入“四化”协同发展新阶段2.1我国数字经济的发展数字产业化即信息通信产业，是数字经济发展的先导产业，为数字经济发展提供技术、产品、服务和解决方案等。具体包括电子信息制造业、电信业、软件和信息技术服务业、互联网行业等。数字产业化包括但不限于5G、集成电路、软件、人工智能、大数据、云计算、区块链等技术、产品及服务。1.数字产业化产业数字化是指传统产业应用数字技术所带来的生产数量和效率提升，其新增产出构成数字经济的重要组成部分。就其定义来说，产业数字化的实质是工业企业数字化转型的结果。2.产业数字化2.1我国数字经济的发展数字化治理是运用数字技术，建立健全行政管理的制度体系，创新服务监管方式，实现行政决策、行政执行、行政组织、行政监督等体制更加优化的新型政府治理模式。数字化治理包括治理模式创新，利用数字技术完善治理体系，提升综合治理能力等。数字化治理包括但不限于以多主体参与为典型特征的多元治理，以“数字技术+治理”为典型特征的技管结合，以及数字化公共服务等。近年来，数字政府、智慧城市等成为数字化治理的主要发力点。3.数字化治理2.1我国数字经济的发展价值化的数据是数字经济发展的关键生产要素，加快推进数据价值化进程是发展数字经济的本质要求。数据可存储、可重用，呈现爆发增长、海量集聚的特点，是实体经济数字化、网络化、智能化发展的基础性战略资源。数据价值化包括但不限于数据采集、数据标准、数据确权、数据标注、数据定价、数据交易、数据流转、数据保护等。4.数据价值化2.2工业企业数字化转型2.2工业企业数字化转型工业企业数字化转型本小节内容框架我国工业企业数字化转型面临的挑战数字化转型的本质数字化转型相关概念工业互联网平台数字中台数字化工厂、智能工厂、智慧工厂与智能制造Digitization、Digitalization与DigitalTransformation数字化转型的基本矛盾数字化转型的问题疫情后的反思与新挑战2.2工业企业数字化转型Digitization根据牛津英语词典，数字化（Digitization）是指数字化（Digitizing）的行为或过程；模拟数据的转换（特别是使用图像、视频和文本），转换成数字形式。Tilson等人和Hess认为数字化（Digitization）是将模拟信号转换成数字形式，并最终转换成二进制数字的技术过程，这也是自第一台计算机诞生以来计算机科学家提出的核心思想。数字化（Digitization）使信息去物质化，并将信息从物理载体以及存储、传输和处理设备中分离出来。Digitization、Digitalization与DigitalTransformation2.2.1相关概念2.2.1相关概念Digitalization“数字化（Digitalization）”一词于1971年首次出现在《北美评论》上的一篇文章中。自此，关于数字化的文章大量出现，数字化已经广泛地指围绕数字通信和媒体基础设施融入不同的社会生活领域。数字化（Digitalization）是指一个组织、行业、国家等采用或增加使用数字或计算机技术。虽然数字化（Digitalization）强调数字技术，但更多的是用来描述在更广泛的个人、组织和社会背景下采用和使用这些技术的各种社会技术现象和过程。Digitization、Digitalization与DigitalTransformation2.2.1相关概念DigitalizationGartner公司也参与了这一术语的研究。根据Gartner公司的术语表，“数字化是指使用数字技术来改变商业模式，并提供新的收入和价值创造机会”。这是向数字商业转变的过程。数字化（Digitalization）通过数字技术对人、人类生活、社会关系等产生影响，为了产生价值进而影响商业运作。随着组织实施，数字技术人们的工作发生了变化。例如，想象一下工厂工人放下锤子和车床，转而使用计算机控制的设备。布鲁金斯学会（BrookingsInstitution）认为这种变化是数字化（Digitalization）的核心。Digitization、Digitalization与DigitalTransformation2.2.1相关概念DigitalTransformation按照2011年美国麻省理工斯隆管理学院和凯捷咨询联合发布的研究报告，数字化转型（DigitalTransformation，DT）是指使用数字化技术从根本上提高企业的绩效或提高企业绩效可以达到的高度。数字化转型是一个不断发展的概念：无纸化，个人的数字化竞争力，各个行业和分支。学者Hess等认为数字化转型描述了信息技术（IT）作为（部分)自动化任务的一种手段所带来的变化。Digitization、Digitalization与DigitalTransformation2.2.1相关概念数字化转型是一场系统性大变革，数字化工厂、智能工厂等的建设是数字化转型的具体实践方式。由数字化工厂到智能制造体现的是转型深入程度的高低。数字化工厂、智能工厂、智慧工厂与智能制造2.2.1相关概念数字中台是数字化转型过程自然演进的结果。2.2.1相关概念数字能力的再分工。“业务中台+数据中台”双中台是主要类型。容器云、DevOps、微服务成最佳载体、首选架构。不是所有公司都需要数字中台，是否进行数字中台的建设与企业所处行业、阶段、数据成熟度相关。中台承上启下：前台（应用层）—中台（逻辑层）—后台（数据层）数字中台架构2.2.1相关概念工业互联网平台集合工业互联的优越特性和平台化的思维，已成为企业数字化转型的重要抓手。工业互联网平台2.2工业企业数字化转型中国企业数字化联盟组认为数字化转型是企业战略层面的概念，本质是通过数字技术和数学算法显性切入企业业务流，形成智能化闭环，使得企业的生产经营全过程可度量、可追溯、可预测、可传承，重构了质量、效率、成本的核心竞争力。联盟将企业数字化分为内部运营管理数字化（内部垂直集成）、外部商业模式数字化（外部横向集成）和行业平台生态数字化（平台上的端到端集成）三大部分。一是客户体验升级。