导读 1
第一篇 工业4.0的诞生背景、理论和方法 10
第1章 工业4.0诞生的内外因分析 10
1.1 工业4.0的诞生是内因与外因共同作用的结果 10
1.2 内因之一：以客户个性化需求升级为代表的来自市场的挑战 13
1.2.1 工业4.0时代，通过客户定制化需求的拉动来进行价值重构 14
1.2.2 产品多样化给企业的经营带来了巨大的挑战 16
1.2.3 大规模生产和大规模定制的变迁 19
1.3 内因之二：传统制造业向数字化商业模式的转变 22
1.4 外因之一：CPS、物联网等新技术对传统技术的推动 26
1.4.1 网络物理系统 27
1.4.2 物联网 29
1.5 外因之二：提高制造业竞争力的国家竞争战略的需要 31
1.5.1 德国和欧盟对工业4.0的推动 31
1.5.2 美国政府提出的先进制造业计划 33
1.6 案例分析：德国奥迪的智能工厂愿景 34
第2章 基于CPS的工业4.0 36
2.1 CPS的产生背景 36
2.1.1 从工业3.0时代的控制论到工业4.0时代的分布式人工智能 36
2.1.2 人工智能与机器人的研究进展 40
2.1.3 CPS研究的前身——智能主体 43
2.2 CPS的基本理论 45
2.2.1 CPS的定义 45
2.2.2 CPS的五层次结构 47
2.2.3 基于服务和支持实时运行的CPS 50
2.3 基于CPS的网络物理生产系统 51
2.3.1 从大规模定制1.0到大规模定制2.0 51
2.3.2 CPPS下的新系统架构 56
2.3.3 CPPS的实现道路 59
2.4 应用分析：CPS在智能电网、智能交通和智能医疗中的应用 60
2.4.1 智能电网 61
2.4.2 智能交通 62
2.4.3 智能医疗 63
第3章 工业4.0理论的提出和要点 65
3.1 工业4.0的概念和目标 65
3.1.1 物联网和服务联网是实现工业4.0的两大基础和前提 66
3.1.2 CPS是实现工业4.0的核心技术 67
3.1.3 工业4.0不会孤立存在，而是作为智能、网络化世界的一部分 70
3.1.4 作为物联网的一个子集，M2M在工业4.0中扮演着重要的角色 72
3.1.5 工业4.0的五大核心特征 72
3.1.6 工业4.0可以带来新的商业机会和模式 74
3.2 工业4.0的双重战略 75
3.2.1 水平集成 76
3.2.2 垂直集成 77
3.2.3 端到端的开发 77
3.2.4 员工2.0 78
3.3 工业4.0下的智能工厂 79
3.3.1 自动化和互联的设备 79
3.3.2 产品智能化且可配置 80
3.3.3 智能的机器和流程 82
3.3.4 配备的人做好准备，并有相关技术来支撑 83
3.3.5 高级的分析和建模能力 85
3.4 工业4.0的最新进展——智能服务 86
3.5 案例分析：IFM实现从传感器到SAP的透明连接 88
3.5.1 企业概述 88
3.5.2 从传感器到ERP 88
第4章 工业4.0时代下制造业价值网络的数字化转型 92
4.1 数字化转型的基本概念 92
4.2 数字化转型带来的三种重塑机会 94
4.2.1 重塑商业模型 95
4.2.2 重塑业务流程 100
4.2.3 重塑工作 105
4.2.4 重塑背后的技术创造价值方式的改变 106
4.3 以重塑业务流程为代表的制造业数字化转型 108
4.3.1 工业4.0为制造业的数字化转型提供了数字化创新机遇 108
4.3.2 目前的制造业对于数字化技术的应用存在不足 109
4.3.3 工业4.0对制造企业价值链的重构 110
4.4 以重塑商业模式为代表的制造业数字化转型 111
4.4.1 智能服务的前身——产品服务系统 111
4.4.2 以IPSS为代表的面向使用或结果的制造业商业模式 112
4.5 案例分析：全球物流供应商DHL的数字化转型 114
4.5.1 DHL简介 114
4.5.2 案例背景 115
4.5.3 公路货代的业务特点和面临的挑战 115
4.5.4 DHL的数字化业务变革准备 117
4.5.5 工业4.0时代下DHL的物联网探索 119
第二篇 SAP的物联网和工业4.0战略概览 124
第5章 以S/4 HANA为数字化核心的SAP工业4.0系统架构 124
5.1 以SAP S/4 HANA为数字核心的工业4.0系统架构 125
5.2 SAP迈向工业4.0的产品升级改造历程 127
5.3 技术发展主线一：HANA技术 130
5.3.1 支持内存计算的HANA 130
5.3.2 支持大数据的HANA 132
