卡特彼勒作為全球工程機(jī)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(chǎng)上連接的卡特彼勒設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了56萬臺(tái)。無疑，卡特彼勒是全球工程機(jī)械領(lǐng)域里實(shí)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(dòng)行動(dòng)”。這兩句話看起來十分常見，但卡特彼勒用堅(jiān)實(shí)的腳步，一步一步地按計(jì)劃踐行，取得了扎實(shí)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(yùn)用各種技術(shù)與服務(wù)來監(jiān)控、管理和加強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，從而讓客戶更好更深入地控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率、降低成本、增強(qiáng)安全性，實(shí)現(xiàn)更加綠色和可持續(xù)性的業(yè)務(wù)。

CAT Connect不是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，它甚至可以連接和管理其他廠家的工程機(jī)械設(shè)備。舉例來說，卡特彼勒在北美的一個(gè)客戶，擁有大約一萬臺(tái)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(gè)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(shí)現(xiàn)了客戶的目標(biāo)，將設(shè)備的整體使用率提高了15%。對(duì)于這種規(guī)模體量的客戶來說，這是一個(gè)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(gè)國(guó)家。它可以給卡特彼勒、經(jīng)銷商和客戶提供近乎實(shí)時(shí)的關(guān)于設(shè)備在工作現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之外。事實(shí)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(gè)地點(diǎn)之后，就可以獲得大量的洞察，例如對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，從而為客戶提供更多有價(jià)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(dòng)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(duì)不同的行業(yè)，這套移動(dòng)App對(duì)應(yīng)不同的解決方案。卡特彼勒開發(fā)了10個(gè)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(dòng)App

在客戶端，卡特彼勒在接下來的3～4年里，計(jì)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(kù)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(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。那么，下一步繼續(xù)前進(jìn)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(yíng)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(yuǎn)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要陣地?？ㄌ乇死兆鳛槿蚬こ虣C(jī)械行業(yè)的龍頭，經(jīng)歷了太多次全球經(jīng)濟(jì)的起起伏伏。每一次的起伏，都會(huì)直接反映到工程機(jī)械市場(chǎng)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(gè)重要的手段，就是可以實(shí)時(shí)地對(duì)整個(gè)價(jià)值鏈進(jìn)行監(jiān)控和管理，從上游供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)成員，到制造工廠的每一臺(tái)機(jī)器，再到每一個(gè)經(jīng)銷商，以及每一個(gè)客戶和每一臺(tái)銷售出去的設(shè)備，都可以連接起來，從管理的視角進(jìn)行數(shù)字化映射，從而確保對(duì)每個(gè)最小單元進(jìn)行有效的管理。通過這種更為精細(xì)化的管理方式，使得企業(yè)的盈利能力不會(huì)因?yàn)橥獠渴袌?chǎng)環(huán)境的變化而波動(dòng)。

舉一個(gè)例子。在建筑機(jī)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(rùn)也同步從18.7億下滑到16.5億，同樣也跌去了12%。換個(gè)角度說，就是卡特彼勒的利潤(rùn)率，并沒有隨著銷量的下滑而有任何變化。無疑，這才是一個(gè)成熟的全球化企業(yè)經(jīng)營(yíng)實(shí)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(gè)業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)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(gè)將卡特彼勒整個(gè)價(jià)值鏈上的各個(gè)業(yè)務(wù)要素和業(yè)務(wù)單元進(jìn)行快速連接和精準(zhǔn)管理的數(shù)字化經(jīng)營(yíng)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(diǎn)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(gè)角落，讓企業(yè)擁有四通八達(dá)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(dòng)上下游的業(yè)務(wù)流程的運(yùn)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(xiàng)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(yíng)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?zèng)Q策的大腦。

如下圖所示，這樣的一個(gè)數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，在最上端包括了一個(gè)“數(shù)字化行情室”，在“數(shù)字化核心”打造的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)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(yíng)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)工廠”（Live Factory）。實(shí)時(shí)工廠的設(shè)計(jì)思想，同樣遵循了卡特彼勒數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)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(shí)時(shí)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(jì)劃與調(diào)度體系?？ㄌ乇死瞻凑沼?jì)劃覆蓋的時(shí)間周期長(zhǎng)短，將其生產(chǎn)計(jì)劃體系分為四個(gè)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(qiáng)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(bào)、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(xiàng)目EPP（Executive Product Program）：這是一個(gè)對(duì)3年內(nèi)的制造資產(chǎn)進(jìn)行投資、建設(shè)或購(gòu)買及采購(gòu)進(jìn)行決策的能力計(jì)劃。在實(shí)際運(yùn)行過程中，EPP也會(huì)被分為短期決策和長(zhǎng)期決策，長(zhǎng)期增加產(chǎn)能的決策會(huì)讓企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，但是從短期來看會(huì)對(duì)企業(yè)的現(xiàn)金流帶來約束。

