卡特彼勒作為全球工程機械行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)，其數(shù)字化戰(zhàn)略的推行從上世紀(jì)90年代中期使用Telematics連接出廠設(shè)備開始，就一直沒有停下腳步。20多年之后的今天，市場上連接的卡特彼勒設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達到了56萬臺。無疑，卡特彼勒是全球工程機械領(lǐng)域里實踐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的鼻祖。
卡特彼勒的數(shù)字化戰(zhàn)略是“以客戶為中心（Customer Centric）”，它的數(shù)字化愿景是“從數(shù)字獲取洞察，由洞察驅(qū)動行動”。這兩句話看起來十分常見，但卡特彼勒用堅實的腳步，一步一步地按計劃踐行，取得了扎實的效果。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步：面向客戶的CAT Connect
卡特彼勒數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步，正是遵循“以客戶為中心”的客戶優(yōu)先戰(zhàn)略，建立了CAT Connect（官方翻譯為“卡特智能”）系統(tǒng)。它通過在出廠設(shè)備上安裝傳感器，采集設(shè)備數(shù)據(jù)，智能地運用各種技術(shù)與服務(wù)來監(jiān)控、管理和加強設(shè)備的運行狀況，從而讓客戶更好更深入地控制現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)效率、降低成本、增強安全性，實現(xiàn)更加綠色和可持續(xù)性的業(yè)務(wù)。
CAT Connect不是一個封閉的系統(tǒng)，它甚至可以連接和管理其他廠家的工程機械設(shè)備。舉例來說，卡特彼勒在北美的一個客戶，擁有大約一萬臺設(shè)備，其中只有三分之一來自卡特彼勒。這家客戶希望由一家企業(yè)將所有的設(shè)備連接起來，用一個屏幕來管理它們的使用情況?？ㄌ乇死胀ㄟ^自己的硬件，使用了其他設(shè)備廠家的API，加上自己的Telematics技術(shù)，在一年之內(nèi)，實現(xiàn)了客戶的目標(biāo)，將設(shè)備的整體使用率提高了15%。對于這種規(guī)模體量的客戶來說，這是一個非常顯著的管理提升。
從2017年開始，卡特彼勒開始使用AT&T的物聯(lián)網(wǎng)4G服務(wù)，將CAT Connect這套服務(wù)推廣到155個國家。它可以給卡特彼勒、經(jīng)銷商和客戶提供近乎實時的關(guān)于設(shè)備在工作現(xiàn)場的性能信息。
盡管CAT Connect在幫助客戶提高設(shè)備管理水平上發(fā)揮重要的作用，但這并不意味著卡特彼勒的186家經(jīng)銷商被排除在這場數(shù)字化轉(zhuǎn)型之外。事實上，在經(jīng)過數(shù)字化技術(shù)改造過的服務(wù)流程中，經(jīng)銷商發(fā)揮著更加重要的作用。通過物聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)從分散的設(shè)備采集并集中到一個地點之后，就可以獲得大量的洞察，例如對設(shè)備故障進行預(yù)測分析，從而為客戶提供更多有價值的服務(wù)，改變了經(jīng)銷商過去“等服務(wù)上門”的業(yè)務(wù)模式。
卡特彼勒將這些服務(wù)包含在了移動App中，建立了卡特彼勒、經(jīng)銷商和客戶的協(xié)同工作方式。并且，針對不同的行業(yè)，這套移動App對應(yīng)不同的解決方案?？ㄌ乇死臻_發(fā)了10個行業(yè)方案，以便更加貼切不同行業(yè)客戶的需求。
圖：基于CAT Connect的移動App
在客戶端，卡特彼勒在接下來的3～4年里，計劃將AR/VR技術(shù)引入到服務(wù)和銷售環(huán)節(jié)。AR技術(shù)不僅可以在客戶使用設(shè)備的環(huán)節(jié)，以及保養(yǎng)和維修的環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，還可以用在銷售環(huán)節(jié)中。試想經(jīng)銷商如果可以使用VR技術(shù)來向客戶展示設(shè)備，可以節(jié)省大量的展示設(shè)備的庫存資金。
通過10余年以來不斷打造CAT Connect，卡特彼勒在客戶和經(jīng)銷商端實現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。那么，下一步繼續(xù)前進的方向在哪里呢？
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第二步：數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)
