半导体行业智能制造业务链优化与集成管理解决方案两份文档

hand-china半导体行业智能制造业务链优化与

集成管理解决方案目录半导体行业总体方案与建议12关键点解决方案2半导体制造业务链和管理难点3业务链设计晶圆制造晶圆测试封装测试JFAB美国总部海外委外松江海外委外松江海外委外重庆重庆重庆节点越多，管理难度越高：订单承接、转单制造、委外加工订单承接：美国总部、JFAB、松江、重庆均可能接单（海外）转单制造：前道公司转单或委外加工后道公司和委外加工厂客户满意度、集团管理报表以及获利分析数据交互：订单承接公司需将各段数据交付客户，前道厂需提交工厂数据供后道制造需要，

订单承接公司需统筹制造和交付计划

税负问题： a.国内公司委外加工海外公司需承担加工费的5.11%税费 b.申请高新企业税费优惠，研发费用需占总收入5%以上

承担转单功能可能导致收入垫高，达不到这个比例 c.关联方交易不能平价转移，导致单家公司净收入上升国内委外国内委外国内委外海外/关外关内中国客户海外客户半导体制造业务链和接单管理4集团化统筹和管控，简化管理架构和职责松江（保税区）美国总部国内客户海外客户JFAB海外/关外关内晶圆制造晶圆测试封装测试重庆晶圆针测封测封测针测封测针测针测封测晶圆晶圆接单转单客户…………集团化统筹和管控，简化管理架构和职责美国总部除设计业务外，接单海外客户并转单集团内制造公司集团内各制造公司仅承接自有的制造业务；海外委外加工业务由美国总部统筹管理接单国内客户和国内委外加工暂由重庆负责，可成立中国区全资子公司承担该职责半导体制造业务链和产品编码5制造流转代码CISAssemblyFinalTestWaferBumpingCPIAFWBC工艺代码流转代码O（委外）制造工艺制造资源（内）制造资源（外）2（松江）2（松江）1（JFAB）2（松江）4（重庆）4（重庆）3（重庆）4（重庆）O（委外）O（委外）O（委外）O（委外）O（委外）3W’2C’OA’OF产品编码P123456-001000A0A0相同制程在不同制造厂（包括委外厂）产品编码应不同，用于成本管理每一段均建立物料清单获得产品成本；最终产品的物料清单展开即可获得产品成本建立规范统筹集团和委外制造资源，达成客户产品需求依照制造过程，设定相关的工艺代码，并为内外部资源资源建立资源编码依据客户产品需求，确定制造过程和制造流转代码相应的产品编码也就确定了；销售报价时，销售可依据客户和主产品编码以及后续制造过程确定最终产品编码半导体制造业务链和计划管控6企业计划和制造过程管控EnterpriseManuf.BusERPSystem销售订单生产计划3W’2C’OA’OFO（委外）2（松江）2（松江）1（JFAB）2（松江）4（重庆）4（重庆）3（重庆）4（重庆）O（委外）O（委外）O（委外）O（委外）O（委外）工作订单-3WRW

WIP

FG(3W)工作订单–2C3W

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FG(3W2C)工作订单–OA3W2C

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FG(3W2COA)工作订单–OF3W2COA

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FG(3W2COAOF)Manuf.Sys下一道工作订单下达之前均可调整CISAssemblyFinalTestWaferBumpingCP高弹性架构，满足客户需求调整或产能调配需要依据销售订单和制造安排，可确定制造流转代码依据流转代码，逐步下达工作订单；前一道产品完工入库成为下一道工作订单的触发点在前一道制造完成之前，可随客户需求变更或制造安排变更目录半导体行业总体方案与建议17关键点解决方案2全业务蓝图8物料属性更新物料编码申请物料编码导入MDS导入MRP工单建议采购建议计划例外采购申请系统工单BOM工艺路线预测评审订单录入预测导入客户导入客户申请销售价格MPS车间排产采购订单供应商申请供应商导入供应商计划发送供应商采购价格采购订单审批采购价格审批发送供应商ASL/SR非生产申请非生产申请审批全业务蓝图9物料属性更新物料编码申请物料编码导入MDS导入MRP工单建议采购建议计划例外采购申请系统工单BOM工艺路线预测评审订单录入预测导入客户导入客户申请销售价格MPS车间排产采购订单供应商申请供应商导入供应商计划发送供应商采购价格采购订单审批采购价格审批发送供应商ASL/SR非生产申请非生产申请审批PLMERP已覆盖ERP已覆盖可深化应用1、使用MRP2、车间排程（HCM二期）全业务蓝图10采购订单送货通知打印送货单检验数据退货采购匹配采购付款良品入库工单发放打印推式发料单打印拉式发料单线边仓入库工序移动打印入库单检验数据成品入库不合格生产损坏入库来料不良入库质量判定齐套检查供应商分配发送供应商采购接收合格打印超领单打印退料单系统工单推式发料超领发料退料完工倒冲不合格合格销售订单打印出货单挑库发运确认财务收款工单关闭工单执行全业务蓝图11采购订单送货通知打印送货单检验数据退货采购匹配采购付款良品入库工单发放打印推式发料单打印拉式发料单线边仓入库工序移动打印入库单检验数据成品入库不合格生产损坏入库来料不良入库质量判定齐套检查供应商分配发送供应商采购接收合格打印超领单打印退料单系统工单推式发料超领发料退料完工倒冲不合格合格销售订单打印出货单挑库发运确认财务收款工单关闭工单执行ERP、WMSERP、WMSERP、WMS可深化应用1、工单管理；2、工单备料平台3、Atlasis工单发料管控MES关键解决方案1-统一技术基础数据，建立设计与供应链一体化，12ERP系统/MES系统PLM系统接口工程BOM

