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探索制造业数字化转型的新路径

源自: 中国信息通信研究院 发布时间:2019-10-24 关键字:制造业 标签: 数字化 制造业 专家:孙克

导读

当前,数字技术创新日新月异,数字化、网络化、智能化深入发展,正在对经济社会产生重大而深远的影响。互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合,制造业数字化转型蓬勃开展。本文从我国制造业数字化转型的实践入手,结合制造业数字化转型的现实问题和突出挑战,着力探讨将制造业数字化转型推向深入的新路径、新方法和新举措。


一、引言


世界经济数字化转型是大势所趋,新的工业革命正深刻重塑人类社会。当前,数字技术向传统经济融合渗透的趋势日益明显,特别是制造业企业积极抢抓数字化转型难得机遇,加快建设数字化新型能力,努力争取新一轮技术变革和产业革命的竞争主动权。


二、数字化转型浪潮方兴未艾


2.1  各国前瞻布局数字化转型战略

从全球看,世界主要国家纷纷开启数字化转型之路。《2015年经合组织数字经济展望》报告显示,截至2015年,80%的OECD成员国都制定了数字化或数字经济国家战略或者部门政策,构建数字经济国家战略框架。德国“工业4.0”意味着制造业智能化时代的来临,为制造业数字化转型树立样板。日本的数字化转型源于《2015I-Japan战略》,该战略着力数字技术在各领域的重点应用。英国提出的《英国数字化战略》强调包括连接性、技能与包容性、数字化部门、宏观经济等7方面的战略任务。


2.2  企业数字化转型实践日益深入

全球领军企业加快数字化转型,数字技术已无处不在,为微观企业组织带来空前的变革。埃森哲的研究表明“灵便组织、数据驱动、主动颠覆和数字化风险成为托起企业数字化的四大基石,带动企业快速成长”,苹果、微软、谷歌等数字化企业已经成长为新的全球巨头。知名研究机构IDC的报告指出,到2018年,中国1000强企业中,将有50%会把数字化转型作为面向未来的关键战略。


2.3  数字化转型成为我国重要议题

我国高度重视数字化转型,《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》《促进大数据发展行动纲要》《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》等一批数字化转型顶层设计先后出台。加强产业数字化转型,既是顺应技术产业变革历史规律的客观需要,也是应对产业竞争的战略选择,更是推动我国经济高质量发展的重要举措。


三、我国制造业数字化转型实践


随着信息通信技术与制造业的不断融合,工业互联网的快速发展,我国制造业企业主动出击,加快数字化转型步伐;生产性服务企业积极行动,为制造企业数字化转型提供日渐完善的服务支撑。一个多主体分工合作、高效协同的数字化转型推进生态正在形成。


3.1  制造企业积极利用数字技术加快升级

制造企业顺应数字化变革趋势,积极利用互联网、大数据、人工智能等新一代信息通信技术,从解决企业实际问题出发,由内部改造到外部协同、从单点应用到全局优化,持续推动企业优化升级。制造企业掌握行业动态、了解实际问题、具备工业知识,是数字化转型的发起者和主导者。


(1)离散型制造企业的数字化转型路径多样。在汽车、航空、电子等产品设计和生产高度复杂的离散型行业中,领军企业内外兼顾,全面推进数字化转型。对外通过网络化平台,有效整合全球的设计、制造、服务和智力资源,大幅缩短产品研制周期;对内通过建立生产现场设备、生产管理和企业决策系统纵向集成的数字车间/智能工厂,提高生产柔性化水平和生产效率。如上海商飞建立的全球网络化协同研发平台,使C919飞机研制周期缩短了20%。潍柴动力通过打造研发、采购、生产、销售、服务等业务高度协同的智能化生产体系,使产品在线时间由24h缩短至14h,综合运营成本降低20%左右。在家电、服装、家具等需求个性化突出的离散型行业中,领军企业正在探索利用互联网平台打通生产现场与客户端,获取海量客户数据,实现自主设计、自动排产,大幅降低设计成本和库存,提高供需匹配效率,提高盈利能力。如维尚家居通过构建“新居网”互动开放式设计平台,建立“大规模家具设计定制生产系统”,实现消费驱动生产,企业也得以快速扩张。在工程机械、机床装备、风机制造等对已售设备运维要求高的离散型行业中,领军企业通过在装备和产品中集成传感、控制、通信等功能,对设备进行全面联网,打造大数据监测分析的服务平台,实现设备在线状态监控、远程运维和全生命周期管理,加快向服务化转型。如金风科技建立风机远程运维服务平台,实现风机和风电场的智能监控、故障诊断、预测性维护,比传统方法维护成本减少20%~25%,故障预警准确率达91%以上,发电效益提高10%~15%。