作為一家制造業(yè)公司，企業(yè)自身的數(shù)字化建設(shè)永遠是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要陣地?？ㄌ乇死兆鳛槿蚬こ虣C械行業(yè)的龍頭，經(jīng)歷了太多次全球經(jīng)濟的起起伏伏。每一次的起伏，都會直接反映到工程機械市場以及卡特彼勒的業(yè)務(wù)上來。數(shù)字化技術(shù)為卡特彼勒提供了一個重要的手段，就是可以實時地對整個價值鏈進行監(jiān)控和管理，從上游供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的每一個成員，到制造工廠的每一臺機器，再到每一個經(jīng)銷商，以及每一個客戶和每一臺銷售出去的設(shè)備，都可以連接起來，從管理的視角進行數(shù)字化映射，從而確保對每個最小單元進行有效的管理。通過這種更為精細化的管理方式，使得企業(yè)的盈利能力不會因為外部市場環(huán)境的變化而波動。
舉一個例子。在建筑機械行業(yè)大幅滑坡的2016年，卡特彼勒在建筑行業(yè)的收入從2015年的178億美元下滑到2016年的156億，跌去了12%；利潤也同步從18.7億下滑到16.5億，同樣也跌去了12%。換個角度說，就是卡特彼勒的利潤率，并沒有隨著銷量的下滑而有任何變化。無疑，這才是一個成熟的全球化企業(yè)經(jīng)營實力的表現(xiàn)。
數(shù)字化技術(shù)在幫助卡特彼勒建設(shè)這樣一個業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)的過程中扮演了重要的角色。最重要的環(huán)節(jié)，就是打造一個將卡特彼勒整個價值鏈上的各個業(yè)務(wù)要素和業(yè)務(wù)單元進行快速連接和精準(zhǔn)管理的數(shù)字化經(jīng)營系統(tǒng)，包括了三大基石：
一是神經(jīng)——基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接所有的產(chǎn)品和設(shè)備。無論這些產(chǎn)品和設(shè)備的地點是在上游的供應(yīng)鏈，還是在企業(yè)的工廠，或是下游的渠道和客戶，卡特彼勒將感知的觸角延伸到企業(yè)上下游的每一個角落，讓企業(yè)擁有四通八達的神經(jīng)系統(tǒng)。
二是骨骼和肌肉——基于支撐大數(shù)據(jù)的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，吸納來自數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，推動上下游的業(yè)務(wù)流程的運轉(zhuǎn)，讓卡特彼勒擁有高效敏捷的骨骼和肌肉。
三是大腦——在上述兩項基石的基礎(chǔ)上，建立起集產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（包括客戶數(shù)據(jù)在內(nèi)）于一體的的經(jīng)營駕駛艙——這里稱之為“數(shù)字化行情室（Digital Board Room）”，從而讓企業(yè)擁有可以快速決策的大腦。
如下圖所示，這樣的一個數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)，在最上端包括了一個“數(shù)字化行情室”，在“數(shù)字化核心”打造的數(shù)字化運營基礎(chǔ)上，通過“數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”和“數(shù)字化客戶”源源不斷地導(dǎo)入客戶和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，從而建立起更大范圍的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)，并在“數(shù)字化行情室”中展示、分析和決策。
圖：卡特彼勒的數(shù)字化經(jīng)營系統(tǒng)
實時工廠Live Factory的IT系統(tǒng)
上圖中的“數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”，其核心無疑是卡特彼勒打造的“實時工廠”（Live Factory）。實時工廠的設(shè)計思想，同樣遵循了卡特彼勒數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)的“神經(jīng)+骨骼和肌肉+大腦”理念，將基于OT的應(yīng)用打造的神經(jīng)系統(tǒng)、基于IT的系統(tǒng)打造的骨骼和肌肉，以及基于數(shù)字化行情室打造的大腦，完美地結(jié)合在了一起。
讓我們首先來介紹一下卡特彼勒實時工廠的IT系統(tǒng)。像卡特彼勒這樣規(guī)模的全球化生產(chǎn)制造企業(yè)，其IT系統(tǒng)的核心，是其全球化的生產(chǎn)計劃與調(diào)度體系。卡特彼勒按照計劃覆蓋的時間周期長短，將其生產(chǎn)計劃體系分為四個層面的內(nèi)容，它們分別是：
