目錄
序言
Foreword
前言
導讀 1
第一篇　工業4.0的誕生背景、理論和方法
第1章　工業4.0誕生的內外因分析 10
1.1　工業4.0的誕生是內因與外因共同作用的結果 10
1.2　內因之一：以客戶個性化需求升級為代錶的來自市場的挑戰 13
1.2.1　工業4.0時代，通過客戶定製化需求的拉動來進行價值重構 14
1.2.2　産品多樣化給企業的經營帶來瞭巨大的挑戰 16
1.2.3　大規模生産和大規模定製的變遷 19
1.3　內因之二：傳統製造業嚮數字化商業模式的轉變 22
1.4　外因之一：CPS、物聯網等新技術對傳統技術的推動 26
1.4.1　網絡物理係統 27
1.4.2　物聯網 29
1.5　外因之二：提高製造業競爭力的國傢競爭戰略的需要 31
1.5.1　德國和歐盟對工業4.0的推動 31
1.5.2　美國政府提齣的先進製造業計劃 33
1.6　案例分析：德國奧迪的智能工廠願景 34
第2章　基於CPS的工業4.0 36
2.1　CPS的産生背景 36
2.1.1　從工業3.0時代的控製論到工業4.0時代的分布式人工智能 36
2.1.2　人工智能與機器人的研究進展 40
2.1.3　CPS研究的前身--智能主體 43
2.2　CPS的基本理論 45
2.2.1　CPS的定義 45
2.2.2　CPS的五層次結構 47
2.2.3　基於服務和支持實時運行的CPS 50
2.3　基於CPS的網絡物理生産係統 51
2.3.1　從大規模定製1.0到大規模定製2.0 51
2.3.2　CPPS下的新係統架構 56
2.3.3　CPPS的實現道路 59
2.4　應用分析：CPS在智能電網、智能交通和智能醫療中的應用 60
2.4.1　智能電網 61
2.4.2　智能交通 62
2.4.3　智能醫療 63
第3章　工業4.0理論的提齣和要點 65
3.1　工業4.0的概念和目標 65
3.1.1　物聯網和服務聯網是實現工業4.0的兩大基礎和前提 66
3.1.2　CPS是實現工業4.0的核心技術 67
3.1.3　工業4.0不會孤立存在，而是作為智能、網絡化世界的一部分 70
3.1.4　作為物聯網的一個子集，M2M在工業4.0中扮演著重要的角色 72
3.1.5　工業4.0的五大核心特徵 72
3.1.6　工業4.0可以帶來新的商業機會和模式 74
3.2　工業4.0的雙重戰略 75
3.2.1　水平集成 76
3.2.2　垂直集成 77
3.2.3　端到端的開發 77
3.2.4　員工2.0 78
3.3　工業4.0下的智能工廠 79
3.3.1　自動化和互聯的設備 79
3.3.2　産品智能化且可配置 80
3.3.3　智能的機器和流程 82
3.3.4　配備的人做好準備，並有相關技術來支撐 83
3.3.5　高級的分析和建模能力 85
3.4　工業4.0的最新進展--智能服務 86
3.5　案例分析：IFM實現從傳感器到SAP的透明連接 88
3.5.1　企業概述 88
3.5.2　從傳感器到ERP 88
第4章　工業4.0時代下製造業價值網絡的數字化轉型 92
4.1　數字化轉型的基本概念 92
4.2　數字化轉型帶來的三種重塑機會 94
4.2.1　重塑商業模型 95
4.2.2　重塑業務流程 100
4.2.3　重塑工作 105
4.2.4　重塑背後的技術創造價值方式的改變 106
4.3　以重塑業務流程為代錶的製造業數字化轉型 108
4.3.1　工業4.0為製造業的數字化轉型提供瞭數字化創新機遇 108
4.3.2　目前的製造業對於數字化技術的應用存在不足 109
4.3.3　工業4.0對製造企業價值鏈的重構 110
4.4　以重塑商業模式為代錶的製造業數字化轉型 111
4.4.1　智能服務的前身--産品服務係統 111
4.4.2　以IPSS為代錶的麵嚮使用或結果的製造業商業模式 112
4.5　案例分析：全球物流供應商DHL的數字化轉型 114
4.5.1　DHL簡介 114
4.5.2　案例背景 115
4.5.3　公路貨代的業務特點和麵臨的挑戰 115
4.5.4　DHL的數字化業務變革準備 117
4.5.5　工業4.0時代下DHL的物聯網探索 119
第二篇　SAP的物聯網和工業4.0戰略概覽
第5章　以S/4 HANA為數字化核心的SAP工業4.0係統架構 124
5.1　以SAP S/4 HANA為數字核心的工業4.0係統架構 125
5.2　SAP邁嚮工業4.0的産品升級改造曆程 127
5.3　技術發展主綫一：HANA技術 130
5.3.1　支持內存計算的HANA 130
5.3.2　支持大數據的HANA 132
5.3.3　支持雲計算的HANA雲平颱 134
