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C.1 离散型制造业涉及的生命周期维度相关技术
C.1.1 设计
离散型制造企业在设计方面采用了大量先进设计技术，如三维计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、可靠性评价、设计和工艺模拟仿真等。
a）CAD应用。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。CAD的功能可归纳为四类：数字建模、工程分析、动态模拟和自动绘图。一个完整的CAD系统，通常由人机交互接口、科学计算、图形系统和工程数据库等组成。离散型制造企业正在使用的CAD系统包括：MCAD（机械CAD），如UG，Ideas，Pro/E，Catia，SolidEdge，SolidWorks，AutoCAD等；ECAD（电子CAD），如Cadence，Mentor Graphics，Zuken，Protel等。
b）CAE系统应用。在产品开发中，CAE技术的应用通常贯穿于产品整个开发过程。CAE系统不像CAD系统那样比较单一，其所涉及的系统和方法很多，主要有：有限元法、模态分析法、运动仿真、方案优选、可靠性分析、制造过程仿真、产品装配仿真、虚拟样机与产品工作性能评测等。离散型制造企业正在使用的CAE系统包括Moldflow（注塑成型的流动、模具冷却、收缩、翘曲等塑料过程仿真）。
原来离散型制造企业的CAE和CAD系统相对独立，这样的结构影响了开发人员的工作效率，目前已把CAD平台和CAE平台整合到一个系统中，这样CAD设计完成后，关键部件的CAE分析可以马上进行；对于CAE分析过程中发现的问题，可以立即在CAD系统中进行更改，可以提升开发的效率。
C.1.2 生产
传统是按生产计划，单一化生产，这种批量化标准化的生产方式不能满足用户个性化需求，同时这种生产模式对用户是封闭的，用户看不到生产的过程，无任何的参与。离散型制造企业生产模式是用户需求驱动的柔性化生产，用户下单，信息并行传达至模块商、设备商、生产线等，整个生产过程对用户是开放透明的，生产全过程用户可视。在这种模式下，从用户提需求到交付，离散型制造企业可快速响应，交付速度大幅度缩短。
支持离散型制造企业生产模式的核心就是智能制造执行iMES系统，iMES系统包含计划排产、生产管理、质量管理、物料管理、设备管理、报表及可视化、人员管理等7个功能模块。下面介绍其中5个功能模块。
a）计划排产。采用先进的排产算法支持按到料时间正向排产、按照交期反向排产、按照瓶颈设备正向和反向排产等，支持滚动排产，模拟现场原料、在制品等库存变化情况。
b）生产管理。在制品跟踪，通过条码技术对箱体进行追踪，从预装到总装以及各返修区的全流程追踪。
c）质量管理。工艺管理，包括工艺路线管理，对产品的工序、工艺路线进行管理；BOM管理，对制造BOM进行管理；工艺文件管理，对工艺指导、工艺文件进行管理；工艺参数管理，提供基于产品和设备的工艺变量参数标准和质量变量参数标准管理，提供质量缺陷树、缺陷部位树、原因树管理。
d）物料管理。基于计划、BOM、在制品队列数据，采用先进的物料配送算法指导物料管理，实现按需配送、按需生产，只要车间某工位需要物料，物料配送人员，可自动得到哪个工位，哪个人员，需要什么物料，需要多少，何时需要等物料需求信息；同时，车间生产人员，也可以自动得到应该用什么物料，应该用多少，已经送了多少，还缺多少；生产管理人员可以实时得到物料消耗报表和物料超额领用等报警信息。
e）设备管理。设备监视，设备运行状态、生产过程数据及检测结果监控，设备运行状态图形化显示、设备利用率、故障统计分析和监视信息展示。包括车间总览画面、区域总览画面、工位总览图。
C.1.3 物流
智慧物流是基于互联网技术、智能的物流设备及先进的物联网技术应用，搭建高度柔性的生产物流作业模式。生产过程中原材料通过物流执行系统的运算和控制，实现运作自组织，准时、自动、准确地到达生产设备及生产人员，实现生产物料与生产设备人员的互联；生产完成的产品能够及时自动进入互联电商的平台，并与车辆互联，实现可视的物流运转。
离散型制造企业的智慧物流模式是通过搭建两个平台来支撑：内部互联平台——实现生产过程中内部供应链资源的互联互动；外部互联平台——实现内部供应链和外部供应链资源的互联互动。