全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)流程GPNP（Global Production Network Process）：確保5到10年內(nèi)最優(yōu)的制造網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。GPNP主要包括三大目標(biāo)：加強與預(yù)期銷量的配合、提高與生產(chǎn)相關(guān)的資產(chǎn)的回報、提高企業(yè)內(nèi)部不同地區(qū)和部門之間的協(xié)同。從2005年開始，該系統(tǒng)開始投入使用。
高層產(chǎn)品項目EPP（Executive Product Program）：這是一個對3年內(nèi)的制造資產(chǎn)進行投資、建設(shè)或購買及采購進行決策的能力計劃。在實際運行過程中，EPP也會被分為短期決策和長期決策，長期增加產(chǎn)能的決策會讓企業(yè)在市場競爭中處于有利地位，但是從短期來看會對企業(yè)的現(xiàn)金流帶來約束。
銷售與運營計劃S&OP（Sales & Operation Planning）：這是對18個月的市場需求進行管理的系統(tǒng)。一方面，卡特彼勒需要對市場銷售做出預(yù)測；另一方面，預(yù)測的結(jié)果也需要在生產(chǎn)、物流等部門進行協(xié)調(diào)和修改。SAP的集成業(yè)務(wù)計劃IBP（Integated Business Planning）系統(tǒng)在這里發(fā)揮了重要的作用。
模型混合計劃MMP（Mode Mixed Planning）：基于SAP的高級排產(chǎn)與優(yōu)化APO（Advanced Planning &Optimization）系統(tǒng)，卡特彼勒實現(xiàn)了從周到數(shù)月的生產(chǎn)排序管理，將客戶訂單、銷售預(yù)測、庫存和生產(chǎn)結(jié)合起來，以最優(yōu)的方式組織工廠進行生產(chǎn)。
圖：卡特彼勒的生產(chǎn)計劃的四個層次
在卡特彼勒的實時工廠，眾多互聯(lián)的自動設(shè)備組成了多產(chǎn)品混線生產(chǎn)的自動線。承接模型混合計劃MMP所生成的生產(chǎn)定單的，是SAP的制造執(zhí)行ME（Manufacturing Execution）系統(tǒng)，它會根據(jù)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)定單進行信息配置與傳達，指導(dǎo)工人進行對應(yīng)操作或指揮設(shè)備自動執(zhí)行操作。通過這套系統(tǒng)，工廠極大提高了生產(chǎn)線的自動化率，有效實現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)信息管理，并大大降低了產(chǎn)品不合格的風(fēng)險。同時，SAP ME的數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全程可追溯性，為工藝流程的提高和改善提供了充分的數(shù)據(jù)依據(jù)。
到這里為止，卡特彼勒的整套IT系統(tǒng)實現(xiàn)了從長期的制造網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一直到排序的生產(chǎn)定單的執(zhí)行，但卡特彼勒的實時工廠的建設(shè)道路到這里還遠沒有停止。
實時工廠Live Factory的OT系統(tǒng)
卡特彼勒的實時工廠的OT系統(tǒng)，從設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集，再到數(shù)據(jù)分析，以及最上層的“數(shù)字化行情室”，不僅體現(xiàn)了“從數(shù)據(jù)到洞察”的理念，并且與IT系統(tǒng)中不同時間跨度和周期的生產(chǎn)計劃對應(yīng)，打通了“從洞察到行動”的閉環(huán)，使得這套數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)真正成為企業(yè)可以駕馭的“高速列車”。
圖：卡特彼勒的實時工廠的OT架構(gòu)及其與IT的閉環(huán)
卡特彼勒實時工廠的OT系統(tǒng)，采用了大量的SAP Leonardo應(yīng)用，包括：
圖：SAP車輛洞察VI實現(xiàn)了對現(xiàn)場物流車輛的監(jiān)控和管理
圖：SAP制造集成與智能MII采集來自ME和ERP的數(shù)據(jù)，并進行可視化展示和分析
SAP整體設(shè)備效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）：SAP的OEE可以幫助企業(yè)實時和充分地掌握設(shè)備和整個工廠的效率情況，進行原因分析，并在整個集團內(nèi)進行跨工廠的分析和比較，從而提高制造設(shè)施的生產(chǎn)效率。