其它业务模块物料物料分类M-BOM工程变更数据校验数据补充传输状态ENG工程变更单BOMM-BOMBOM工艺路线设备资源E-BOMM-BOM工程变更单其他模块工艺定额物料清单工艺卡片工艺路线INVINV物料数据INVINV分类BOM部门、资源分类资源部门工艺路线计量单位数据发布ERP/MES-PLM系统的基本集成总体思路映射关系关键解决方案2-总体计划体系13计划排程和物料需求计划ERPSysMES工艺流程物料清单标准成本物料需求计划产能计划封测主生产计划物料采购计划客户需求计划销售订单排程模拟采购库存在制品领料申请MRPSys交付计划工厂维护计划物料需求计划EnterpriseManuf.Bus投料点物料清单：晶圆制造工艺复杂且周期较长，制造工艺是基于机台设定，可依据工艺路线和制造厂经验累积维护工艺BOM（包含各种物料和其它耗用）计划排程业界难题，可采用i2、ADEXA等工具作产能和排程计划；业务量不大也可Excel管理，但应将结果维护在系统中是一切计划调整的源头物料需求计划常规物料需求由物管部门依据主生产计划评估产生采购计划；机台备件和特殊物料需求均由制造厂负责依据工厂维护计划提交依据工单投料点汇总发料。晶圆主生产计划关键解决方案3-物料替代关系的计划管理（不同规格编码不同）14在物料清单和订单模块维护物料替代关系通过标准的MRP逻辑，得到产品净需求通过二次开发，计算各种首选材料的毛需求通过二次开发，计算替代物料需求根据库存和在途情况，判断替代物料可用性根据计划结果，下达采购请求或送货要求通过标准功能安排采购和到货严格按照要求级安排生产投料基于替代料的齐套分析和紧急插单根据计划结果，下达生产任务和组建需求标准功能二次开发关键解决方案3-物料替代关系的计划管理（同规格不同供应商）15材料1供应商1供应商2供应商3供应商3供应商4供应商5供应商4材料2材料360%20%20%60%40%50%50%◆一颗物料编码由多家供应商可供货的情况。未来质量部完成供应商考核后，可根据考评的结果调整各供应商的供货份额分配比例。◆多个供应商可供货的物料，根据考核后确定的最新分配比例，维护系统来源补充规则。◆计算过程中，会基于一段时间范围内的各供应商的历史入库数量，自动考虑来源补充规则，对应供应商拆分采购计划单。采购工程师可以据此下单并联系供应商。关键解决方案4-工单拆分/合并问题/需求现状在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序16主工艺投料点1投料点2投料点3关键解决方案4-工单拆分/合并问题/需求现状在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序2、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序17主工艺投料点1投料点2投料点3替代工艺1投料点1投料点3投料点4……关键解决方案4-工单拆分/合并问题/需求现状在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序2、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序3、投料点的物料需求如果不同，视为成组替代，将差异物料设置替代BOM18主工艺投料点1投料点2投料点3主BOM替代BOM1关键解决方案4-工单拆分/合并问题/需求现状在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序2、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序3、投料点的物料需求如果不同，视为成组替代，将差异物料设置替代BOM4、如果发料组合多，可考虑只有专用料、高价料、非安全库存的料才维护进MBOM19主工艺投料点1投料点2投料点3主BOM替代BOM1专用料高价料非安全库存料关键解决方案4-工单拆分/合并解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序2、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序3、投料点的物料需求如果不同，视为成组替代，将差异物料设置替代BOM4、如果发料组合多，可考虑只有专用料、高价料、非安全库存的料才维护进MBOM5、建立MES工单与ERP工单的对应关系，标记对应ERP工单号和数量20ERP2000100050010005003003004005001000800300400MES关键解决方案4-工单拆分/合并解决方案1、ERP只管理物料，不管理具体工艺进度，因此，Routing的工序只设置有投料点的工序2、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序3、投料点的物料需求如果不同，视为成组替代，将差异物料设置替代BOM4、如果发料组合多，可考虑只有专用料、高价料、非安全库存的料才维护进MBOM5、建立MES工单与ERP工单的对应关系，标记对应ERP工单号和数量6、MES选择确定投料点，投料物料发生变化回传ERP，ERP自动更新工单工序和物料需求21ERP2000100050010005003003004005001000800300400MES投料点1投料点2投料点3程序同步关键解决方案4-工单拆分/合并解决方案7、投料点所在的区域定义线边仓，发料单ERP按照投料点汇总打印，投料点考虑线边仓余量、最小包装数量22ERP2000投料点1投料点2投料点3工单：Job01Job02Job03投料点：01物料工单需求线边仓可用建议使用线边仓建议领用实际领用ROW01500200200300

*ROW045001000

*ROW055002000

ROW0210003003001000

ROW03500400400100

关键解决方案4-工单拆分/合并解决方案7、投料点所在的区域定义线边仓，发料单ERP按照投料点打印，投料点考虑线边仓余量、最小包装数量8、WMS按照领料单执行，并将实际领用情况返回ERP，ERP开发程序自动做工单投料，如有最小包装余量继续留在线边仓23工单：Job01Job02Job03投料点：01物料工单需求线边仓可用建议使用线边仓建议领用实际领用ROW015002000300

