第一章数字化运营管理概论

数字经济作为信息时代新的经济社会发展形态，正成为全球经济发展的新动能，数字经济将给我们带来哪些变革？企业、消费者、政府以及整个社会该如何迎接数字经济的到来？本章从数字经济的前世今生开始，逐步介绍何为数字经济，数字经济有哪些特征，数字产业化和产业数字化相关概念和内容，最后介绍数字化运营管理的内容与实质。

●1.1数字经济

本节主要介绍何为数字经济，首先带大家了解数字经济的提出及发展历程，然后介绍数字经济的概念，包括G20、陈世清的对称经济学术语表、维基百科、以及中国信通院等对数字经济概念的诠释，并进一步解释数字经济中“数字”的含义，最后总结了数字经济的三大定律与七大特征。

●1.2数字化核心技术

本节首先介绍数字产业化与产业数字化的概念、它们之间的关系、以及与数字经济的关系，然后介绍5G、云计算、人工智能AI、物联网、边缘计算数字化核心技术的概念、发展历程、特点及应用场景与价值。

●1.3产业数字化

本节首先介绍产业数字化的概念与内涵，然后分别从微观层面与宏观层面上分析数字化技术带来的新体验、新模式、新产业，最后介绍数字化技术赋能千行百业数字化、智能化升级，包括智慧城市、智能制造、智慧交通、智慧能源、智慧金融、智慧医疗、智慧文娱等应用场景。

●1.4数字化运营管理概念与内容

本节首先介绍数字化运营管理的产生背景，数字化运营管理的概念与实质。然后提出了本课程将要学习的内容框架，包含企业数字化转型战略、数字化设计与制造、数字孪生与数字化工厂、企业资源计划ERP、高级计划排程APS、从制造执行系统MES到制造运营管理MOM、以及工业互联网。

第二章企业数字化转型战略

在全球经济进入数字化转型时期，数字化转型已成为传统企业必须付诸行动的必选题。本章首先介绍企业为什么要进行数字化转型、以及如何把握数字化转型的时机，然后逐步剖析数字化转型的概念、内容、作用及挑战，进一步提出数字化转型的路径与战略举措。

●2.1企业数字化转型趋势与挑战

数字化无处不在，本节首先分析数字化转型的战略意义和企业数字化转型的驱动力；然后详细分析企业推进数字化转型组织面临的五大挑战，最后介绍数据安全挑战以及数据安全能力的评估与成熟度模型。

●2.2企业数字化转型战略概述

数字化转型的大潮已经来临，本节首先介绍什么是数字化转型，信息数字化、业务数字化与数字化转型的区别和联系；然后介绍数字化转型的战略规划，与制造企业推进数字化转型战略规划四部曲；最后介绍数字化转型相关模式。

●2.3数字化转型战略举措

数字化转型战略举措包括：数字化原生企业的愿景，用最新ICT技术探索改变企业传统的商业模式，评估数字化转型的成熟度和绩效，选择所属行业数字化转型的应用场景，建立支持数字化转型的组织架构，选择合适的技术、平台及合作伙伴。

第三章数字化设计与制造

工业革命与制造变革驱动了数字化设计与智能制造，本章在介绍产品设计流程及成本关系的基础上，提出了产品数字化开发全流程，包括数字化设计、数字化制造以及数字化管理，然后介绍产品全生命周期PLM这一数字化开发软件，最后进一步介绍数字化设计技术的发展历程以及数字化设计与制造相关技术及其应用。

●3.1工业革命与制造变革

本节首先介绍了工业1.0、工业2.0、工业3.0以及工业4.0各阶段的特点，以及对制造业的变革影响，分析并提出了智能制造是工业4.0的核心，介绍了智能制造的基础。智能制造是制造业的一场创新与变革，它改变了制造思维、制造模式与创新方式。

●3.2产品数字化开发概述

本节首先介绍了产品设计与制造的流程，产品生命周期与产品成本之间的关系；然后指出产品数字化开发环境包括数字化设计、数字化制造与数字化管理，并进一步诠释了数字化设计、制造与管理相关的技术与任务。

●3.3 产品全生命周期管理PLM

本节首先介绍了产品全生命周期管理PLM的定义与作用，然后分析了产品全生命周期管理PLM系统主要功能，包括：需求管理、产品数字化开发过程管理、质量管理、产品回收管理、项目管理、产品数据管理、价值链管理、配置管理、工作流管理，最后介绍了主流PLM软件。