圖：SAP整體設(shè)備效率OEE幫助企業(yè)提高制造設(shè)施效率
SAP關(guān)鍵零件跟蹤CPT（Critical Parts Tracker）：零部件是否到位，是決定工廠的生產(chǎn)能否順利進行的關(guān)鍵。盡管通過物料需求計劃MRP，可以對零部件的供應(yīng)進行計劃，但是實際情況仍然要比系統(tǒng)所能計劃的要復(fù)雜和動態(tài)。通過將零部件分為不同的類型（缺失件、熱點件和短缺件），并與ERP、制造執(zhí)行ME和車輛洞察VI等系統(tǒng)連接，可以實時連續(xù)地對關(guān)鍵零件生成跟蹤儀表板。
圖：SAP關(guān)鍵零件跟蹤CPT實現(xiàn)了對零部件的實時連續(xù)跟蹤
圖：SAP的預(yù)測性維護與服務(wù)PdMS實現(xiàn)了設(shè)備的檢修工單的自動生成
圖：SAP的設(shè)施績效指標(biāo)和數(shù)字化制造洞察，幫助管理層總體掌握工廠運行情況
上述這些SAP Leonardo應(yīng)用，配合SAP制造執(zhí)行系統(tǒng)，在設(shè)備級實現(xiàn)了對生產(chǎn)設(shè)備、物流設(shè)備以及相關(guān)設(shè)施的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和分析。在這些設(shè)備級OT應(yīng)用的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生出相應(yīng)的洞察，交由對應(yīng)的生產(chǎn)計劃和執(zhí)行系統(tǒng)加以執(zhí)行，從而實現(xiàn)了“神經(jīng)+骨骼和肌肉+大腦“的閉環(huán)。
小結(jié)
制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一條漫長的道路。對設(shè)備進行智能化改造，通過遠程接入來改善客戶體驗和提高售后服務(wù)收入，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在產(chǎn)品生命周期后半段的應(yīng)用。這僅僅代表了卡特彼勒在20多年以前的實踐和認(rèn)知。而要打造一個真正的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，更多更難的工作量，體現(xiàn)在打造實時工廠在IT層面的生產(chǎn)體系，OT層面的數(shù)據(jù)采集與分析，以及IT與OT的融合以及OT對IT的決策支持。直到今天，卡特彼勒還在后面的幾項工作中進行持續(xù)的投入和探索。它代表了美國工程機械的領(lǐng)先企業(yè)，對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為企業(yè)數(shù)字化整體架構(gòu)的認(rèn)識和實踐，值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。
本文作者彭俊松博士，現(xiàn)任SAP中國區(qū)副總裁、首席數(shù)字官。負(fù)責(zé)將SAP的全球數(shù)字化創(chuàng)新與中國本地實踐相結(jié)合，建立SAP的思想領(lǐng)導(dǎo)力，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型、工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國市場的業(yè)務(wù)。
工程機械與維修
今日工程機械
卡特彼勒數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例及其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的啟示
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來源：匠客工程機械
卡特彼勒作為全球工程機械行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)，其數(shù)字化戰(zhàn)略的推行從上世紀(jì)90年代中期使用Telematics連接出廠設(shè)備開始，就一直沒有停下腳步。20多年之后的今天，市場上連接的卡特彼勒設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達到了56萬臺。無疑，卡特彼勒是全球工程機械領(lǐng)域里實踐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的鼻祖。
