两化融合背景下的工厂数字化与智能化

张志檩——2012年3月15日北京仪表自动化会议两化融合背景下的工厂数字化与智能化石油化学工业面临的挑战大型化集约化一体化基地化清洁化精细化差异化操作难度大管理难度大信息化需求高低能耗低物耗低污染低排放•目录•1、引言----两化融合•2、过程控制（PCS）进化•3、经营管理(ERP)提升•4、生产运行管理（MES）拓展•5、全厂管控（B2M）一体化•6、结语：几个关键词人类社会三次重大变革农业革命-工业革命-数字革命农业革命，经历3000年，第一次浪潮工业革命，第二次浪潮，经历300年数字革命，第三次浪潮，经历30年食物生产的发现物质和能源的发现信息的发现狩猎社会农业社会工业社会信息社会信息化社会工业化的三大技术特征主要概括为机械化、电气化和自动化。机械化电气化自动化物质流生产工具控制模型工具智能能源流电流信息化的三个技术特征•传统工业化的技术特征是机械化、电气化和自动化。•现代工业化的技术特征，除了机械化、电气化、自动化外，还要实现计算机化、网络化和智能化，即信息化。信息化智能化计算机化网络化管理工具信息流管理模型运营自动化信息化的效能•计算机化：由纸面到（计算机）桌面；由人工到机器。•网络化：由信件到邮件，由电话到可视化，由人跑到信息跑，由面对面到虚拟“地球村”。•智能化：由简单到复杂，由经验到科学，由初等数学模型到高等数学模型，由“拍脑袋”到敲键盘。CorporateFinancials,HR,MarketingSuppliersManufacturingExecutionSystems企业的本质--TheBusinessValueChainSourceMakeDeliverPlanManufacturerReturnCustomersRetailerBusinessValueChain–move,store,resources,cost,timeBasedonthe“SupplyChainOperationsReference”thisisaFrameworkformanagingbusinessprocessesinthesupplychain…ERPSCMERPAPS其他CRMe-Business其他ERPMESLIMS规格管理物料管理PIMS实时数据库APC研发管理PCSDCSSCADA公司总部区域A区域B工厂1工厂2工厂3工厂n集团企业系统集成从传感器到企业总部的自动化链•从传感器到企业总部的自动化链•FromthesensortothecorporateheadquartersofautomationchainHistorianInstrumentationDCSorSCADAAnalysisEnterprise管理不断创新•目录•1、引言----两化融合•2、过程控制（PCS）进化•3、经营管理(ERP)提升•4、生产运行管理（MES）拓展•5、全厂（B2M）一体化•6、结语：几个关键词过程控制系统（PCS）的进步控制系统过程过程控制技术的相应变迁复数企业工程变量流量整个企业整单元过程变量经济变量多变量整个单元整个工厂整个装置复数单元及界区外复数装置复数工厂生产计划生产管理电子商务，市场营销供应链手动阀多回路调节（3）综合控制综合控制多变量控制约束控制约束控制（4）调节器（2）与过程控制关联的技术運転管理運転データ異常最適化異常診断プロセス制御システム制御性能監視正常計測装置品質改善状態推定プロセス制御工厂优化控制EnterpriseResourcePlanningAdvancedProcessControl,Real-timeOptimizationProcessnformationManagementSystemsProcessControlMeasure,CommunicateOperate经营层生产自动化层操作层ERPPIMS,LIMSAPC,RTODCS,PLCFieldDevices&InfrastructurePlantAPC的目标---卡边控制压缩机速度压力温度阀门开度产品纯度希望的运转条件现在的运转范围多变量预估控制器的工作原理线性动态多变量控制多周期非线性稳态优化采用APC及运转支持系统前后的操作对比（三）先进控制技术优化控制一体化产品价格多变量预估控制多变量预估控制OPTAPCDCS公用工程费gonchen原料费1过程约束条件优化控制控制系统的发展轨迹“...dedicatedtoasingleinternationalfieldbus.”©2003FieldbusFoundation12TheDigitalPlant‘ChangestheGame’foraStepChangeinResultsTheDigitalPlant‘ChangestheGame’foraStepChangeinResultsValueCentralizedDCSHardwiredPanelBoardsDigitalPlantArchitectureTimeChevronTexaco2001年自动化投资比例AnnualSpend=$12MM/year14.50.55.5Simulation&ExpertSystemsInformationManagementIntegratePlanningandControlAdvancedProcessControl信息采集之源--传感器物理量，化学量，生物量检测变换输出电气信号，数字信号传感器的进步•数字化革命推动了智能传感器（SmartSensor或IntelligentSensor）、微型传感器、无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）、新功能传感器的产生。•近十年传感器数量增加几十倍，自动化系统中的非控制变量比例成倍增加，不断开拓应用新领域。