物流设备是物流互联实现的基础，先进的技术应用是物流互联实现的重要竞争力。RFID、红外识别和虚拟仿真等技术的应用提高了厂内物流点到点配送、高效等竞争力。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，其多目标识别、抗高温、抗金属、抗灰尘等优势，给工厂带来极高的读取准确性、范围式感应、数据自动采集和自动报警预警等效果。虚拟仿真是指通过数字化仿真系统对现场物流进行仿真模拟，通过虚拟化仿真对现场设备利用率、线平衡、产能瓶颈等信息进行分析，提前做出判断，保障现场物流运输准确、高效、高质量。采用条码技术、GPS、电子单证、LBS等物联网技术，实现物流和车辆流动的定位、跟踪、控制等全流程可视化管理功能。
C.1.4 销售
离散型制造企业的销售模式由传统的渠道销售到数字化营销。数字营销模式基于CRM会员管理以及用户社群资源，通过大数据研究，将已有用户数据和第三方归集的用户数据进行梳理研究，同时，应用聚类分析，形成用户画像和标签管理的千人千面的精准营销。从而实现交易数据、客户数据、商品数据、用户行为数据透明化；用户行为、用户标签轨迹可视化。
为更好地推进会员大数据的应用，更好地发挥数据资产的价值，CRM平台启动会员大数据即席查询系统项目，并在统一的平台下满足三方面的功能需求：
a）统一的采集及存储。建立规则引擎，对历史数据、增量数据进行数据清洗（引擎规则与业务沟通确定）。同时，建立数据标准化规则引擎，对数据进行规划，对源数据拆解和标准化、结构化；要求具备数据标签引擎，对相关数据进行标签化，并支持自定义标签规则。建立统一识别，对历史数据，以用户为维度按照关键字进行用户统一识别；要求具备互联网用户识别能力和技术，必要时要对自有媒体布放监测代码，或跟第三方数据公司进行数据合作。要求建立整套数据质量检测机制，对数据的质量进行分析，要求对错误数据、虚假数据进行校验；要求数据质量检测逻辑支持系统自定义，可修改。
b）统一的分析及共享。建立统一的数据分析环境，适应主流的分析工具，应对灵活的分析需求及分析程序的部署；建立面向主题的灵活的数据仓库，支持对底层数据灵活统计、即席查询。
c）数据共享。建立数据共享的机制，让数据可以按照不同的保密等级实现内外共享；要求数据共享层能够支持数据订阅、分发、回收功能，接口要求可控，可加密，加密算法要求包含主流加密算法，并能够进行解密。
C.1.5 服务
智慧服务平台创建了新的服务模式，解决用户及时维修的需求，通过社会化外包、信息化取代等实现订单信息化，仓储智能化，对用户提供维修服务解决方案。用户购买产品后通过该平台一键录入信息，建立专属档案并上传，完全替代传统纸质保修卡，信息永不丢失。
在云数据的支持下，平台还可实现与智能设备的实时连接，实现设备故障自诊断、自反馈离散型制造企业云，服务人员主动抢单，主动联系用户上门服务，整个服务流程可视，用户在线全流程自主评价，颠覆传统的用户报修服务流程、电话中心接听、督办和回访流程。
基于云计算和大数据技术建立云的服务平台，具有多通道并行接入能力，对智能产品运行数据与用户使用习惯数据进行采集，并建模分析。云平台能够提供运行数据或用户使用习惯数据，支撑制造商、用户进行数据分析与挖掘，实现创新性应用。应用大数据分析、移动互联网等技术，自动生成产品运行与应用状态报告，并推送至用户端。通过是实验室平台搭建故障树模型、利用历史数据库精准模拟。采用大数据集成技术打通物料供应商、企业、用户体验全流程信息流。运用基于云架构下的质量微服务，为同行业提供质量微服务包以及技术支持。运用基于云架构下的质量微服务解决方案，可为同行业提供质量微服务包以及技术支持，对提升行业服务水平有直接的借鉴、应用推广价值。
C.2 离散型制造业涉及的系统层级维度相关技术
智能互联工厂典型的五层控制架构如图C.1所示。Level 0是设备层，主要为生产设备、机器人、物流设备和动力装备，也可包括IT/OT等基础设施如电子标签、工业以太网、现场总线等；Level 1是控制层，主要是工业互联网，也包含Mater-PLC，HMI控制界面和SCADA控制系统等；Level 2是管理层，包括MES、WMS、EAM、模拟仿真等工业管理软件；Level 3是企业层，由ERP、PLM和定制平台等企业资源管理系统组建。Level 4 是协同层，主要包含HOPE、众创汇、海达源、智慧物流等系统平台，实现企业与上下游资源、企业与企业间的协同创新。