卡特彼勒的數(shù)字化戰(zhàn)略是“以客戶為中心（Customer Centric）”，它的數(shù)字化愿景是“從數(shù)字獲取洞察，由洞察驅(qū)動行動”。這兩句話看起來十分常見，但卡特彼勒用堅實的腳步，一步一步地按計劃踐行，取得了扎實的效果。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步：面向客戶的CAT Connect
卡特彼勒數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步，正是遵循“以客戶為中心”的客戶優(yōu)先戰(zhàn)略，建立了CAT Connect（官方翻譯為“卡特智能”）系統(tǒng)。它通過在出廠設(shè)備上安裝傳感器，采集設(shè)備數(shù)據(jù)，智能地運用各種技術(shù)與服務(wù)來監(jiān)控、管理和加強設(shè)備的運行狀況，從而讓客戶更好更深入地控制現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)效率、降低成本、增強安全性，實現(xiàn)更加綠色和可持續(xù)性的業(yè)務(wù)。
CAT Connect不是一個封閉的系統(tǒng)，它甚至可以連接和管理其他廠家的工程機械設(shè)備。舉例來說，卡特彼勒在北美的一個客戶，擁有大約一萬臺設(shè)備，其中只有三分之一來自卡特彼勒。這家客戶希望由一家企業(yè)將所有的設(shè)備連接起來，用一個屏幕來管理它們的使用情況?？ㄌ乇死胀ㄟ^自己的硬件，使用了其他設(shè)備廠家的API，加上自己的Telematics技術(shù)，在一年之內(nèi)，實現(xiàn)了客戶的目標(biāo)，將設(shè)備的整體使用率提高了15%。對于這種規(guī)模體量的客戶來說，這是一個非常顯著的管理提升。
從2017年開始，卡特彼勒開始使用AT&T的物聯(lián)網(wǎng)4G服務(wù)，將CAT Connect這套服務(wù)推廣到155個國家。它可以給卡特彼勒、經(jīng)銷商和客戶提供近乎實時的關(guān)于設(shè)備在工作現(xiàn)場的性能信息。
盡管CAT Connect在幫助客戶提高設(shè)備管理水平上發(fā)揮重要的作用，但這并不意味著卡特彼勒的186家經(jīng)銷商被排除在這場數(shù)字化轉(zhuǎn)型之外。事實上，在經(jīng)過數(shù)字化技術(shù)改造過的服務(wù)流程中，經(jīng)銷商發(fā)揮著更加重要的作用。通過物聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)從分散的設(shè)備采集并集中到一個地點之后，就可以獲得大量的洞察，例如對設(shè)備故障進行預(yù)測分析，從而為客戶提供更多有價值的服務(wù)，改變了經(jīng)銷商過去“等服務(wù)上門”的業(yè)務(wù)模式。
卡特彼勒將這些服務(wù)包含在了移動App中，建立了卡特彼勒、經(jīng)銷商和客戶的協(xié)同工作方式。并且，針對不同的行業(yè)，這套移動App對應(yīng)不同的解決方案?？ㄌ乇死臻_發(fā)了10個行業(yè)方案，以便更加貼切不同行業(yè)客戶的需求。
圖：基于CAT Connect的移動App
在客戶端，卡特彼勒在接下來的3～4年里，計劃將AR/VR技術(shù)引入到服務(wù)和銷售環(huán)節(jié)。AR技術(shù)不僅可以在客戶使用設(shè)備的環(huán)節(jié)，以及保養(yǎng)和維修的環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，還可以用在銷售環(huán)節(jié)中。試想經(jīng)銷商如果可以使用VR技術(shù)來向客戶展示設(shè)備，可以節(jié)省大量的展示設(shè)備的庫存資金。
通過10余年以來不斷打造CAT Connect，卡特彼勒在客戶和經(jīng)銷商端實現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。那么，下一步繼續(xù)前進的方向在哪里呢？
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第二步：數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)
作為一家制造業(yè)公司，企業(yè)自身的數(shù)字化建設(shè)永遠是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要陣地?？ㄌ乇死兆鳛槿蚬こ虣C械行業(yè)的龍頭，經(jīng)歷了太多次全球經(jīng)濟的起起伏伏。每一次的起伏，都會直接反映到工程機械市場以及卡特彼勒的業(yè)務(wù)上來。數(shù)字化技術(shù)為卡特彼勒提供了一個重要的手段，就是可以實時地對整個價值鏈進行監(jiān)控和管理，從上游供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的每一個成員，到制造工廠的每一臺機器，再到每一個經(jīng)銷商，以及每一個客戶和每一臺銷售出去的設(shè)備，都可以連接起來，從管理的視角進行數(shù)字化映射，從而確保對每個最小單元進行有效的管理。通過這種更為精細化的管理方式，使得企業(yè)的盈利能力不會因為外部市場環(huán)境的變化而波動。
