數字化實現柔性生產的德國實踐

前言
第1章 德國數位化與工業4.0概述1
1.1 從電腦集成製造（CIM）到數位工廠4
1.2 數字孿生9
1.3 面向服務的運營模型16
1.4 工業4.0倡議及其標準概覽17
1.4.1 工業4.0倡議的起源17
1.4.2 工業4.0平臺18
1.4.3 德國資訊技術和通信新媒體協會（BITKOM）19
1.4.4 德國電氣和電子製造商協會（ZVEI）20
1.4.5 德國機械設備製造業聯合會（VDMA）21
1.4.6 標準化委員會（SCI）——德國工業4.0標準化路線圖21
1.4.7 開放通信平臺（OPC）統一架構22
1.4.8 自我調整製造開放式解決方案（ADAMOS）—— 機械及設備製造標準23
1.4.9 PLCopen24
1.4.10 PLCnext24
1.4.11 德國機床製造商協會（VDW）倡議——通用機床介面標準（UMATI）26

第2章 數位化帶來的挑戰29
2.1 組織數位化35
2.1.1 企業規模37
2.1.2 實施方法44
2.1.3 工業部門/領域46
2.1.4 總結47
2.2 數位化和業務流程48
2.3 應用數位化（IT）55
2.4 生產基礎設施的數位化62
2.4.1 生產設備62
2.4.2 運營技術（OT）架構67
2.5 互通性和安全性69
2.5.1 工業環境中的通信70
2.5.2 資訊與資料安全79

第3章 數位化用例開發的解決方案82
3.1 產品的解決方案85
3.2 生產流程的解決方案97
3.2.1 計畫方法103
3.2.2 執行方法（Execution）107
3.2.3 監控方法（Monitoring）113
3.2.4 預測及改進方法118
3.2.5 實際案例119
3.3 生產設施的解決方案120
3.3.1 生產單元123
3.3.2 流水線124
3.3.3 混合製造126
3.3.4 裝配127
3.3.5 可提供支援的方法和元件132

第4章 開發和評估數位化用例的流程模型136
4.1 流程模型中的元素137
4.2 SCORk——供應鏈運作參考流程模型138
4.2.1 SCORk流程141
4.2.2 SCORk實際用例149
4.3 企業系統與控制系統集成 標準：ISA 95（DIN EN 62264）150
4.4 技術引擎157
4.5 開發和評估數位化用例具體的流程模型159
4.5.1 步驟1——範圍界定（Scoping）162
4.5.2 步驟2——評估（Assessment）164
4.5.3 步驟3——確認（Identification）164
4.5.4 步驟4——選擇（Selection）168
4.6 應用實例：機器資料獲取（MDE）175
4.6.1 步驟1——MDE範圍界定175
4.6.2 步驟2——MDE評估176
4.6.3 步驟3——MDE確認178
4.6.4 步驟4——MDE定義178
4.6.5 應用實例總結183
4.7 經驗資料和文獻用例184
4.7.1 關於奧地利中型企業工業4.0應用研究中的用例185
4.7.2 應用UMATI的機床用例185
4.7.3 合作專案——企業4.0186

第5章 總結與展望188
5.1 動機188
5.2 現有成果189
5.3 必要性和展望190
參考文獻192
術語表200