二是企业效率提升。三是企业业务创新。2.2.2数字化转型的内涵2.2.2数字化转型的内涵数字化转型的1.0：是基于传统的IT架构和桌面端。数字化转型2.0：是基于边缘计算、云计算、移动端为代表的物联网（InternetofThings，IoT）的一个新的技术渠道。环境：工业4.0、智能制造等要解决的核心问题就是，面对客户需求的变化，企业如何适应和跟上这一快速的变化，如何更好地满足客户需求，这是数字化转型的逻辑起点。系统：企业产品从传统产品→智能产品→智能互联产品→产品系统→产品体系；业务系统更加的复合多层：从一个小系统被不断接入企业内部大系统，企业内部大系统与上下游实现互联互通互操作，构建复杂产业链系统。企业把产业链系统向整个社会开放时，构建一个复杂巨系统。数字化转型1.0到2.02.2.2数字化转型的内涵商业和制造系统变得越来越复杂，从一个机械系统演变成了一个复杂生物系统，形成智能系统，由单一系统、局部系统、复杂系统到巨系统2.2.2数字化转型的内涵数字化转型，本质是两场革命：工具革命和决策革命。解决两个基本问题：正确地做事和做正确的事。工具与决策智能系统构成2.2.2数字化转型的内涵决策革命：基于数据+算法的决策。四个环节：一是描述，在虚拟世界描述物理世界发生了什么；二是洞察，为什么会发生，事物产生的原因；三是预测，研判将来会发生什么；四是决策，最后应该怎么办，提供解决方案。数字化转型的两场革命2.2.2数字化转型的内涵数据流动的自动化：正确的数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器。数据企业业务与数据流动2.2.2数字化转型的内涵数据流动的自动化：正确的数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器。从“系统+系统”模式到“系统之系统”模式。数字化转型1.0与数字化转型2.0架构变化2.2工业企业数字化转型数字化转型的基本矛盾是企业全局优化的需求和碎片化供给之间的矛盾。数字化转型的基本矛盾数字化转型的问题疫情后的反思与新挑战一是不少企业认识不到位，缺乏方法论支撑。二是数据资产积累薄弱，应用范围偏窄。三是核心数字技术及第三方服务供给不足。新基建、产业链和供应链、任重道远2.2.2我国工业企业数字化转型面临的挑战2.3数字化工厂的研究与发展现状2.3数字化工厂的研究与发展现状数字化工厂的研究与发展现状本小节内容框架研究热点及演进趋势主要研究内容研究力量分布与生产制造深度融合作者共现知识图谱第一阶段（2004年之前）第二阶段（2005-2014年）第三阶段（2014年至今）以集成技术、管理等手段推动数字化工厂迭代升级以建立统一标准、协议及模型的方式打通数字化转型壁垒机构共现知识图谱国家共现知识图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状外文期刊作者共现知识图谱中文期刊作者共现知识图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状国外机构共现知识图谱国内机构共现知识图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状国外机构共现知识图谱国内机构共现知识图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状数字化工厂研究国家排行国家共现知识图谱国家发文量占比GERMANY52419.74%PEOPLESRCHINA43016.20%USA2569.65%SOUTHKOREA2228.36%ITALY2027.61%ENGLAND1144.30%SPAIN993.73%JAPAN953.58%FRANCE863.24%SWEDEN823.09%2.3数字化工厂的研究与发展现状国家共现知识图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状共被引文献研究关键词聚类图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状国外数字化工厂研究热点演进时区图谱2.3数字化工厂的研究与发展现状国内数字化工厂研究热点演进时区图谱2.4数字化工厂的内涵与系统框架2.4数字化工厂的内涵与系统框架数字化工厂是对现实工厂的复制，通常用于表示现有结构和数据映射。基于映射的视角基于信息模型的视角基于系统的视角数字化工厂被视为一个概念，是带有特定信息的数字模型，能够在工厂整体运营和实际生产进入之前提前规划和维护工厂运营和生产。扩展了数字化工厂的概念，除工厂和生产计划之外，还应包括数字化工厂全生命周期，甚至应包括数字化工厂相关的生态圈，从系统、环境的观点来阐述。2.4数字化工厂的内涵与系统框架在众多数字化工厂定义中，德国工程师协会(VereinDeutscherIngenieure，VDI)的定义已成为最常见的定义，属于表中第二类视角，即集成模型来界定的。2.4数字化工厂的内涵与系统框架VDI在其第4499号指令中将数字化工厂定义为：数字化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的、不中断的数据管理集成在一起。目标是全面规划、评估和持续改进工厂与产品相关的所有关键流程和资源。VDI将数字化工厂的核心应用领域视为与待生产产品相关的生产和工厂规划。2.4数字化工厂的内涵与系统框架数字化工厂是一种集成的、动态的组织方式，指在原有工厂的基础上，应用物联网技术、虚拟现实技术、数字孪生技术等新一代ICT技术赋能企业内的有形实体（人力、物力等）与无形要素（数据、资金、信息、文化等），实现企业业务全生命周期的集成管理数字化、信息交互网络化、协调监控智能化变革，使企业能够适应市场环境变化的需求，提高竞争力，获得良好效益。本书对数字化工厂的定义2系统架构第一个维度（垂直轴）借用了信息