舉一個例子。在建筑機械行業(yè)大幅滑坡的2016年，卡特彼勒在建筑行業(yè)的收入從2015年的178億美元下滑到2016年的156億，跌去了12%；利潤也同步從18.7億下滑到16.5億，同樣也跌去了12%。換個角度說，就是卡特彼勒的利潤率，并沒有隨著銷量的下滑而有任何變化。無疑，這才是一個成熟的全球化企業(yè)經(jīng)營實力的表現(xiàn)。
數(shù)字化技術(shù)在幫助卡特彼勒建設(shè)這樣一個業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)的過程中扮演了重要的角色。最重要的環(huán)節(jié)，就是打造一個將卡特彼勒整個價值鏈上的各個業(yè)務(wù)要素和業(yè)務(wù)單元進行快速連接和精準(zhǔn)管理的數(shù)字化經(jīng)營系統(tǒng)，包括了三大基石：
一是神經(jīng)——基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接所有的產(chǎn)品和設(shè)備。無論這些產(chǎn)品和設(shè)備的地點是在上游的供應(yīng)鏈，還是在企業(yè)的工廠，或是下游的渠道和客戶，卡特彼勒將感知的觸角延伸到企業(yè)上下游的每一個角落，讓企業(yè)擁有四通八達的神經(jīng)系統(tǒng)。
二是骨骼和肌肉——基于支撐大數(shù)據(jù)的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，吸納來自數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，推動上下游的業(yè)務(wù)流程的運轉(zhuǎn)，讓卡特彼勒擁有高效敏捷的骨骼和肌肉。
三是大腦——在上述兩項基石的基礎(chǔ)上，建立起集產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（包括客戶數(shù)據(jù)在內(nèi)）于一體的的經(jīng)營駕駛艙——這里稱之為“數(shù)字化行情室（Digital Board Room）”，從而讓企業(yè)擁有可以快速決策的大腦。
如下圖所示，這樣的一個數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)，在最上端包括了一個“數(shù)字化行情室”，在“數(shù)字化核心”打造的數(shù)字化運營基礎(chǔ)上，通過“數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”和“數(shù)字化客戶”源源不斷地導(dǎo)入客戶和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，從而建立起更大范圍的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)，并在“數(shù)字化行情室”中展示、分析和決策。
圖：卡特彼勒的數(shù)字化經(jīng)營系統(tǒng)
實時工廠Live Factory的IT系統(tǒng)
上圖中的“數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”，其核心無疑是卡特彼勒打造的“實時工廠”（Live Factory）。實時工廠的設(shè)計思想，同樣遵循了卡特彼勒數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)的“神經(jīng)+骨骼和肌肉+大腦”理念，將基于OT的應(yīng)用打造的神經(jīng)系統(tǒng)、基于IT的系統(tǒng)打造的骨骼和肌肉，以及基于數(shù)字化行情室打造的大腦，完美地結(jié)合在了一起。
讓我們首先來介紹一下卡特彼勒實時工廠的IT系統(tǒng)。像卡特彼勒這樣規(guī)模的全球化生產(chǎn)制造企業(yè)，其IT系統(tǒng)的核心，是其全球化的生產(chǎn)計劃與調(diào)度體系。卡特彼勒按照計劃覆蓋的時間周期長短，將其生產(chǎn)計劃體系分為四個層面的內(nèi)容，它們分別是：
全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)流程GPNP（Global Production Network Process）：確保5到10年內(nèi)最優(yōu)的制造網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。GPNP主要包括三大目標(biāo)：加強與預(yù)期銷量的配合、提高與生產(chǎn)相關(guān)的資產(chǎn)的回報、提高企業(yè)內(nèi)部不同地區(qū)和部門之間的協(xié)同。從2005年開始，該系統(tǒng)開始投入使用。