●3.4数字化设计技术发展历程

本节首先介绍数字化设计技术的发展历程的三个个阶段：CAX工具应用阶段，并行工程应用阶段，虚拟样机技术应用阶段。然后具体阐述数字化设计技术之虚拟样机与并行工程。

●3.5数字化设计制造技术

本节主要介绍数字化设计与制造技术基础，包括计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程分析CAE、计算机辅助制造CAM、计算机辅助工艺规划CAPP、面向产品全生命周期的设计DFX、虚拟技术VR、增材制造AM、逆向工程RE、快速成型RP等技术。

第四章数字孪生与数字化工厂

本章首先介绍数字孪生的产生与发展，然后介绍国内外机构、行家及学者对数字孪生的定义与内涵的解释，进一步分析数字孪生的具体内容与特征；最后介绍了何为数字化工厂，以及数字化工厂与数字孪生的内在关联，并提出数字化工厂的整体架构设计方案。

●4.1数字孪生的产生与发展

数字孪生的概念最初是由Michael Grieves教授在产品全生命周期PLM课程上提出的，并在2011年正式命名为“数字孪生”，此后经GE、西门子等公司的推广而得到迅速发展，并成为许多国家数字化转型的新抓手。数字孪生的发展历经技术积累、概念提出、应用萌芽和快速发展四个阶段。

●4.2数字孪生的概念

本节首先介绍国内外机构、行家及学者对数字孪生的定义，然后进一步从模型、数据、链接、服务/功能，物理多个角度详细阐述何为数字孪生。制造企业的数字孪生包含产品数字孪生、生产数字孪生、设备（绩效）数字孪生，最后解释了数字孪生与产品全生命周期的关系。

●4.3数字孪生的内容与特征

本节首先介绍数字孪生涵盖“12345”五大内容，它们分别是一项通用技术、两大孪生空间、三大技术要素、四项功能等级、五个典型特征。然后提出数字孪生的技术架构，包括物理层、数据层、模型层和功能层。最后阐述了数字孪生的应用视角。

●4.4数字化工厂

本节首先介绍什么是数字化工厂，数字化工厂的特点与内涵，数字化工厂推进的难点，数字化工程的推进与建设路径；然后介绍数字化工厂与数字孪生的内在联系，以及基于信息模型的工厂全生命周期数字化实施方案；最后介绍数字化工厂整体架构设计及相关案例。

第五章企业资源计划ERP

本章首先介绍数字孪生的产生与发展，然后介绍国内外机构、行家及学者对数字孪生的定义与内涵的解释，进一步分析数字孪生的具体内容与特征；最后介绍了何为数字化工厂，以及数字化工厂与数字孪生的内在关联，并提出数字化工厂的整体架构设计方案。

●5.1企业资源计划ERP概述

首先分别从企业管理者与技术人员角度分析什么是ERP，ERP的作用；然后分析了常规ERP系统的功能模块：财务、生产和物流、销售和市场以及人力资源管理，以及其业务流程与数据流程；最后介绍了ERP系统的发展历程。

●5.2 物料需求计划MRP

本节首先介绍物料需求计划MRP的基础信息，包括：MRP的输入信息，MRP处理逻辑的7个关键变量，逾期率以及最低阶码；然后介绍MRP工作逻辑与算法逻辑，MRP处理逻辑关键变量主要有六个步骤，每个主要步骤中的计算公式相应组成MRP基本运算逻辑；最后是MRP逻辑的EXCEL仿真。

●5.3主生产计划MPS

本节首先介绍什么是主生产计划MPS、分期间订购点法TPOP、以及MPS相关时间概念；然后介绍可答应量ATP原理及其案例，ATP是公司库存及计划生产量中未被承诺的部分，通常显示在MPS报表中，以支持业务员让他们能合理地向顾客承诺订单的数量和交期原理与案例；最后是ATP算法解析。

●5.4能力需求管理

能力需求管理是协调能力需求，即负荷与可用能力之间的关系，本节首先介绍工作中心有关能力与负荷相关数据的概念与计算；然后介绍从主生产计划换算出对关键资源需求的粗能力需求计划的概念与计算；最后是计算出每个工作中心在每一期的工时需求的细能力需求计划的概念与计算。

第六章高级计划排程APS

本章首先介绍APS的概念、内涵及作用，然后介绍APS与ERP与SCM的关联以及弥补了ERP与现代供应链的不足，接着介绍了APS系统的8个功能模块及实施应用案例，最后剖析了APS的三大逻辑基础、多种选择规则、算法机制及算法模式。