5.3.3 支持云计算的HANA云平台 134
5.4 技术发展主线二：移动技术 135
5.5 技术发展主线三：云计算技术 136
5.5.1 云计算平台 136
5.5.2 SAP在SaaS软件上的进展 138
5.6 技术发展主线四：S/4 HANA 142
5.7 快速搭建面向工业4.0的企业的新一代数字化平台 145
5.8 案例分析：美国CenterPoint公司的SAP HANA之旅 147
5.8.1 公司简介 147
5.8.2 美国得克萨斯州电力市场概况 147
5.8.3 SAP HANA帮助CenterPoint提高客户管理水平 148
5.8.4 智能电网负载分析 151
5.8.5 智能电网IT/OT融合 153
第6章 SAP的物联网和工业4.0战略与解决方案概览 155
6.1 SAP对物联网的理解 155
6.1.1 网络经济 155
6.1.2 商业用途的物联网 156
6.1.3 物联网的技术构成 158
6.2 SAP眼中的物联网技术基础 158
6.2.1 交付物联网解决方案概述 159
6.2.2 物联网的三个领域 160
6.2.3 将不同的领域整合起来 161
6.2.4 SAP HANA平台为物联网转型做好了准备 165
6.3 SAP的物联网平台架构 165
6.3.1 物联网接入方案之一：基于SAP HCP的loT版本 167
6.3.2 物联网接入方案之二：基于SAP的移动技术 168
6.4 SAP的工业4.0数字化解决方案的组成 169
6.5 案例分析：美国哈雷·戴维森摩托车公司的大规模定制生产重生之路 170
6.5.1 公司简介 170
6.5.2 战略转型之旅 170
6.5.3 哈雷从互联营销、智能制造到售后服务的全价值链创新 174
第三篇 SAP的六大工业4.0解决方案详述 180
第7章 工业4.0下的互联产品 180
7.1 SAP互联产品解决方案概述 181
7.2 支持端到端创新的集成的产品开发 183
7.3 支持大规模定制背景下的产品配置管理 185
7.3.1 产品变量配置的基本概念 185
7.3.2 面向大规模定制的产品数据结构 187
7.3.3 将设计与制造进行同步 191
7.4 提供支持物联网的工程控制中心 194
7.4.1 对多种开发工具的支持 194
7.4.2 对物联网多数据源的支持 196
7.5 加快创新速度的创新平台 197
7.5.1 产品组合计划 197
7.5.2 项目管理 198
7.5.3 打造面向员工参与的创新平台 199
7.5.4 打造基于大数据分析的创新平台 200
7.6 连接客户与厂家的资产智能网络 202
7.7 案例分析：德国宝马汽车公司在产品模块化和客户定制化上的数字化转型 206
7.7.1 公司简介 206
7.7.2 案例背景 206
7.7.3 基于产品生命周期管理项目，推动产品的模块化 208
7.7.4 基于面向客户的销售与生产，实现大规模定制业务 209
第8章 工业4.0下的互联营销 212
8.1 SAP互联营销解决方案概述 212
8.2 基于SAP CEC的全渠道商务 213
8.2.1 传统的实体零售市场在向全渠道迅速转变 213
8.2.2 搭建全渠道解决方案的思路 216
8.2.3 SAP的全渠道B2C商务解决方案 218
8.3 基于SAP HANA的大数据驱动的需求管理 220
8.3.1 从需求计划到需求感知 220
8.3.2 大数据下的需求分析 221
8.3.3 需求分析的技术和工具 222
8.3.4 大数据需求供应分析解决方案 223
8.3.5 基于大数据的精准营销 226
8.4 案例分析：德国HSE24公司利用SAP HANA实现大数据分析与精准营销 231
8.4.1 公司简介 231
8.4.2 电视购物客户与购买特点 232
8.4.3 面临的挑战 234
8.4.4 解决方案 236
第9章 工业4.0下的互联制造 238
9.1 SAP的互联制造解决方案概述 238
9.1.1 SAP的互联制造及其技术路线 238
9.1.2 基于SAP的互联制造解决方案建立开放式集成工厂 241
9.2 基于SAP IBP的供应与响应计划 243
9.2.1 响应与需求管理 244
9.2.2 产品计划与排程 247
9.3 基于SAP HANA的MRP 250
9.4 SAP的制造执行（ME） 252
9.4.1 MES和ERP的区别与互补 252
9.4.2 SAP ME在智能工厂中的应用 255
9.5 SAP的制造集成与智能（MII） 259
9.5.1 挑战：制造业孤岛 259