*ROW045001000

*ROW05500200200

300ROW02100030030010001000ROW03500400400100

100工单ROW01使用替代料ROW05，替换工单需求使用线边仓批次工单投料ROW05200，工单投料300使用线边仓批次工单投料ROW02300，工单投料700，子库存转移300使用线边仓批次工单投料ROW03400，工单投料100关键解决方案4-工单拆分/合并解决方案7、投料点所在的区域定义线边仓，发料单ERP按照投料点打印，投料点考虑线边仓余量、最小包装数量8、WMS按照领料单执行，并将实际领用情况返回ERP，ERP开发程序自动做工单投料，如有最小包装余量继续留在线边仓9、MES工序移动同步ERP，ERP进行工序移动，如果是工序报废，在同步的同时还需要缩小后续工序的物料需求，如果后续工序有超发料，需要退回到线边仓24ERP2000100050010005003003004005001000800300400MES投料点1投料点2投料点3程序同步报废100-100*定额-100*定额关键解决方案5-Wafer管理维度前后端差异大25问题/需求现状Wafer在前端工厂以片为管理单位，在后端封测厂以die为管理单位。存在单位不统一的问题。解决方案1、根据各个工厂的管理要求，前端工厂Wafer以片为主单位，后端工厂Wafer以die为主单位2、考虑到前端对外销售以片为单位，同时前端工厂可能没有条件检查良率，无法获得每片晶圆对应的合格die数，不管是内部销售还是外部销售都以片为单位3、后端工厂以片为采购单位，并按照片的采购单价结算4、按照100%良率以die入库，检查后对库存进行杂项调整，如果良率偏低可找前端索赔Wafer

FAB入库按照维护理论的片和die关系，以片为单位入库。WaferFAB出库FAB厂内按照片进行出库管理Wafer后端入库收货时根据实际的片和die数量关系，维护后端的lot、LPN内片与die的数量关系。按照实际的片/die关系，以die数量入库。Wafer，片为主要单位，die为辅助单位。入库前，维护每个物料、lot具体的片与die的关系。入库时，订单单位为片，按照片进行入库。出库时，订单单位为片，按照片进行出库。FAB厂管理-片为主要管理方式Wafer，die为主要单位，片为辅助单位。入库前，维护每个物料、lot具体的片与die的实际关系。入库订单单位为片，入库时修改单位为die进行入库。库内按照die进行出入管理。封装厂管理-die为主要管理方式Wafer后端出库根据指定的片号、die数量进行出库。关键解决方案5-Wafer管理维度前后端差异大26问题/需求现状Wafer在前端工厂以片为管理单位，在后端封测厂以die为管理单位。存在单位不统一的问题。解决方案1、根据各个工厂的管理要求，前端工厂Wafer以片为主单位，后端工厂Wafer以die为主单位2、考虑到前端对外销售以片为单位，同时前端工厂可能没有条件检查良率，无法获得每片晶圆对应的合格die数，不管是内部销售还是外部销售都以片为单位3、后端工厂以片为采购单位，并按照片的采购单价结算4、按照100%良率以die入库，检查后对库存进行杂项调整，如果良率偏低可找前端索赔5、批次管理变更为每片为一个批次，根据良率检测工序的结果系统自动创建批次的单位转换每一Wafer片为一个批次，每片批次编码为“批次#片号”LPN是否继续使用，视具体方案而定一个WaferBox为一个批次Wafer片以LPN进行管理，LPN编码规则为“批次#片号”关键解决方案6-复杂的关联方交易关联方交易和结算半导体接单制造模式，涉及众多的关联方交易：制造厂接单、转单公司接单和转单制造厂之间Backup、前中后段制造流转系统通过制造流转代码和发货（成品销售或外包发货），自动判断内部交易内容和公司，实现自动结算案例：客户（晶圆+针测）

美国总部（晶圆+针测））

重庆（晶圆）+委外（针测）

客户(海外)美国总部（海外）重庆委外厂(国内)委外厂(海外)

晶圆+针测3WOC:-晶圆制造(重庆厂)-针测（委外厂）

3厂:晶圆制造.2.1.1.2出货出货OC:针测（发往海外委外厂）：美国总部委外针测（发往国内委外厂）：重庆委外关键解决方案6-复杂的关联方交易Oracle标准模型4结合汉得标准化BacktoBackInternalFulfillmentInternalDropShipToCustomerGlobalProcurementExternalDropShip内部交易方案要点：业务操作复杂度：尽量减少不必要的系统操作，降低系统操作难度对账工作难易度：对账工作尽可能做到简易、清晰，提高对账工作效率关键解决方案6-复杂的关联方交易-各种跨公司业务29内部交易方案要点：业务操作层：简化订单和物流的业务操作结算与对帐：支持内部结算的同时，做到简易、清晰的对帐内部订单结算发货订单结算内部结算发货验收验收交付公司销售公司客户订单结算发货验收供应商销售公司客户发货公司要货公司订单结算发货验收供应商销售公司客户订单结算内部结算订单结算采购公司内部销售订单内部直发订单供应商直发复杂供应商直发(多层)(多层)关键解决方案6-复杂的关联方交易-提供汉得标准化内部交易平台30内部交易方案要点：业务操作层：简化订单和物流的业务操作结算与对帐：支持内部结算的同时，做到简易、清晰的对帐客户案例关键解决方案7-精细化的成本核算-基于标准成本31采购库存应付发票零部件成本生产领料生产额定工时制造费用半成品成本额定标准费率采购入库发票价差成本更新生产过程中吸收成本，完工时自动结转成品成本销售出库时自动结转营业成本成本建立量差监控费用分摊差异分析库存估价原料入库生产订单生产计划直接加工费用计入投料量计入生产订单完工产品入库费用分摊成本中心费用归集成本调整维护生产定额标准成本预测成本预算标准成本产品成本分析产品销售出库其他费用库存重估原料采购产品销售总帐更新建立成本模型采购库存生产销售财务间接加工费用32关键解决方案7-精细化的成本核算-标准成本核算过程分析以上成本核算后，排除重大异常的异常成本重新调整目标成本根据成本差异，分析哪些物料差异较大，须查看明细关键解决方案7-精细化的成本核算-成本差异33标准成本=标准价格*用量标准差异成本=标准价格*实际用量实际成本=实际价格*实际用量两者间差额即为用量差异说明:用量差异=标准价格*(实际用量-标准用量)两者间差额即为价格差异说明:价格差异=

