工业企业数字化运营的顶层设计规划和实现路径

一、 工业企业自动化和信息模型

如下图1所示：L1层是设备侧仪表、阀门、驱动器、电机、智能设备等物理收集和执行业务和产品；L2分布式控制系统通常用于流程行业DCS、可编程逻辑控制器用于离散行业和公共事业基础设施PLC、综合监控系统SCADA、安全系统、电气控制系统等是工业自动化控制业务和产品；L3：生产调度执行系统MES、高级排程系统APS、能源管理系统EMS生产调度及生产管理业务及产品；L4：企业资源管理ERP、企业办公OA、客户关系CRM企业管理业务业务和产品。

图1 传统工业企业自动化和信息模型

传统的企业信息化建设一般由不同的业务部门负责，逐一建设子系统，缺乏业务目标指导和总体规划，导致系统岛、数据岛和应用岛。

在数字时代，企业需要综合思考数字时代新的商业模式、新的管理理念、设计数据驱动、解构重构、继承和开发共存的数字转型整体解决方案，逐步实现从单一系统建设到总体规划（结构、模块、标准、接口）

二、 数字运营顶层设计规划的大逻辑

顶层数字运营的设计和规划应首先基于客户企业的商业目标和商业模式的发展和进化。

其次，要考虑企业自动化和信息化的现状，继承和开发现有工厂的现有系统；同时，要考虑核心智能设备的研发或生产线的过程改造，以大大提高效率和质量，甚至改变产业链；

三是考虑工厂基础设施(网络、安全、 能源、会议、 门禁、照明等)。)、物流布局规划(物流总体设计 仓储设计 材料转运)、生产规划(产能分析、平面布局、材料、生产工艺、物流)；

最后，提出了数字化生产和工业互联网服务的数字化整体解决方案。

顶层设计和规划的大逻辑如下图2所示：

图2 数字化运营顶层设计和规划的大逻辑

解决方案既有总体目标，结构化子目标，每个目标都使用3-5支持关键结果。所有的目标和关键结果都围绕着商业目标和商业模式发展的主线进行验证和评估，形成了一个闭环的规划。

数字驱动操作的基础和目标

基于数据驱动的操作首先需要解决数据端到端深度互联的挑战。智能化的实现必须以数据互联为前提，特别是跨层次、多环节的数据互联和相关分析。传统的制造系统以生产过程为核心，受技术标准、数据异构等因素的影响，数据集成往往是局部和有限的。特别是在生产现场，由于协议和数据规范中工业网络和各种控制系统的多样性和封闭性，大量生产数据保留在各个单独的系统中，无法充分流动和分析；在企业管理层中，不同的软件系统变得极其复杂和昂贵；为了实现上述智能工厂的目标，企业生产数据、管理数据、生产数据和管理数据必须有机集成。

二是海量数据的管理和处理。在传统的工厂系统中，数据的有效管理可以通过分散在不同业务系统中的关系数据库和实时数据库来实现。然而，随着数据集成和智能应用的需求，各种生产过程数据和管理数据将呈现爆炸性增长。作为工厂智能化的核心，如何实现海量多源异构数据的有效管理是另一个巨大的挑战。

最后是数据驱动的工业应用创新。传统的工业软件通常满足企业的共同需求，对差异化和精细化管理的需求较差。这些软件大多作为设计、生产和管理的局部支持工具分开存在，没有统一的数据标准。随着智能化需求和工业数据采集和集成处理能力的成熟，设备运行、工艺参数、生产线优化、能源节约、个性化定制等特定场景数据驱动的应用将逐渐成为企业推广智能化的主要方向。

如下图3所示：

图3 数据驱动操作的基础和目标

4、 数字运营规划的内涵

新的工业革命及其技术发展促进了制造企业从概念、能力、管理、生态等方面的转型。转型需要综合考虑企业发展的历史、现状和未来。数字时代的转型不仅要吸收传统工业时代积累的技术、运营和管理经验，而且要实现各种运营管理模式和系统的平稳过渡，支持制造企业在组织结构、商业模式和运营管理重建方面的综合数字驱动需求。

工业企业的组织层次通常包括集团级、工厂级/工业园区和车间级。数字驱动运营的规划内容通常包括以下不同层次的内容，如下图4所示：

图4 数字驱动运营规划的内涵

5. 实现数字驱动操作的路径

首先是数字转型的顶层设计和规划，包括：业务目标分析、解决方案参考架构（结构、模块、标准、接口）、技术平台框架、评价系统、实施路线图和方 ** 。

二是将系统产品、套装软件销售转化为系统产品IT能力转移的新一代软件平台产品。数字转型的应用往往需要与特定行业和企业的知识和经验紧密结合，涉及多个领域，需要动态发展，需要整合数字生产和工业互联网服务的各个方面，需要新一代操作系统级的工业软件平台，提供一套完整的工业安全系统、工业标准、二次开发工具和运营环境；提供机制模型、组件和工业场景APP。

三是集成传统工业自动化各子系统，需要新一代工业自动化控制系统（PLC、 DCS、SCADA、SIS...）在数据驱动的基础上，扩展分布式控制节点、实时服务总线、边缘实时计算平台和生产数据中心；全集成 仪器、控制、电气、安全、设备监控等子系统，扩展生产过程管理系统，包括调度、运行维护。

最后是生态系统的建设。依托数字转型的顶层设计和规划，开放全集成的核心平台产品，与高校、科研机构、上下游企业、系统集成商、行业协会、联盟、标准集团建立合作关系，逐步实施数字生产和服务的整体解决方案。

对于工业企业来说，除了专门的内部组织和强大的领导外，上述工作还需要一个能够提供软硬件核心平台产品的数字转型合作伙伴。