图C.1 智能互联工厂典型的五层控制架构
C.2.1 设备层
智能机器人是L0设备层的核心单元之一，综合信息传输、传感器、伺服、人工智能等控制与数字技术前端应用。提升机器人的互联互感，数据传输与柔性化作业水平，逐步向智能主体和多机协同过度。
传统工业机器人适应柔性生产过程的方法是可自由编程，透过配装不同工装执行不同的作业任务。这些机器人目前在互联工厂主要集中在码垛、搬运、焊接、冲压等工业生产环节，但无法满足大规模定制需求。因此，互联工厂机器人研究的重点是智能机器人的柔性化应用。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的定制式生产所替换，在数字化或智能化工厂的建设中需要提升生产能力的柔性反应能力。
目前，互联工厂应用RFID识别技术，可实现机器人程序的动态加载，但只是基于常规示教机器人应用的小幅提升。实验室工程实验室重点开展对动作柔性自主控制的研究及快速示教与控制，力图突破机器人自适应柔性应用。动作自主控制是在传统工业机器人应用技术的基础上，融合智能传感器技术，通过增加视觉及力觉的闭环控制，可使机器人具备类人的柔性，提高制造系统的自适应性，从根本上形成作业柔性驱动。
通过力觉系统、视觉系统让机器人感知到工作环境包括工件大小、装配力度的变化，使它能自我调整程序，改变路径，实现自适应的目的，从而满足个性化生产的需求。借由 VR操控实体机器人，能将数小时编程时间缩至短短几分钟，同时精确重现操作人员的加工手法，对提升生产线快速响应和柔性制造水平具有重要意义。
C.2.2 控制层
传统的工业监控软件大部分功能属于IEC62264中工业控制系统集成层次模型中第二层过程监控层的范围，但随着信息技术与控制技术的融合，在工业控制系统增加了部分第三层企业执行层功能。另一方面，现有工业监控软件缺少统一的架构设计，技术相对封闭，软件复用差，很难满足大型企业用户日益增长的信息化业务需求。
为此，从传统的工业监控软件出发，结合当前日益高涨的制造企业智能化要求解决工厂内信息盲点和信息孤岛的实际问题，将研究和开发的工业控制数据服务平台主要达到以下目的：
a）统一的设备接入：所有现场设备均由该数据服务平台接入和数据交换。
b）统一的协同控制：所有现场设备均可由该数据服务平台进行管理、控制和联动。
c）统一的数据管理：所有现场设备上报的数据均可由该数据服务平台进行管理。
d）统一的可视化展示：所有现场设备信息及运行情况均可由该数据服务平台进行展示。
e）统一的第三方数据接口：所有第三方管理或应用软件均可由该数据服务平台提供统一接口和数据服务。
C.2.3 车间层
车间层的核心系统平台是智能制造执行系统。该平台通过协同化的操作，在柔性制造和降本增效方面获得极大优势。智能制造执行系统在云端集成了与离散智能制造各业务活动相关的主要工业软件，如APS、MES和WMS等，可实现用户订单直达工厂，而且由原来的串行驱动改为并行驱动物料供应商、生产设备和物流运输等全流程资源，从而快速响应用户需求。同时，智能制造平台不断地对生产相关的各要素开展数据采集、数据处理、数据分析的工作，在多品种、小批量的生产环境中能够准确执行指令，实现闭环反馈，提高柔性制造能力。另外，智能制造执行系统整合了物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，在高互联的环境中，提升了工厂对作业过程中感知、分享、分析和应对自主能力，减少因生产直接与辅助人员交互和信息传递不及时导致的产能损失。
智能制造执行系统采用TOGAF架构框架方法：将业务战略、目标、需求等通过4个架构（业务、应用功能、信息数据和技术）转化成应用软件程序和系统。在此基础上，开发以下软件功能微服务：
a）工业互联：支持和现场设备的物联网连接。
b）移动互联：支持移动设备的应用连接。
c）流程服务：支持BPMN流程建模和流程运行引擎。
d）大数据分析：支持大数据的在线和离线智能分析。
e）门户：支持Html5和移动设备。
C.2.4 企业层
C.2.4.1 概述