高層產(chǎn)品項目EPP（Executive Product Program）：這是一個對3年內(nèi)的制造資產(chǎn)進行投資、建設(shè)或購買及采購進行決策的能力計劃。在實際運行過程中，EPP也會被分為短期決策和長期決策，長期增加產(chǎn)能的決策會讓企業(yè)在市場競爭中處于有利地位，但是從短期來看會對企業(yè)的現(xiàn)金流帶來約束。
銷售與運營計劃S&OP（Sales & Operation Planning）：這是對18個月的市場需求進行管理的系統(tǒng)。一方面，卡特彼勒需要對市場銷售做出預(yù)測；另一方面，預(yù)測的結(jié)果也需要在生產(chǎn)、物流等部門進行協(xié)調(diào)和修改。SAP的集成業(yè)務(wù)計劃IBP（Integated Business Planning）系統(tǒng)在這里發(fā)揮了重要的作用。
模型混合計劃MMP（Mode Mixed Planning）：基于SAP的高級排產(chǎn)與優(yōu)化APO（Advanced Planning &Optimization）系統(tǒng)，卡特彼勒實現(xiàn)了從周到數(shù)月的生產(chǎn)排序管理，將客戶訂單、銷售預(yù)測、庫存和生產(chǎn)結(jié)合起來，以最優(yōu)的方式組織工廠進行生產(chǎn)。
圖：卡特彼勒的生產(chǎn)計劃的四個層次
在卡特彼勒的實時工廠，眾多互聯(lián)的自動設(shè)備組成了多產(chǎn)品混線生產(chǎn)的自動線。承接模型混合計劃MMP所生成的生產(chǎn)定單的，是SAP的制造執(zhí)行ME（Manufacturing Execution）系統(tǒng)，它會根據(jù)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)定單進行信息配置與傳達，指導(dǎo)工人進行對應(yīng)操作或指揮設(shè)備自動執(zhí)行操作。通過這套系統(tǒng)，工廠極大提高了生產(chǎn)線的自動化率，有效實現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)信息管理，并大大降低了產(chǎn)品不合格的風(fēng)險。同時，SAP ME的數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全程可追溯性，為工藝流程的提高和改善提供了充分的數(shù)據(jù)依據(jù)。
到這里為止，卡特彼勒的整套IT系統(tǒng)實現(xiàn)了從長期的制造網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一直到排序的生產(chǎn)定單的執(zhí)行，但卡特彼勒的實時工廠的建設(shè)道路到這里還遠沒有停止。
實時工廠Live Factory的OT系統(tǒng)
卡特彼勒的實時工廠的OT系統(tǒng)，從設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集，再到數(shù)據(jù)分析，以及最上層的“數(shù)字化行情室”，不僅體現(xiàn)了“從數(shù)據(jù)到洞察”的理念，并且與IT系統(tǒng)中不同時間跨度和周期的生產(chǎn)計劃對應(yīng)，打通了“從洞察到行動”的閉環(huán)，使得這套數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營系統(tǒng)真正成為企業(yè)可以駕馭的“高速列車”。
圖：卡特彼勒的實時工廠的OT架構(gòu)及其與IT的閉環(huán)
卡特彼勒實時工廠的OT系統(tǒng)，采用了大量的SAP Leonardo應(yīng)用，包括：
SAP車輛洞察VI（Vehicle Insight）：對現(xiàn)場的物流車輛進行監(jiān)控和管理。監(jiān)控的數(shù)據(jù)不僅包括從車輛傳感器采集的設(shè)備運行性能數(shù)據(jù)，還通過與SAP ERP中的物流數(shù)據(jù)進行匹配，不但可以對物流車輛的運行狀況進行監(jiān)控，還可以對業(yè)務(wù)價值（如不同補貨類型下的有效運載距離和時間等）進行全方位的評估，提高整體工作效率，降低成本，實現(xiàn)成本最優(yōu)的基于地點的自動物料補貨機制。
圖：SAP車輛洞察VI實現(xiàn)了對現(xiàn)場物流車輛的監(jiān)控和管理
SAP制造集成與智能MII（Manufacturing Integration & Intelligence）：SAP的MII實現(xiàn)了SAP ME與SAP ERP之間的集成，并將來自SAP ME和SAP ERP的數(shù)據(jù)進行可視化，提供各種類型的KPI報表，成為對數(shù)字化工廠進行管理的重要工具。
圖：SAP制造集成與智能MII采集來自ME和ERP的數(shù)據(jù)，并進行可視化展示和分析