(2)流程型制造企业的数字化转型探索全面系统。在制药、化妆品等对生产过程控制极为严格的流程行业中,领军企业通过全流程可视化监测、全过程集中化精密控制,形成一体化的智能生产和运维系统,提高产品质量和生产效率。如康恩贝药业建立覆盖采购、仓库、生产、质检、销售等全流程的数字化管控系统,实现了对药物生产过程的全程有效监控和自动控制,改善了生产工艺,降低了药物生产质量风险,提升了药品的安全性、有效性、稳定性。在冶炼、石化等对能源控制要求高的重化型流程行业中,领军企业通过构建覆盖能源供、产、转、输、耗全流程能源综合监测系统,建立生产与能耗预测模型、产能优化模型,实现能源生产和消耗一体化优化和协同,提高能源生产效率。如九江石化通过建立一体化的能源管控中心平台,以及针对高附加值用能的氢气和瓦斯产耗平衡模型和优化系统,对能源计划、能源生产、能源优化、能源评价的闭环管控,从而实现节能降耗,近3年,能源利用效率提高了4%。


3.2  生产性服务企业助推制造业数字化转型

除制造企业外,互联网企业、电信企业、自动化企业和软件企业等生产性服务企业也大胆探索,积极推进数字化转型。生产性服务企业掌握数字化知识和资源,是制造业数字化转型的支撑者、使能者。


(1)互联网企业跨界融合,赋能制造业数字化转型。伴随消费互联网的繁荣,我国快速成长起来一批具有全球领先水平的互联网企业,近年来这些企业发挥优势,加速与工业、制造业跨界融合,为制造企业提供连接、云计算、数据算法等服务,助推数字化转型。阿里巴巴打造“阿里云ET工业大脑”,建立起包括产品数据、工艺数据、生产数据、监测数据在内的工业大数据分析系统,帮助企业优化生产过程、实现故障预测和预防性维护、提高良品率、降低能耗物耗。


(2)电信企业优化拓展服务,提供数字化底层支撑。电信企业长于连接、计算和存储资源丰富、数据分析建模能力强,但离工业现场较远,主要为企业提供数据储存、数据分析等基础服务,专注于做数字化转型的底层服务商。如中国电信天翼云通过云网融合,向上承接企业业务云化,向下实现网络软化智能化,让企业可以利用网络便捷地获取计算、存储、数据、应用等服务,大幅降低了企业上云成本,加快了工业云应用生态的创新发展。


(3)软件企业和自动化企业加快IT和OT融合,完善数字化综合解决方案。软件企业和自动化企业是数字化解决方案的两大主要来源。他们均与制造企业长期交互,积累了丰富的行业知识和生产数据。其中,软件企业信息技术(IT)知识丰富,近年来积极向下延伸至现场操作层(OT),而自动化企业现场操作知识(OT)丰富,积极向上拓展至信息技术层(IT)。两者殊途同归,均试图努力实现IT与OT集成融合,为制造企业提供完整的数字化转型方案。如浙江中控依托浙江大学的雄厚实力,以流程式制造业为主要对象,以智能控制仪表、仪器和工件为基础,打造工业操作系统,帮助企业在实现数据集成的基础上,解决生产智能控制、设备预测性维护、企业精细化管理等问题。


四、探索制造业数字化转型新路径


4.1  突破转型陷阱

中国的制造业企业既要积极投身数字化转型的洪流,也应冷静思考,努力避免落入转型陷阱事倍功半。


(1)突破技术陷阱。数字化转型热潮推动制造企业争先恐后大规模部署数字技术,涵盖传感器、大数据、云计算、人工智能、边缘计算,但事实证明单纯的数字技术导入难以确保企业数字化转型的成功。一方面,数字化转型是一个系统工程,企业单纯堆砌大量数字化工具难以完成;另一方面,具体落实到制造业这一特殊领域,数字化转型的现实问题在于制造业具有很深的行业壁垒,数据和业务结合需要大量的跨领域知识,单纯依赖数字技术,而忽视工业属性,融合应用的难度必然大增。只有把数字技术和人员、生产设备和制造场景等紧密联结起来,以现实需求为统领,支撑更加高效的业务活动,数字化转型才具有生命力。