(实际价格-标准价格)*实际用量消耗材料标准价格（RMB/pc）标准用量（pc）实际价格（RMB/pc）实际用量（pc）标准成本（RMB)价格差异（RMB）用量差异（RMB）实际成本（RMB）ABCDEF=B

x

CG=D

x

E

–

B

x

EH=B

x

E

–

B

x

CI=D

x

E晶硅94105365950应用举例：差异分摊过程中,需要区分价格差异和用量差异,在具体分摊过程中,将价格差异和用量差异定义如下:价格用量045910关键解决方案7-精细化的成本核算-标准成本差异分摊还原34差异结转在制差异在制差异-材料价差在制差异-材料量差在制差异-成本调整在制差异-人工/制费量差库存商品-材料价差COGS差异-库存差异采购价格差异发票价格差异原材料标准成本调整差异材料差异汇率差异库存商品-在制差异库存差异在制差异-人工/制费价差其他业务成本-库存差异销售出库（差异率）差异率=（期初差异+本期材料差异+本期在制差异）/（库存数量+销售数量+发料数量）工单投产（差异率）直接入库销售工单完工工单投产二次发票工单发料（差异率）关键解决方案7-精细化的成本核算-标准成本核算差异分析改进支持35采购价格差异PPV发票价格差异IPV成本中心差异制造用量差异库存盘点差异资源用量差异1)采购相关差异

采购优化2)用量差异

生产能力及效率优化3)实际/预算费用差异分析

成本削减

供应商优化损失率分析改进工艺流程改进寻找差异原因(考虑

资源能力计划及长期投资计划)稳定的长期合同/期货合同库存管理差异分析类型改进活动目标:通过差异分析支持削减成本关键解决方案7-精细化的成本核算-成本分析之差异分摊明细表（示例）36物料编码物料描述物料类别期间期初现有量差异类型期初材料差异本期材料差异-直接发生本期材料差异-上层在制转入期末数量GD01XXXXA_0242005100PPV（含运杂费）差异10030341000GD01XXXXA_0242005100IPV差异20020481000GD01XXXXA_0242005100其他材料差异30010621000总数量差异率WIP发料净数量WIP发料差异SO净数量SO结转差异期末差异留存期末差异订正10300.159223301101.59223301203.184466019159.223301-15910300.260194175102.601941748205.203883495260.1941748

10300.361165049103.611650485207.223300971361.1650485

关键解决方案7-精细化的成本核算-成本分析之产品毛利表（示例）37产品编码产品描述单位销售出库数量销售单价本期收入标准成本标准物料成本标准制费标准人工成本实际差异标准毛利率实际毛利率PRO01XXXXX10030000200001000-150-30033.3%35.5%PRO02XXXXX2002600018000-100020020030.8%28.5%PRO03XXXXX3002200013000-800-75-10040.9%36.5%PRO04XXXXX10030000200001000-150-30033.3%35.5%PRO05XXXXX2002600018000-100020020030.8%28.5%PRO06XXXXX3002200013000-800-75-10040.9%36.5%PRO07XXXXX2002600018000-100020020030.8%28.5%PRO08XXXXX3002200013000-800-75-10040.9%36.5%关键解决方案7-精细化的成本核算-成本分析之库存成本还原表（示例）38期间物料描述类别单位数量标准成本金额差异率差异金额实际单位成本金额实际成本金额成本最新更新时间2016-1066300XXX芯片C_01.01片13095.2123762.431297.6126882016-08-312016-1066301TTT芯片C_01.01片200132.3264603.6720135.9271802016-08-312016-1066302YYY芯片C_01.01片145142.6206774.2609146.8212862016-08-312016-1066300XXX芯片C_01.01片13095.2123762.431297.6126882016-08-312016-1066301TTT芯片C_01.01片200132.3264603.6720135.9271802016-08-312016-1066302YYY芯片C_01.01片145142.6206774.2609146.8212862016-08-31关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台39典型案例灵活性1、支持多种排产模式（产能优先，交期优先等）2、考虑多种计划因素（物料，设备，切换时间等，灵活配置，跟单/跟随）友好性1、提供图形化和数字化两种操作界面，提高计划员操作效率2、图形界面可以直观查看产能分布，排产结果及实际生产情况交互性1、排产结果出现例外时，系统对例外信息进行提示2、图形界面直接对异常数据进行特殊颜色标识扩展性1、可以根据不同行业/公司的需求进行高度定制化2、能够与各种ERP/APS系统集成HCM结合汉得在离散制造行业的经验，为半导体进行相应的定制化关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台-HCM支持多工厂多生产线联动排程40功能菜单区①工厂&生产线②图形化操作区③明细信息区④关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台-HCM支持多工厂多生产线联动排程日期轴①生产工单②订单编号完工进度投料进度异常标识特殊色标停班时段③空余产能④转产时间⑤关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台-HCM支持多工厂多生产线联动排程42①可调整时间范围可选产线②③可选产线优先级关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台-支持前后工序（工单）联动排程-跟单43CP