数字工厂无线解决方案硬件测量与软仪表工厂DCS软件预测网络应用的进化（物联网）ResearchnetworkE-mail泛在计算（云）CommunicationQualitativegrowthoftheInternetMobility(User,Devices)MobileInternetAppliancesNetworkedembeddedsystemsCommunicationbetweenSmartDevicesFCS的层次架构30现场总线技术在全球的分布行业分布全球分布LA10%NA46%AP13%MEA7%EUR24%现场总线技术的全球市场认可教育业造纸业餐饮业医药业电力业石油与天然气化学其它金属矿业WhatisSCADA？onecenter,onecommunicationnetwork,data•目录•1、引言----两化融合•2、过程控制（PCS）进化•3、经营管理(ERP)提升•4、生产运行管理（MES）拓展•5、全厂管控（B2M）一体化•6、结语：几个关键词ERP集成的业务流程（物流、资金流、信息流）客户付款收益率分析生产成本计算原材料收货销售和服务质量/合规采购财务/控制供应链计划仓库/物流生产半成品收货发货收货质量控制质量控制质量控制质量控制发货发货采购计划研发研发原材料和生产能力规划供应链计划销售(OTI)工厂维护生产交货(OTI)运输(OTI)开票(OTI)成品(OTI)采购到支付订单到发票（OTI）ERP功能架构:产供销三环节人财物三对象销售终端及客户供应商伙伴制造发货库存订货物流采购综合数据库财务会计人力资源管理管理会计销售支持销售计划市场支持产品供货材料供货市场信息市场信息三种资源人力财力物力销售终端及客户供应商伙伴制造发货库存订货物流采购综合数据库财务会计人力资源管理管理会计销售支持销售计划市场支持产品供货材料供货市场信息市场信息三种资源人力财力物力三个环节销售终端及客户供应商伙伴制造发货库存订货物流采购综合数据库财务会计人力资源管理管理会计销售支持销售计划市场支持产品供货材料供货市场信息市场信息供应生产销售三个环节TheorganizationbeforeERP部门林立条块分割ERP–bringingtheorganizationtogether纵向扁平化横向瘦身39仕入先得意先受注への出庫受注による出庫予定予測データ現在庫数量ラインへの出庫製造からの入庫発注による入庫予定発注品の入庫販売業務プロセスＭＲＰ生産管理プロセス購買業務プロセス見積依頼承認売掛金見積購買依頼購買発注入荷請求書照合基準生産計画計画手配製造指図生産管理需要予測ＭＭ：在庫管理入庫在庫管理出庫倉庫管理引合見積受注出荷請求AP買掛金管理AR売掛金管理GL一般会計AM固定資産管理CM資金管理採用管理人事計画人材管理勤怠管理給与管理間接費管理CCA原価ｾﾝﾀ会計OPA指図書別計算PC原価計算利益管理PCA利益ｾﾝﾀ会計PA収益性分析財務会計管理会計プロセス固定資産／預金入金予定支払予定材料払出間接費製造原価間接費建設仮勘定人事管理プロセス給与・旅費人件費予算売上原価/商品売掛金/売上入庫請求仮勘定／買掛金在庫／入庫請求仮勘定買掛金満期予定経費減価償却費固定資産仕掛・製品・差異売上原価仕入費用ERP：経営情報の空間的整合性40投資管理資金管理財務会計販売管理生産管理／計画在庫／購買管理管理会計LIS売掛金資金予測請求顧客名.ABC株式会社製品番号4711数量100日付年/月/日資金予測資金管理原料在庫利益（予定）原価売掛金の決済￥支払の取り扱い与信管理与信管理調達出荷利益（確定）受注在庫確認製造EIS受注,在庫バランス納入ﾘｰﾄﾞﾀｲﾑ分析長滞在庫分析グレード別収益原価構成売上/物流費統計情報ERP：経営情報の時間的整合性41utdallas.edu/~metinInformationTechnologyinaSupplyChain:ERPSystemsSupplierCustomerRetailerDistributorManufacturerStrategicPlanningOperationalERPPotentialERPPotentialERP42utdallas.edu/~metinInformationTechnologyinaSupplyChain:AnalyticalApplicationsSupplierCustomerRetailerDistributorManufacturerStrategicPlanningOperationalSupplierAppsSCMMESDemPlanTransportexecution&WMSAPSTransport&InventoryPlanningCRM/SFA经营环境变化与SCM的形成与发展APSFourPartModelAMR’sAPSModelCreatedbyAdvancedManufacturingResearch,IncEnterpriseWidePlanningAvaliabletoSupplyPromiseChainPlanningCapabletoProductionPromiseScheduling•1、供应链计划•SupplyChainPlanning，SCP•2、企业级计划•Enterprisewideplanning•3、可能能力承诺•avaliablepromise•4、实际能力承诺•capablepromiseSCM的一体化集成阶段（五阶段说）•1、业务部门级集成•2、企业各部门级集成•3、企业之间级集成•4、价值链级集成•5、整体业务网络级集成e-BusinessApplicationArchitect供应商制造商客户一体化Accounting&FinancialsProductionLogisticsSales&D