离散型制造企业建设了以企业资源计划管理系统（ERP）系统为核心的信息化系统。实现了从模块商资源网，多渠道接单及订单管理（OMS），工厂生产能力建模分析及订单分配（OES），工厂主生产计划安排（APS），生产过程的质量信息和成本跟踪和过程管控（MES），产品生命周期管理（PLM）及虚拟仿真，供应链智能物料配送和仓储管理系统（WMS）等。
C.2.4.2 MM模块
MM模块涉及物料管理的全过程，与财务、生产、销售、成本等模块均有密切的关系。
C.2.4.3 SD模块
SD模块处理有关销售、装运、单据开具的任务。它提供的销售支持有：对有关销售线索和竞争者活动的信息进行管理的工具，销售信息系统还能提出关于市场趋势的早期警告。
C.2.4.4 PP模块
PP模块在离散型制造企业业务中的任务主要分为两部分：一部分是通过DCMS销售预测，而后T-30评审平台对预测、销售订单、新品试制等这种前端的需求进行评审及分析，指导供应链更好地做S&OP，提高供需匹配，降低库存，减少成本。第二部分是ERP系统中的生产计划（生成的生产订单包含了材料、工艺、数量和时间等一系列信息）、订单执行、订单成本等一系列和生产有关的环节管理。
C.2.4.5 FI/CO
FI主要包括总账，应收账款，应付账款，银行会计，固定资产，特殊目的分类账，基金管理，差旅管理。
CO是为了满足企业对管理的需要，企业的业务信息比如MM，SD，PP等流入企业，然后经过FI，进入CO的深入加工汇总企业的整体流程的财务管理信息，并在此基础上进行广泛的分析决策，CO出具企业内部管理所需的报表。
C.2.5 协同层
C.2.5.1 协同设计平台
设计通过开放创新中心和供应商资源网将设计资源及供应商资源与研发并联起来。通过协同平台，支持项目协同、设计协同、管理协同，实现基于价值链的协同设计研发生态圈。
研发人员在HID迭代研发平台中定义产品的设计需求，通过协同开发平台与模块商资源网及创新交互平台录入的供应商资源、设计资源进行协同设计。基于web2.0技术，满足与迭代研发及相关平台的高效集成、可扩展及动态优化的要求。协同开发平台包含3个主要部分：
a）基于PDM系统进行3D设计，文档管理、基础数据管理及变更管理等，并使用可视化工具进行在线评审，虚拟装配。
b）使用项目管理进行协同计划的管控，包括协同的任务及报表，达到计划可追溯，进度可控。
c）协同平台中配置协同相关的流程管理。
C.2.5.2 协同采购平台
基于互联网+的模块商协同系统，针对模块商资源与用户零距离交互的需求，搭建全球供应商资源服务平台和聚合平台：以前企业与供应商只是采购关系，现在要成为生态圈，供应商进入平台创造用户资源，创造订单。随后，供应商就可以设计、模块化供货，否则就没有订单。采购的改变主要包括：
a）由零件商转变为模块商，由按图纸提供零件转变为交互用户，提供模块化方案。
b）采购组织由隔热墙转变为开放平台，由封闭的零件采购转型为开放的模块商并联交互体验的平台，由内部评价转变为用户评价。
c）双方的关系由博弈转变为共赢，由单纯的买卖关系转变为共同面对用户共创共赢的生态圈。
C.3 离散型制造业涉及的智能功能维度相关技术
C.3.1 资源要素
离散型制造业资源要素包括：智能产品管理、智能设备的互联互通、基于大数据分析的决策与支持、生产过程得到管理与控制、可视化展现、智能立体库及物料配送系统等。
C.3.2 系统集成
通过以iMES为核心的五大系统集成，实现物联网、互联网和务联网三网融合，以及人机互联、机物互联、机机互联、人人互联，最终让整个工厂变成一个类似人脑一样的智能系统，自动响应用户个性化订单。具体来说，离散型制造企业数字化架构的核心就是智能制造执行iMES系统，系统上通过iMES驱动ERP、iWMS、PLM（包含CAD/CAPP/设计仿真、制造仿真）、Scada（设备监视、控制）五大系统集成；业务上通过数字化互联，实现制造、研发、物流等全流程紧密的互联互通。通过智能制造执行系统和现场智能化硬件的连接，构建了一个高度灵活的个性化和数字化制造模式，实现管理、研发、生产、物流的数字化管理，提升企业的智能化水平。例如，某互联工厂，基于以iMES为核心的五大系统集成互联，支持用户订单直达工厂，用户个性化订单驱动生产；通过人、机、物、单等互联互通、相互协作，快速响应用户需求，交付用户个性产品，并通过用户对体验的评价实现信息全流程的闭环。
C.3.3 互联互通
C.3.3.1 设备互联互通