5.4　技術發展主綫二：移動技術 135
5.5　技術發展主綫三：雲計算技術 136
5.5.1　雲計算平颱 136
5.5.2　SAP在SaaS軟件上的進展 138
5.6　技術發展主綫四：S/4 HANA 142
5.7　快速搭建麵嚮工業4.0的企業的新一代數字化平颱 145
5.8　案例分析：美國CenterPoint公司的SAP HANA之旅 147
5.8.1　公司簡介 147
5.8.2　美國得剋薩斯州電力市場概況 147
5.8.3　SAP HANA幫助CenterPoint提高客戶管理水平 148
5.8.4　智能電網負載分析 151
5.8.5　智能電網IT/OT融閤 153
第6章　SAP的物聯網和工業4.0戰略與解決方案概覽 155
6.1　SAP對物聯網的理解 155
6.1.1　網絡經濟 155
6.1.2　商業用途的物聯網 156
6.1.3　物聯網的技術構成 158
6.2　SAP眼中的物聯網技術基礎 158
6.2.1　交付物聯網解決方案概述 159
6.2.2　物聯網的三個領域 160
6.2.3　將不同的領域整閤起來 161
6.2.4　SAP HANA平颱為物聯網轉型做好瞭準備 165
6.3　SAP的物聯網平颱架構 165
6.3.1　物聯網接入方案之一：基於SAP HCP的IoT版本 167
6.3.2　物聯網接入方案之二：基於SAP的移動技術 168
6.4　SAP的工業4.0數字化解決方案的組成 169
6.5　案例分析：美國哈雷·戴維森摩托車公司的大規模定製生産重生之路 170
6.5.1　公司簡介 170
6.5.2　戰略轉型之旅 170
6.5.3　哈雷從互聯營銷、智能製造到售後服務的全價值鏈創新 174
第三篇　SAP的六大工業4.0解決方案詳述
第7章　工業4.0下的互聯産品 180
7.1　SAP互聯産品解決方案概述 181
7.2　支持端到端創新的集成的産品開發 183
7.3　支持大規模定製背景下的産品配置管理 185
7.3.1　産品變量配置的基本概念 185
7.3.2　麵嚮大規模定製的産品數據結構 187
7.3.3　將設計與製造進行同步 191
7.4　提供支持物聯網的工程控製中心 194
7.4.1　對多種開發工具的支持 194
7.4.2　對物聯網多數據源的支持 196
7.5　加快創新速度的創新平颱 197
7.5.1　産品組閤計劃 197
7.5.2　項目管理 198
7.5.3　打造麵嚮員工參與的創新平颱 199
7.5.4　打造基於大數據分析的創新平颱 200
7.6　連接客戶與廠傢的資産智能網絡 202
7.7　案例分析：德國寶馬汽車公司在産品模塊化和客戶定製化上的數字化轉型 206
7.7.1　公司簡介 206
7.7.2　案例背景 206
7.7.3　基於産品生命周期管理項目，推動産品的模塊化 208
7.7.4　基於麵嚮客戶的銷售與生産，實現大規模定製業務 209
第8章　工業4.0下的互聯營銷 212
8.1　SAP互聯營銷解決方案概述 212
8.2　基於SAP CEC的全渠道商務 213
8.2.1　傳統的實體零售市場在嚮全渠道迅速轉變 213
8.2.2　搭建全渠道解決方案的思路 216
8.2.3　SAP的全渠道B2C商務解決方案 218
8.3　基於SAP HANA的大數據驅動的需求管理 220
8.3.1　從需求計劃到需求感知 220
8.3.2　大數據下的需求分析 221
8.3.3　需求分析的技術和工具 222
8.3.4　大數據需求供應分析解決方案 223
8.3.5　基於大數據的精準營銷 226
8.4　案例分析：德國HSE24公司利用SAP HANA實現大數據分析與精準營銷 231
8.4.1　公司簡介 231
8.4.2　電視購物客戶與購買特點 232
8.4.3　麵臨的挑戰 234
8.4.4　解決方案 236
第9章　工業4.0下的互聯製造 238
9.1　SAP的互聯製造解決方案概述 238
9.1.1　SAP的互聯製造及其技術路綫 238
9.1.2　基於SAP的互聯製造解決方案建立開放式集成工廠 241
9.2　基於SAP IBP的供應與響應計劃 243
9.2.1　響應與需求管理 244
9.2.2　産品計劃與排程 247
9.3　基於SAP HANA的MRP 250
9.4　SAP的製造執行（ME） 252
9.4.1　MES和ERP的區彆與互補 252
9.4.2　SAP ME在智能工廠中的應用 255
9.5　SAP的製造集成與智能（MII） 259
9.5.1　挑戰：製造業孤島 259
9.5.2　MII是製造企業的"粘結劑" 259
9.5.3　MII是製造企業的"巡視員" 260