• 銷售與運(yùn)營(yíng)計(jì)劃S&OP（Sales & Operation Planning）：這是對(duì)18個(gè)月的市場(chǎng)需求進(jìn)行管理的系統(tǒng)。一方面，卡特彼勒需要對(duì)市場(chǎng)銷售做出預(yù)測(cè)；另一方面，預(yù)測(cè)的結(jié)果也需要在生產(chǎn)、物流等部門進(jìn)行協(xié)調(diào)和修改。SAP的集成業(yè)務(wù)計(jì)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(jì)劃MMP（Mode Mixed Planning）：基于SAP的高級(jí)排產(chǎn)與優(yōu)化APO（Advanced Planning &Optimization）系統(tǒng)，卡特彼勒實(shí)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(cè)、庫(kù)存和生產(chǎn)結(jié)合起來，以最優(yōu)的方式組織工廠進(jìn)行生產(chǎn)。

圖：卡特彼勒的生產(chǎn)計(jì)劃的四個(gè)層次

在卡特彼勒的實(shí)時(shí)工廠，眾多互聯(lián)的自動(dòng)設(shè)備組成了多產(chǎn)品混線生產(chǎn)的自動(dòng)線。承接模型混合計(jì)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(huì)根據(jù)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)定單進(jìn)行信息配置與傳達(dá)，指導(dǎo)工人進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作或指揮設(shè)備自動(dòng)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(dòng)化率，有效實(shí)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(xiǎn)。同時(shí)，SAP ME的數(shù)據(jù)采集功能實(shí)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(shí)現(xiàn)了從長(zhǎng)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(shí)時(shí)工廠的建設(shè)道路到這里還遠(yuǎn)沒有停止。

實(shí)時(shí)工廠Live Factory的OT系統(tǒng)

卡特彼勒的實(shí)時(shí)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(shí)間跨度和周期的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)應(yīng)，打通了“從洞察到行動(dòng)”的閉環(huán)，使得這套數(shù)字化業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)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(shí)時(shí)工廠的OT架構(gòu)及其與IT的閉環(huán)

卡特彼勒實(shí)時(shí)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)的物流車輛進(jìn)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(yùn)行性能數(shù)據(jù)，還通過與SAP ERP中的物流數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，不但可以對(duì)物流車輛的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，還可以對(duì)業(yè)務(wù)價(jià)值（如不同補(bǔ)貨類型下的有效運(yùn)載距離和時(shí)間等）進(jìn)行全方位的評(píng)估，提高整體工作效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)的基于地點(diǎn)的自動(dòng)物料補(bǔ)貨機(jī)制。
  

圖：SAP車輛洞察VI實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(jìn)行可視化，提供各種類型的KPI報(bào)表，成為對(duì)數(shù)字化工廠進(jìn)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(jìn)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(shí)時(shí)和充分地掌握設(shè)備和整個(gè)工廠的效率情況，進(jìn)行原因分析，并在整個(gè)集團(tuán)內(nèi)進(jìn)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C(jī)PT（Critical Parts Tracker）：零部件是否到位，是決定工廠的生產(chǎn)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。盡管通過物料需求計(jì)劃MRP，可以對(duì)零部件的供應(yīng)進(jìn)行計(jì)劃，但是實(shí)際情況仍然要比系統(tǒng)所能計(jì)劃的要復(fù)雜和動(dòng)態(tài)。通過將零部件分為不同的類型（缺失件、熱點(diǎn)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(shí)時(shí)連續(xù)地對(duì)關(guān)鍵零件生成跟蹤儀表板。

圖：SAP關(guān)鍵零件跟蹤C(jī)PT實(shí)現(xiàn)了對(duì)零部件的實(shí)時(shí)連續(xù)跟蹤 

• SAP預(yù)測(cè)性維護(hù)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(yùn)行，對(duì)于生產(chǎn)計(jì)劃的完成率和工廠運(yùn)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(jì)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(dòng)化管理水平，改善了設(shè)備的運(yùn)行效率，確保生產(chǎn)計(jì)劃順利執(zhí)行。

圖：SAP的預(yù)測(cè)性維護(hù)與服務(wù)PdMS實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的檢修工單的自動(dòng)生成

• SAP設(shè)施績(jī)效指標(biāo)和SAP數(shù)字化制造洞察：這是一個(gè)基于云的應(yīng)用，提供了一種更為靈活的方式，對(duì)來自卡特彼勒各地工廠采集的OT數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，便于管理層從集團(tuán)的角度對(duì)各地的工廠進(jìn)行管理，并加強(qiáng)與IT系統(tǒng)的互動(dòng)。

圖：SAP的設(shè)施績(jī)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(yùn)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(jí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jí)OT應(yīng)用的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生出相應(yīng)的洞察，交由對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行系統(tǒng)加以執(zhí)行，從而實(shí)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(zhǎng)的道路。對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化改造，通過遠(yuǎn)程接入來改善客戶體驗(yàn)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(shí)踐和認(rèn)知。而要打造一個(gè)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(shí)時(shí)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(duì)IT的決策支持。直到今天，卡特彼勒還在后面的幾項(xiàng)工作中進(jìn)行持續(xù)的投入和探索。它代表了美國(guó)工程機(jī)械的領(lǐng)先企業(yè)，對(duì)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(shí)和實(shí)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(guó)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(guó)本地實(shí)踐相結(jié)合，建立SAP的思想領(lǐng)導(dǎo)力，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)市場(chǎng)的業(yè)務(wù)。