(2)突破集成陷阱。数字化转型不能一蹴而就,而是一个阶段性的累积过程,这一过程的关键在于实现全面的数字技术集成应用,但是现实中很多制造企业却难以跳脱集成陷阱,导致数字化转型停滞不前。客观上,技术标准和协议不统一制约系统间的集成。由于大量制造企业信息化基础比较薄弱,两化融合的基础性工作还有很大的欠账,数字化系统和设备采用不同标准,形成设备和系统间数据打通的壁垒,最终出现很多业务和数据孤岛,导致垂直分割,阻碍集成应用的实现。主观上,企业信息化部门和业务部门集成难。我国制造业企业的信息化部门和具体生产部门相互独立,对彼此业务的核心知识缺乏了解,以知识、工艺和数据为核心的内部服务共享体制和机制难以建立。因此,必须支持企业构建能够贯通信息部门、业务部门的通用型平台,加强技术标准协议的转换和衔接,实现数据要素的流通和共享,彻底打通信息流,带动技术流、资金流、人才流、物资流,才能真正实现资源配置的优化,达到数字化转型的根本目的。


4.2  构建转型生态

从数字化转型的总体框架看,数字化转型必然要求实现三大集成。一是实现内部集成,即实现技术、管理与生产的集成,优化工厂内生产制造资源的配置,解决工厂现场的流程效率和生产过程的不确定性问题。二是实现产业链整合,要实现研发设计、生产、销售、运维的全面融合,消弭传统产业链各环节间长期存在的时滞性、单向性和非对称性等固有缺陷,以畅通的产业链激发制造业价值活力。三是实现产业生态集成,基于深挖数据要素潜力,构筑全流程、全产业链、全生命周期的数据链,实现不同产业链之间的协同整合,以丰富贯通的产业链生态激发制造业创新活力。从内部集成到产业价值链整合再到产业生态创新,数字技术优化资源配置的范围、领域和深度不断拓展。因此,要积极引导制造企业开放制造资源和能力,加快研发设计、生产制造、经营管理等资源在线汇聚共享,加强多元主体跨界合作,打造贯穿全生命周期、全产业链的制造业新生态,推动制造业数字化转型不断深化。


4.3  加快提升数字化转型能力

数字化转型需要数字化能力作为支撑,当前必须着力实现从封闭、规模驱动、产品导向、成本为先的传统能力转变为开放赋能、智能决策、数据驱动、服务增值、用户参与的新型能力。一是要增强制造企业的内生能力。树立数字化转型意识,夯实数字化转型基础和条件,制定数字化转型战略,培育推广智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新模式新业态,加快创新生产方式、组织形式和商业范式,实现数字化转型能力的跨层提升。二是要提升数字化人才能力。长期以来,我国制造业企业以注重培养专业化人才为主,导致数字化转型中的融合型人才十分短缺,现阶段必须着重培养既了解制造业技术、业务和流程,又能够掌握和应用数字技术的复合型人才,提升数字化转型有力的人力资本支撑。三是要完善外部支撑能力。制造业进入全面数字化转型阶段,融合发展成为常态,出现产业融合化、组织平台化、标准通用化等一系列数字化转型新特征,因此必须加强解决方案、平台组织和标准协议等方面的支撑能力,特别是要推动工业企业间形成互联互通的协议、接口和标准,提升制造企业多层次、多样化工业现场的互联互通互操作,为提升转型集成能力夯实基础。


五、结束语


我国在工业化中后期迎来了数字化浪潮,在未来一段相当长时期内,工业化和数字化将相互融合、相互促进,共同发展。应对数字化转型的新需求,探索数字化转型的新路径,构筑数字化转型的新能力,开启制造业数字化转型的新征程,将为数字经济拓展出更广阔的发展新空间,迸发出更强劲的增长新动能。




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