L1CP

L2CP01A-100CP02B-200CP03B-200CP04A-100CP05A-100CP06B-200CP07B-2001-161-171-18Wafer

L1Wafer

L2W01A-1001-161-171-18按安全生产周期计算的工单时间点W02B-200不能满足生产提前量系统根据实际产能及产能数据计算生产工单的计划开始时间和计划结束时间对于实际产能无法满足生产提前量的生产工单产生异常信息计划员可以手工调整计划顺序计划员可以手工调整生产线关键解决方案8-搭建柔性的生产计划排程平台-支持前后工序（工单）联动排程-跟随44系统根据设定的生产提前量计算生产工单的计划开始时间和计划结束时间虽满足生产提前量要求，但可能造成产能异常计划员不可手工调整生产顺序计划员可以手工调整生产线对于跟随计划层次，在上级计划发布时自动完成计划并发布CP

L1CP

L2CP01A-100CP02B-200CP03B-200CP04A-100CP05A-100CP06B-200CP07B-2001-161-171-18Wafer

L1Wafer

L2W01A-1001-161-171-18按安全生产周期计算的工单时间点W02B-200产能有重叠关键解决方案9-制造数据仓库和工程数据交互45制造数据仓库和工程数据交互客户系统委外加工制造系统后段制造执行系统制造数据仓库和工程数据中心企业资源系统商业数据仓库Onlinereport(CRM),Rosettanet(Webmethod),FTP/EmailWIP/FG7B13B2…WATGECcompareresult/VI(FABinktosubcon)/STDF/OTDF/OTManifast/FT(STD)/FT(receiveresult)WATSTDF(ByStep)Binmap(ByStep)Inklessmap前段制造执行系统PartnerInterfaceProcesses(PIP)-SegmentA:QuoteandOrderEntry-SegmentB:TransportationandDistribution-SegmentC:ReturnsandFinance-SegmentD:ProductConfiguration智能制造系统全景图分析机械/计算机/电新/通信资料来源：《工业4.0》，，轻软英泰，平安证券研究所智能制造系统全景图数据库（信息空间）实时数据研发数据管理数据订单数据产品数据工艺数据历史数据设备数据运行数据售后数据通信系统有线通信无线通信控制层（多为嵌入式，是软硬结合之处）：操作面板，PLC，其他类型控制器，传感器硬件网络（物理空间）智能装备 产品CRM客户管理市场管理SCM供应商管理库存管理WMS物料识别物料传输仓储管理自动分拣PDMBOM管理工艺数据管理SCADA/DCS现场监测过程报警设备控制数据处理人机界面事故追忆执行生产并实时数据下达生产指令软件PLMPlatform（信息空间）企业层下达生产指令反馈生产情况操作层ERP财务管理采购管理主数据管理交货管理人事管理流程制作MES任务分解生产统计设备管理能源管理质量管理KPI分析调度排产报表看板要点总结制造业升级，大国行动刻不容缓：随着我国人力成本不断上升、制造业增长动力持续放缓，且面临着日益缩短的产品创新周期，以智能制造推动制造业升级已经刻不容缓。针对智能制造的大课题，制造业大国们予以国家战略层面的重视，美国提出先进制造业国家战略计划，日本提出工业价值链计划，德国提出工业4.0战略，中国也于2015年发布了《中国制造2025

》，核心都是通过数字化转型，提高制造业水平。由德国提出的工业4.0概念，是最具有历史观、落地方案最具体的概念。工业4.0两大核心概念，信息物理融合系统（CPS）、产品全生命周期管理（PLM）：CPS和PLM是工业4.0中最核心的两个概念。CPS，是由具备物理输入输出，且可相互作用的单元组成的网络；新技术的发展使得硬件和软件之间的界限逐渐弱化，人机交流成本大大降低。PLM，是指对一个产品的整个生命周期进行管理，从最初的生产设计和生产规划，到生产工程的建设和生产（包括物流），再到产品的使用和服务。典型的智能制造系统与人体系统有很大相似性：典型的智能制造系统由3大部分组成，分别是信息空间、物理空间、通信系统，这个系统与人体结构有很大的相似性，信息空间负责信息的存储、处理、决策，类似人类的大脑/小脑；物理空间类似于人类的四肢躯干，负责具体动作执行生产；通信系统类似人类的神经纤维，负责软件与软件、软件与硬件、硬件与硬件之间的信息传输。软硬件齐头并进，国产替代大有可为：在中国由制造大国向制造强国转变的过程中，智能制造领域的软硬件均在逐渐实现国产替代。2019年我国工业软件市场规模达1949亿元，同比增长16%，预计2021年将超过2631亿元，用友、广联达、宝信、东软等国内供应商已在各细分产品赛道跻身前列。作为智能装备的代表，2018年国内工业机器人销量超过15万台,占全球36.5%，其中内资品牌销量4.1万台，市占率达27%，埃斯顿、埃夫特等公司成为国产替代的排头兵。目录

Content工业4.0智能制造概述典型的智能制造系统市场规模和竞争格局要点总结制造业升级，大国行动刻不容缓资料来源：，平安证券研究所美、日、德、中四国制造业发展战略制造业升级是所有制造业大国面临的共同课题：（1）如何将高毛利留住的同时，将制造业留在本国；（2）如何保持自身制造业的优势，而不是转变成劣势；（3）如何克服逐渐升高的人力成本。各国高度重视，均有相应战略出台：（1）美国，先进制造业国家战略计划，工业互联网革命（GE提出）；（2）日本，工业价值链计划；（3）德国，工业4.0战略；（4）中国，中国制造2025。核心都是通过数字化的转型，提高制造业的水平。中国制造2025：2025年制造业重点领域全面实现智能化资料来源：《中国制造2025》、《中德合作行动纲要：共塑创新》