SAP整體設(shè)備效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）：SAP的OEE可以幫助企業(yè)實時和充分地掌握設(shè)備和整個工廠的效率情況，進行原因分析，并在整個集團內(nèi)進行跨工廠的分析和比較，從而提高制造設(shè)施的生產(chǎn)效率。
圖：SAP整體設(shè)備效率OEE幫助企業(yè)提高制造設(shè)施效率
SAP關(guān)鍵零件跟蹤CPT（Critical Parts Tracker）：零部件是否到位，是決定工廠的生產(chǎn)能否順利進行的關(guān)鍵。盡管通過物料需求計劃MRP，可以對零部件的供應(yīng)進行計劃，但是實際情況仍然要比系統(tǒng)所能計劃的要復(fù)雜和動態(tài)。通過將零部件分為不同的類型（缺失件、熱點件和短缺件），并與ERP、制造執(zhí)行ME和車輛洞察VI等系統(tǒng)連接，可以實時連續(xù)地對關(guān)鍵零件生成跟蹤儀表板。
圖：SAP關(guān)鍵零件跟蹤CPT實現(xiàn)了對零部件的實時連續(xù)跟蹤
SAP預(yù)測性維護與服務(wù)PdMS（Predictive Maintenance & Service）：工廠設(shè)備尤其是關(guān)鍵設(shè)備的正常穩(wěn)定的運行，對于生產(chǎn)計劃的完成率和工廠運行效率起到重要的作用。通過采集設(shè)備上的傳感器數(shù)據(jù)，通過一系列的統(tǒng)計算法，挖掘出數(shù)據(jù)規(guī)律，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則生成相應(yīng)的維修工單，從而提高了工廠設(shè)備的自動化管理水平，改善了設(shè)備的運行效率，確保生產(chǎn)計劃順利執(zhí)行。
圖：SAP的預(yù)測性維護與服務(wù)PdMS實現(xiàn)了設(shè)備的檢修工單的自動生成
SAP設(shè)施績效指標(biāo)和SAP數(shù)字化制造洞察：這是一個基于云的應(yīng)用，提供了一種更為靈活的方式，對來自卡特彼勒各地工廠采集的OT數(shù)據(jù)進行匯總和分析，便于管理層從集團的角度對各地的工廠進行管理，并加強與IT系統(tǒng)的互動。
圖：SAP的設(shè)施績效指標(biāo)和數(shù)字化制造洞察，幫助管理層總體掌握工廠運行情況
上述這些SAP Leonardo應(yīng)用，配合SAP制造執(zhí)行系統(tǒng)，在設(shè)備級實現(xiàn)了對生產(chǎn)設(shè)備、物流設(shè)備以及相關(guān)設(shè)施的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和分析。在這些設(shè)備級OT應(yīng)用的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生出相應(yīng)的洞察，交由對應(yīng)的生產(chǎn)計劃和執(zhí)行系統(tǒng)加以執(zhí)行，從而實現(xiàn)了“神經(jīng)+骨骼和肌肉+大腦“的閉環(huán)。
小結(jié)
制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一條漫長的道路。對設(shè)備進行智能化改造，通過遠程接入來改善客戶體驗和提高售后服務(wù)收入，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在產(chǎn)品生命周期后半段的應(yīng)用。這僅僅代表了卡特彼勒在20多年以前的實踐和認(rèn)知。而要打造一個真正的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，更多更難的工作量，體現(xiàn)在打造實時工廠在IT層面的生產(chǎn)體系，OT層面的數(shù)據(jù)采集與分析，以及IT與OT的融合以及OT對IT的決策支持。直到今天，卡特彼勒還在后面的幾項工作中進行持續(xù)的投入和探索。它代表了美國工程機械的領(lǐng)先企業(yè)，對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為企業(yè)數(shù)字化整體架構(gòu)的認(rèn)識和實踐，值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。
本文作者彭俊松博士，現(xiàn)任SAP中國區(qū)副總裁、首席數(shù)字官。負(fù)責(zé)將SAP的全球數(shù)字化創(chuàng)新與中國本地實踐相結(jié)合，建立SAP的思想領(lǐng)導(dǎo)力，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型、工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國市場的業(yè)務(wù)。
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