通过统一的接口框架实现与各类硬件设备和装置的有效数据交互。工业物联网平台的底层部分为弹性的接口框架，可以开发插件式驱动程序，以适配不同的接口协议和数据格式，从而与不同类型的设备进行数据交互。交互内容可能并不限于以下类别：设备自身信息；生产统计类信息；生产工艺参数实际值；质量类信息；生产设备状态；报警类信息；维保、能耗信息；工单、工艺；设备专用数据等。
C.3.3.2 软件互联互通
通过统一的数据服务中间件为各类应用软件提供数据接口和服务。工业物联网平台优先采用统一的OPC UA接口为各类应用软件提供数据接口，克服传统OPC数据孤岛问题，实现原始数据和预处理的信息从制造层级到生产计划或ERP层级的传输。
C.3.4 信息融合
C.3.4.1 总体结构
离散型制造企业互联工厂的信息融合是通过互联工厂大数据平台解决的。互联工厂大数据解决方案的核心策略是在云端整合业务流程软件，搭建统一的大数据平台，按照实际需求部署不同的模块处理各自不同的业务，并实现互联互通。从用户交互到定制生产，直到产品使用，都有不同的模块收集、存储、分析、应用数据，形成完整的大数据应用体系。
大数据平台总体可分为3个数据流，5个实施层，12个业务模块。3个数据流在生态系统、支持系统和分析系统中流动，通过5个实施层进行处理，并最终在12个业务模块中完成相应功能。
C.3.4.2 数据流
主要包括：
a）在互联工厂生态系统中，用户、资源、设备、系统、应用之间的互联交互中产生的数据落入到各专业业务系统中。
b）全流程业务支持系统的数据，包括结构化和非结构化两部分，通过ETL过程装载进大数据平台的数据源层。
c）数据在大数据平台中，经过建模、整合、分析，对上层数据产品提供数据服务。
C.3.4.3 实施层
a）数据源层：来源于企业内各业务系统及外部网站媒体信息，包括结构化和非结构化。
b）数据整合层：包括贴源存储部分ODS,企业数据仓库EDW，企业ERP部分BW，以及外部非结构化数据存储平台。其中，结构化数据通过企业级ETL工具调度抓取；非结构化数据通过MapReduce采集。
c）模型层：统一整合数据建立以用户、条码、资源、员工为索引的全景视图。
d）数据分析平台：提供数据分析工具进行建模分析。
e）应用产品层：形成模块化的数据产品，可独立对外提供服务。
C.3.4.4 功能模块
功能模块按照流程功能、综合应用功能、辅助功能可分为三大部分。
流程功能部分主要有4个子段：
a）设计功能段，支持产品研发，包括云图识别模块，负责收集网络舆情信息，并反馈到产品研发端。
b）制造功能段，支持产品生产，包括智能制造分析模块、以及产品全流程追溯（条码大数据）模块。
c）物流功能段，支持物流和渠道功能，包括供应商全景视图模块、供应链SCOR模块、渠道全景视图模块。
d）终端用户服务支持端，包括用户多维透视模块、智慧生活平台模块等。
综合应用功能部分包括：
a）信息门户。
b）网格化精益管理模块。
辅助功能部分包括：
a）数据标准模块。
b）数据脱敏模块。
上述功能模块不是孤立运行的，各功能块提供的分析与决策支持全流程各业务活动的安排与优化。例如，供应链SCOR支持产品生产计划安排，智慧生活平台用户数据支持产品研发过程，云图识别模块对渠道和供应商管理有直接影响，大数据平台的构建通过信息与决策的同步共享，实现端到端的协同制造活动的整合。
C.3.5 新兴业态
C.3.5.1 个性化定制
离散型制造企业建造了行业首个用户交互定制平台。在这个平台上，用户参与设计与资源交互、用户在线定制下单，订单全流程可视化与后端互联工厂进行无缝对接。意味着一个用户个性化定制的新时代正式开启，就好比普通的铁路升级成了高速铁路，用户的体验实现了提速升级。用户交互定制平台有四种模式。首先是模块的定制，众创定制，专属定制，以及未来我们为了实现整个智慧家庭的全套的智慧方案的定制。目前我们的探索已经实现了模块定制和众创定制。
C.3.5.2 智慧生活服务平台
从硬件到网器到生态圈转型，构建多样场景商务模式，提供智慧生活一站式服务，实现生态圈利益方共创共赢。从单一产品引领到整体解决方案引领。每一个产品都要成为“网器”，每一个解决方案都要融合进一个统一平台。通过统一交互平台、智慧家庭互联平台、云服务平台和大数据分析平台，硬件资源、软件资源、内容服务资源和第三方大资源在这个平台上与用户零距离交互，为用户提供整体解决服务方案。