，平安证券研究所2015年5月19日，《中国制造2025》：为中国制造业未来10年设计顶层规划和路线图，实现中国制造向中国创造、中国速度向中国质量、中国产品向中国品牌三大转变。2014年10月10日,

《中德合作行动纲要：共塑创新》：工业4.0对于未来中德经济发展具有重大意义，该进程应由企业自行推进，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。到2020年，制造业重点领域智能化水平显著提升，试点示范项目运营成本降低30%，产品生产周期缩短30%，

不良品率降低30%。到2025

年，制造业重点领域全面实现智能化，试点示范项目运营成本降低50%，

产品生产周期缩短50%，不良品率降低50%中国制造2025新一代信息技术生物医药及高性能医疗器械新材料农机装备电力装备节能与新能源汽车先进轨道交通装备海工装备航空航天装备高档机床和机器人中国制造2025的十大领域和五大重点工程国家制造业创新中心建设智能制造工业强基绿色制造高端装备创新智能制造发展的三大背景：人力成本上升，制造业动能走弱，创新周期缩短我国制造业平均工资(元/年)不断上升的人力成本：2018年我国制造业平均工资为6.46

万元/年，

2013-不断放缓的制造业增长动力：

上一个阶段中国的快速发展，

受益于全球制造业分工中的制造业转移，中国制造业占全球GDP的比例快速上升。2010

年之后，我国的制造业增长逐渐趋缓，制造业对GDP增长的贡献率逐渐走低。不断缩短的产品创新周期：各国布局科技创新，抢占高附加值环节，创新周期不断缩短。0%1%2%3%4%5%中国制造业GDP占全球GDP的比例

%我国各产业对GDP增长的贡献率600005500050000450004000035000300002018

五年复合增长率8.5%。

6500070000我国制造业平均工资

年

元我国制造业平均工资

年

元中国制造业占全球GDP比例(%)资料来源：

wind，

《工业4.0》

，平安证券研究所1009080706050403020100-10GDP累计同比贡献率:第二产业

季

%GDP累计同比贡献率:第一产业

季

%GDP累计同比贡献率:第三产业

季

%1784年，瓦特发明蒸汽机用于织布机1866年，西门子发明大功率发电机1969年，第一个可编程逻辑控制器，Modicon0842012年，德国产业经济研究联盟提出CPS概念最具历史观的定义：工业4.0资料来源：《工业4.0》

，平安证券研究所工业4.0是最具历史观的概念：历史上共发生过3次工业革命，分别以机械化、电气化、自动化为主要特征。三个工业阶段被称为工业1.0，工业2.0，工业3.0，工业4.0时代正在到来。工业4.0不仅仅是工业3.0

的延续：计算机的发明，及在工业中的应用，已经可以实现生产环节的自动化，即工业3.0，但它主要强调中枢控制单元对运动单元的控制能力，对运动单元对中枢控制单元的反馈和反应、各运动单元之间的交流较少触及，因此必然无法生成决策。从从业1.0，到工业4.0第一次工业革命机械化第二次工业革命电气化第三次工业革命自动化第四次工业革命智能化工业4.0的核心概念之一：CPS，信息物理融合系统资料来源：兰光创新，平安证券研究所信息物理融合系统：CPS，Cyber-Physical

System，由具备物理输入输出，且可相互作用的单元组成的网络。强调各硬件单元之间的相互交流，进一步的，可由交流衍生出决策。工业3.0和工业4.0区别在于自动决策的层级：工业3.0中，控制单元仅对动作的执行做控制，人仍要向控制单元发出指令；工业4.0中，软件将替代大部分人类的决策过程，由中枢控制软件向受控单元网络发出指令，安排资源调配、时间分配等，并接受受控单元网络的反馈。各个阶段物理空间和信息空间之间的关系工业4.0工业3.0工业2.0工业1.0工业4.0的核心概念之二：PLM，产品全生命周期管理资料来源：《工业4.0》

，平安证券研究所利用软件系统对产品的全生命周期进行协同管理产品全生命周期管理：PLM，Product

Lifecycle

Management，对一个产品的整个生命周期进行管理，从最初的生产设计和生产规划，到生产工程的建设和生产（包括物流），再到产品的使用和服务。PLM是一种企业信息化的商业战略：它实施一整套的业务解决方案，把人、过程和信息有效集成在一起。生产规划生产工程生产服务生产设计软件数据算法目录

Content工业4.0-智能制造概述典型的智能制造系统市场规模和竞争格局要点总结资料来源：《工业4.0》，，轻软英泰，平安证券研究所典型的智能制造系统：信息空间、物理空间、通信系统数据库（信息空间）实时数据研发数据管理数据订单数据产品数据工艺数据历史数据设备数据运行数据售后数据通信系统有线通信无线通信控制层（包括嵌入式，是软硬结合之处）：操作面板，PLC，其他类型控制器，传感器硬件网络（物理空间）智能装备 产品CRM客户管理市场管理SCM供应商管理库存管理WMS物料识别物料传输仓储管理自动分拣PDMBOM管理工艺数据管理SCADA/DCS现场监测过程报警设备控制数据处理人机界面事故追忆执行生产并实时数据下达生产指令软件PLMPlatform（信息空间）企业层下达生产指令反馈生产情况操作层ERP财务管理采购管理主数据管理交货管理人事管理流程制作MES任务分解生产统计设备管理能源管理质量管理KPI分析调度排产报表看板附注：典型的智能制造系统中部分英文缩写专有名词解释汇总表资料来源：《工业4.0》，，百度百科，wiki百科，轻软英泰等，平安证券研究所缩写英文全称中文译名解释CPSCyber-PhysicalSystems信息物理融合系统一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CRMCustomer