●6.1APS的概念与内涵

APS曾经只是一个单一概念，其中的S指的是“System”，2013年的PPM会议正式更改为Advanced Planning & Scheduling，即AP与AS,AP解决生产什么、生产多少,AS解决如何做到机台级别的详细排产。APS的内涵包括：要满足资源约束、具有模拟能力、基于内存计算模式，不仅运用于企业还可以拓展到供应链。

●6.2 APS与ERP和SCM的关联

APS提供的高级计划逻辑是嵌入ERP系统的， APS需要从ERP系统拿出所需的计划数据来执行计划优化活动，一旦在APS产生计划，就输入到ERP系统去执行。现代供应链必须优化建立互动式的工程设计、生产规划、日程安排和分销、运输计划，高级计划排程APS就是能帮助企业达到供应链管理同步化、优化的高级算法。

●6.3APS高级排程系统功能模块

本节首先介绍APS系统的8个功能模块：产品工艺、设备管理、订单管理、派工反馈、计划策略、计划可视化、核心算法、集成引擎；然后介绍该系统带来的8大效益；最后是一家典型泵阀生产企业的实施APS高级计划排程系统的案例介绍。

●6.4APS逻辑与算法

本节首先介绍APS逻辑基础：有限能力计划，同步制造计划TOC,JIT-看板系统；介绍标准算法任务或订单选择规则；介绍基于模拟的顺序计划选择规则：包含共序选择规则、资源选择规则，相关选择规则。然后介绍APS算法机制：算法任务顺序计划、模拟的顺序计划，最后总结APS四大类排程规则及三种算法模式。

第七章从MES到MOM

本章首先介绍MES的基本概念以及MES与ERP的关系，然后介绍MES的11个功能模型，进一步介绍如何展开MES系统规划与需求分析，基于绝大多数MES只关注生产执行的核心作用,对维护运行、质量运行和库存运行的重视程度有限,ISA-95标准提出了制造运营管理MOM的概念、构成模块及各功能数据流模型。

●7.1MES的基本概念

本节首先介绍MES概念的提出，制造执行系统MES是由AMR Research, Inc.在1990年创造出来的概念，它是位于企业生产管理信息系统中的企业经营管理信息系统与过程监控/过程控制信息系统之间的管理信息系统；然后介绍MES与ERP的对比关系，最后介绍MESA制造执行系统的定义。

●7.2MES的功能模块

本节主要介绍MESA制造执行系统的11个功能模型： 1-制造资源的分配与状态，2-作业/详细排产，3-为生产单元分配任务，4-文档控制，5-数据采集/获取，6-劳动力管理，7-质量管理，8-过程管理，9-维护管理，10-产品追踪和谱系，11-性能分析。

●7.3MES系统规划与需求分析

本节介绍MES需求分析方法包括：基础数据梳理-业务流程梳理与优化-工艺建模与分析-数据采集基础梳理-MES系统边界与集成-系统需求分析与框架设计-实施方案制定。

●7.4MOM概念及功能模型

本节首先介绍MOM概念的提出，ISA-95标准于2000年首次确立了制造运营管理MOM的概念，介绍了ISA-SP95标准多层活动功能的4个层次。然后介绍MOM的构成模块，以及ISA-SP95标准对制造运营管理的结构划分。最后详细分析MOM各功能数据流模型。

第八章工业互联网

“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，其核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。本章主要介绍工业互联网的产生与发展背景，工业互联网的体系架构，以及工业互联网平台的三大应用层次与应用模式，区块链赋能工业互联网。

●8.1工业互联网的发展背景与体系架构

本节首先介绍工业互联网是在传统制造业存在的问题以及现代制造的需求下提出的，然后介绍工业互联网的功能架构、关键技术、本质内涵、目标定位、发展动力。

●8.2工业互联网平台应用层次与应用模式

本节首先介绍工业互联网平台应用的三大层次：信息化应用，大数据深度优化，资源调配和模式创新；然后介绍我国大中小企业基于平台并行推进创新应用与能力普及，以及国内外工业互联网产业分布情况；最后展望未来工业互联网平台。

●8.3基于区块链的工业互联网

本节首先介绍什么是区块链、区块链的结构、区块链的创新、区块链的主要特性、区块链的发展及内在机制、以及区块链的商业价值。然后介绍区块链如何赋能工业互联网，基于区块链的工业互联网应用举例，以及区块链在工业互联网信息安全中的应用。