9.5.4　MII是製造企業的"分析師" 260
9.6　SAP工廠連接解決方案 262
9.7　案例分析：德國Elster公司通過OPC UA實現SAP ME與車間自動化設備的連接 264
9.7.1　公司簡介 264
9.7.2　項目背景 264
9.7.3　MES項目 265
第10章　工業4.0下的互聯供應 269
10.1　SAP的互聯供應解決方案概述 269
10.2　通過SAP Ariba搭建互聯商務平颱 270
10.3　通過SAP IBP搭建需求驅動的業務計劃 272
10.3.1　使用集成的業務計劃來取代傳統的供應鏈計劃係統 272
10.3.2　製訂銷售和運營計劃 273
10.3.3　通過內部和外部的需求數據來提高決策水平 276
10.4　通過SAP IBP搭建供應鏈控製塔 279
10.4.1　預見問題的能力 280
10.4.2　獲取對外包供應鏈的控製 281
10.4.3　獲得敏捷能力 281
10.5　基於SAP SNC的供應網絡協同 282
10.6　案例分析：美國高露潔棕欖公司的SAP全球供應鏈管理 285
10.6.1　公司簡介 285
10.6.2　背景 285
10.6.3　高露潔基於SAP的供應鏈管理 287
第11章　工業4.0下的互聯物流 292
11.1　工業4.0環境下物流的新特點 292
11.2　SAP的互聯物流解決方案概述 293
11.3　基於SAP WMS/EWM的倉庫管理 295
11.3.1　與互聯設備的連接 295
11.3.2　與倉儲自動化設備的連接 296
11.3.3　增強現實在倉庫操作中的應用 298
11.4　基於SAP TM的運輸管理 300
11.5　基於SAP EM的跟蹤與追溯 302
11.6　SAP的物流網絡中心解決方案 303
11.7　案例分析：德國漢堡港的智能港口物流平颱 304
11.7.1　公司簡介 304
11.7.2　智能港口物流項目背景 305
11.7.3　基於SAP物流網絡中心解決方案打造的雲平颱 307
第12章　工業4.0下的互聯服務 309
12.1　工業4.0對産品服務的要求 309
12.2　SAP的遠程維修與服務解決方案 310
12.2.1　遠程維修與服務的方案架構 310
12.2.2　遠程維修與服務的業務效益 312
12.3　SAP的預測性維修與服務 313
12.3.1　方案概述 313
12.3.2　PDMS的應用 315
12.3.3　使用SAP PDMS解決方案的價值 317
12.4　SAP增強現實方案在服務中的應用 318
12.5　案例分析：德國凱撒壓縮機公司通過大數據和實時業務，將以客戶為中心的服務業務提升到更高的水平 319
12.5.1　公司簡介 320
12.5.2　大數據支持下的預防性維護 321
12.5.3　將産品開發與客戶需求聯係起來 323
12.5.4　通過洞察來加快獲取價值的速度 323
第四篇　工業4.0應用效益分析和趨勢展望
第13章　製造企業實施工業4.0和物聯網的效益與挑戰 326
13.1　工業4.0定性的效益分析 326
13.2　工業4.0定量的效益分析 329
13.3　物聯網的行業應用效益 330
13.4　汽車零部件企業實現工業4.0的價值分析 332
13.4.1　集成的生産與物流流程 333
13.4.2　加強機器和人之間的協作 333
13.4.3　提高車間層的生産效率 333
13.5　技術、經濟、組織、法律等方麵對工業4.0的挑戰 334
13.6　應用分析：工業4.0為汽車工業帶來的變化 336
13.6.1　對復雜性的管理是汽車企業取得成功的關鍵 336
13.6.2　基於無傳送帶的分布式汽車生産係統 338
第14章　下一階段工業4.0的發展及其相關動嚮 340
14.1　工業4.0的發展路徑 340
14.2　智能服務的成熟度 341
14.3　工業4.0參考架構模型 343
14.3.1　RAMI 4.0的結構 343
14.3.2　使用RAMI 4.0的好處 345
14.4　美國先進製造的發展方嚮 346
14.4.1　先進傳感器、控製和製造平颱技術 348
14.4.2　可視化、信息化和數字化的製造技術 349
14.5　美國的工業互聯網、中國的"中國製造2025"和"互聯網+" 351
14.5.1　美國的工業互聯網與德國工業4.0 351
14.5.2　"互聯網+"的解讀 354
14.5.3　"中國製造2025"與電子商務的成功之路 354
縮略語 357
參考文獻 362
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