RelationshipManagement客户关系管理企业用来管理与客户之间关系的软件系统DCSDistributedControlSystem集散控制系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。ERPEnterprise

ResourcePlanning企业资源计划一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统，以管理会计为核心提供跨地区、跨部门、甚至跨公司整合物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）等信息。MESManufacturingExecution

System制造企业生产过程执行管理系统位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。PCPersonal

Computer个人电脑PDMProduct

DataManagement产品数据管理一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。PLCProgrammable

LogicController可编程逻辑控制器专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，是一种软件和硬件的结合体。PLMProduct

LifecycleManagement产品生命周期管理对一个产品的整个生命周期进行管理，支持产品全生命周期信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案软件。SCADASupervisory

ControlAndData

Acquisition数据采集与监视控制系统以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。SCMSupply

ChainManagement供应链管理执行供应链中从供应商到最终用户的物流的计划和控制等职能。WMSWarehouseManagement

System仓库管理系统通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，综合批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现完善的企业仓储信息管理。典型的智能制造系统由3大部分组成，分别是信息空间、物理空间、通信系统：信息空间：由数据库和工业控制软件两部分组成，它们共同的特点是，它们的存在和呈现依附于实物（比如说计算机和硬盘），但它们的变化并不依托于实物的运动。工业控制软件：在现阶段，主要起到辅助人类梳理信息、做出规划和决策、并发出指令；数据库：一切有效决策必然是基于已知信息，信息、基础设施和规则，构成了数据库。物理空间：主要是指用于工业加工的设备及其他硬件，多数自动化设备不仅包含执行运动的单元，也包括PLC、传感器等非运动单元，此二者常集成在设备上，其中PLC负责控制设备的运动，在功能上PLC等是信息空间的一部分；传感器负责生产过程中的信息采集，功能上是通信系统的一部分。通信系统：工业4.0和工业3.0相比，最重要的特点之一，就是不仅软件和设备之间可以进行信息的交流，软件与软件之间、硬件与硬件之间，也存在信息的交流。通信系统是信息传递和交流所依赖的载体，按照通讯范围常用的通信方式包括内网、局域网、外网等。通信系统也包括一些硬件的基础设施，包括路由器、电缆/光缆、信号发生器/接收器等。内网：仅能实现系统内各单元之间的相互通信；外网：可实现与系统外（包括市场、其他公司等）的相互通信；局域网：允许系统访问外网，但不允许外网访问系统。信息空间+物理空间+通信系统=完整的CPS系统资料来源：《工业4.0》，，平安证券研究所典型的智能制造系统：信息空间、物理空间、通信系统智能制造系统：巧合的仿生学资料来源：等，平安证券研究所数据库软件通信系统PLC传感器传感器智能装备大脑记忆思考运动控制小脑四肢神经纤维信号采集人体系统智能制造系统神经末梢轴树突信号传输运动/劳动智能制造系统：巧合的仿生学资料来源：等，平安证券研究所典型的智能制造系统的基本结构与人体系统有很强的相似性，智能制造系统是在工业1.0、工业2.0、工业3.0的基础上逐步演化而来，所以整体的仿生学设计可能并不存在。这种相似性也许是由于人类认知的局限导致的。数据库类似于大脑的记忆功能：已知的信息，无论对于智造系统来说，还是对于人体来说，都是做出决策的基础。工业软件类似于大脑的思考决策功能：工业软件主要是基于已有数据信息，辅助人类梳理信息、做出规划和决策、并发出指令。通信系统类似于神经纤维：人类的神经纤维主要起到传输人类大脑和各肢体器官中的电信号的作用，肢体器官靠电信号向大脑反馈感觉，大脑靠电信号向肢体发送指令。智能装备类似于人的躯干：当前常用的机械手，无论是外部形态和内部结构，都与人类手臂有很大相似性。典型的智能制造系统结构大脑思考VS工业软件资料来源：轻软英泰，UFC通力，北京工业自动化研究所，搜狐网，制信网等，平安证券研究所就像人类大脑的不同区域，有语言、动作、情感等不同分工一样，智能制造的过程也涉及不同的功能板块，对应的由不同的工业软件进行管理，常见的工业软件包括PLM、ERP、MES、WMS、PDM、SCM、CRM、SCADA等，整个软件系统大体分为三个层次：规划层（企业层）：PLM为基础，ERP为核心，制定总的生产计划，负责资源的调配，并将生产计划的命令下达给操作层；由于PLM涉及研发过程，通常PLM平台上会集成CAD等研发类软件。操作层（车间层）：以MES为核心和平台，集成所有生产中所需要的功能操作模块，包括SCADA、WMS等，分解和细化规划层下达的生产计划，将生产命令下达给控制层。控制层（终端层）：以PLC为代表，是集成了软件的硬件，接受操作层的指令，并直接控制设备运动。控制层不是完全的软件，也是硬件设备的一部分。规划层、操作层、控制层之间的关系 主要工业软件所在的坐标轴规划层操作层命令命令反馈反馈控制层设备命令反馈工业软件：数字孪生，打破物理空间和信息空间的界限随着智能制造的发展，越来越多的新理念开始出现，如数字孪生技术等，物理空间和信息空间的界限正在逐渐弱化。数字孪生车间主要由物理车间、虚拟车间、车间服务系统、车间孪生数据四部分组成。数字孪生系统示意图物理车间资料来源：兰光创新，平安证券研究所虚拟车间资料来源：工控网，平安证券研究所大脑的运动控制VS设备运动控制器（以PLC为代表）分类定义特点下游运用PLC可编程逻辑控制器，