9.5.2 MII是制造企业的“粘结剂” 259
9.5.3 MII是制造企业的“巡视员” 260
9.5.4 MII是制造企业的“分析师” 260
9.6 SAP工厂连接解决方案 262
9.7 案例分析：德国Elster公司通过OPC UA实现SAP ME与车间自动化设备的连接 264
9.7.1 公司简介 264
9.7.2 项目背景 264
9.7.3 MES项目 265
第10章 工业4.0下的互联供应 269
10.1 SAP的互联供应解决方案概述 269
10.2 通过SAP Ariba搭建互联商务平台 270
10.3 通过SAP IBP搭建需求驱动的业务计划 272
10.3.1 使用集成的业务计划来取代传统的供应链计划系统 272
10.3.2 制订销售和运营计划 273
10.3.3 通过内部和外部的需求数据来提高决策水平 276
10.4 通过SAP IBP搭建供应链控制塔 279
10.4.1 预见问题的能力 280
10.4.2 获取对外包供应链的控制 281
10.4.3 获得敏捷能力 281
10.5 基于SAP SNC的供应网络协同 282
10.6 案例分析：美国高露洁棕榄公司的SAP全球供应链管理 285
10.6.1 公司简介 285
10.6.2 背景 285
10.6.3 高露洁基于SAP的供应链管理 287
第11章 工业4.0下的互联物流 292
11.1 工业4.0环境下物流的新特点 292
11.2 SAP的互联物流解决方案概述 293
11.3 基于SAP WMS/EWM的仓库管理 295
11.3.1 与互联设备的连接 295
11.3.2 与仓储自动化设备的连接 296
11.3.3 增强现实在仓库操作中的应用 298
11.4 基于SAP TM的运输管理 300
11.5 基于SAP EM的跟踪与追溯 302
11.6 SAP的物流网络中心解决方案 303
11.7 案例分析：德国汉堡港的智能港口物流平台 304
11.7.1 公司简介 304
11.7.2 智能港口物流项目背景 305
11.7.3 基于SAP物流网络中心解决方案打造的云平台 307
第12章 工业4.0下的互联服务 309
12.1 工业4.0对产品服务的要求 309
12.2 SAP的远程维修与服务解决方案 310
12.2.1 远程维修与服务的方案架构 310
12.2.2 远程维修与服务的业务效益 312
12.3 SAP的预测性维修与服务 313
12.3.1 方案概述 313
12.3.2 PDMS的应用 315
12.3.3 使用SAP PDMS解决方案的价值 317
12.4 SAP增强现实方案在服务中的应用 318
12.5 案例分析：德国凯撒压缩机公司通过大数据和实时业务，将以客户为中心的服务业务提升到更高的水平 319
12.5.1 公司简介 320
12.5.2 大数据支持下的预防性维护 321
12.5.3 将产品开发与客户需求联系起来 323
12.5.4 通过洞察来加快获取价值的速度 323
第四篇 工业4.0应用效益分析和趋势展望 326
第13章 制造企业实施工业4.0和物联网的效益与挑战 326
13.1 工业4.0定性的效益分析 326
13.2 工业4.0定量的效益分析 329
13.3 物联网的行业应用效益 330
13.4 汽车零部件企业实现工业4.0的价值分析 332
13.4.1 集成的生产与物流流程 333
13.4.2 加强机器和人之间的协作 333
13.4.3 提高车间层的生产效率 333
13.5 技术、经济、组织、法律等方面对工业4.0的挑战 334
13.6 应用分析：工业4.0为汽车工业带来的变化 336
13.6.1 对复杂性的管理是汽车企业取得成功的关键 336
13.6.2 基于无传送带的分布式汽车生产系统 338
第14章 下一阶段工业4.0的发展及其相关动向 340
14.1 工业4.0的发展路径 340
14.2 智能服务的成熟度 341
14.3 工业4.0参考架构模型 343
14.3.1 RAMI 4.0的结构 343
14.3.2 使用RAMI 4.0的好处 345
14.4 美国先进制造的发展方向 346
14.4.1 先进传感器、控制和制造平台技术 348
14.4.2 可视化、信息化和数字化的制造技术 349
14.5 美国的工业互联网、中国的“中国制造2025”和“互联网＋” 351
14.5.1 美国的工业互联网与德国工业4.0 351
14.5.2 “互联网＋”的解读 354
14.5.3 “中国制造2025”与电子商务的成功之路 354
缩略语 357
参考文献 362