指在可编程的存储器里存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数等指令，控制工作机械或生产过程的控制装置。系统简单，

可靠性高、体积小、环境适应性强，但不支持某些先进的、复杂的算法纺织机械、包装机械、

EMS专用控制器专用控制器早期主要用于机床领域，被称作计算机数字控制系统(CNC)，随后在包装机械、纺织机械、机器人等行业大范围使用。集成度较高，一般满足某个特定行业使用，价格较高工业机器人、机床、包装机械PC-Based运动控制器PC-Based

运动控制器价格比传统的专用控制器优惠，功能上比

PLC

能够实现更为复杂的运动控制；此外，

PC-Based

提供底层函数的二次开发功能，客户尤其是

OEM

厂商可以选用

PLC

语言、

C++、BASIC

等电脑语言进行编程。系统通用性强，

可拓展性强，能够满足复杂运动的算法要求，抗干扰能力和开放性强半导体、工业机器人、包装、电子、EMS运动控制：运动控制指通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，改变工作机械的转矩、速度、位移等变量，使得工作机械按照人们的期望运行。运动控制器分为三类：运动控制器是绝大多数智能装备的大脑。运动控制器分为三类：PLC、专用控制器和PC-Based

运动控制器。运动控制器的主要类型大脑记忆VS数据库资料来源：用友网络官网，平安证券研究所数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、有共享的、统一管理的数据集合。每一种工业软件对应的都有自己的数据。云技术的诞生和发展，使得工业软件和数据库的基础设施变成了一种公共设施，大大降低了企业的成本，有力的促进了工业软件和数据库技术在工业中的应用。用友网络的云平台架构示意图IaaS：InfrastructureasaService，这种云平台只将IT基础设施作为一种服务通过网络对外提供PaaS：PlatformasaService，把服务器平台作为一种服务。SaaS：Softwareasa

Service，通过网络提供软件服务。根据服务内容不同，云平台可分为三类：神经末梢感受器VS传感器资料来源：传感器网等，平安证券研究所传感器是一种检测元件，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。是实现自动检测和自动控制的首要环节。现代智能制造要求传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特征。按照用途传感器可分为压力敏和力敏传感器、位移传感器（包括各类位置传感器、速度传感器、加速度传感器等）、液位传感器、能耗传感器（包括电流传感器等）、射线辐射传感器、热敏传感器（热电偶等）等。微型化数字化智能化网络化系统化多功能化现代智能制造对传感器的要求压力传感器传感器的常见种类（按功能分）位移传感器 液位传感器电流传感器辐射传感器热敏传感器神经纤维VS工业通信网络资料来源：等，平安证券研究所工业通信网络类似人体神经纤维：工业通信网络类似人体的神经纤维。人类的神经纤维主要起到传输人类大脑和各肢体器官中的电信号的作用。工业通信网络主要负责双向传输生产制造、物流仓储等众多环节的大量信号和数据。工业通信网络分为有线和无线通信两类：(1)有线通信应用于实时监控生产流程，包括现场总线、工业以太网、TSN（时间敏感网络）等；（2）无线通信目前主要应用于工业数据的采集，

是对有线通信的补充，

包括短距离通信技术（

RFID/WIFI等）、蜂窝无线通信技术（4G/5G/NB-iot）等。未来随着5G技术的推广，无线通信可能在更多场景替代有线通信。现场总线：用于传递控制器、智能仪器仪表等现场设备之间，及这些现场设备和高级控制系统之间的信息，是连接智能现场设备和自动化控制系统的全数字、双向、多站的通信系统。工业以太网：是现场总线的一种，以太网采用TCP/IP协议，运用于工业现场后，单帧数据量更大，主从站控制延迟更短，不仅具备基础的控制监控功能，还可通过时间戳实现主从站间的同步控制。TSN：对现场总线的补充的一种网络，更适用于复杂的，多主从站结构，实现不同类型的设备、不同类型的通讯。NB-IOT（窄带物联网）：基于蜂窝网络的宽带，具有功耗低、覆盖广、速率快、成本低、架构优等特点。适用于工厂外智能产品、大型远距离移动设备、手持终端的网络连接等。工业通信网络有线通信无线通信现场总线工业以太网TSNNB-iot…常用的工业通信网络资料来源：先导智能、ASML等官网，平安证券研究所四肢运动VS智能装备智能装备类似于人体四肢躯干：智能装备是实现智能生产的基础设备，大致分为通用设备和专用设备两类。通用设备：广泛用于多类产品的自动化设备，如数控机床、工业机器人等。专用设备：专门用于某一类产品自动化生产线上的设备，如半导体设备、锂电池设备等。智能制造系统对智能装备提出更高要求：具有一定的思考能力：优异的控制系统可以实现更高效、更精密的生产。强大的可拓展性：便于和其他智能装备兼容实现智能生产。符合柔性生产要求：智能生产未来将朝着多品种、小批量的柔性生产方式升级。智能装备通用设备专用设备工业机器人光刻机卷绕机数控机床智能装备分为通用和专用两类目录

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