基于智能制造的工廠數字化轉型研究與探索
——以物產中大集團實業板塊下屬線纜、輪胎工廠為例*

陳 宙,朱清波,余飛鵬,陳海濱,葉光明,朱海洋,2*

（1.物產中大集團股份有限公司,浙江 杭州 310006；2.浙江大學,浙江 杭州 310058）

近年來,隨著物產中大集團股份有限公司（以下簡稱集團）實業板塊業務不斷拓展,下屬成員公司以線纜、輪胎等行業為代表的實體工廠也越來越多,并逐漸成為集團價值創造、高質量發展的新生力量。然而,這些實體工廠的信息化、數字化水平普遍不高,在當前實體工廠低成本優勢逐步減弱的大環境下,企業實施創新驅動發展的新動能逐漸出現乏力。如何通過推進工廠數字化轉型,提高實體工廠的信息化、數字化及智能化水平,進而提高產品/服務品質和生產運營效率,最終達到提升企業綜合競爭能力的目的,是當前亟需解決的重要問題。

1 工廠數字化轉型的理解與意義

工廠數字化轉型是指生產企業通過采用大數據、人工智能、區塊鏈、物聯網、工業互聯網等新一代信息技術,實現工廠從設計、生產、物流和服務等各個環節的數據互聯互通的過程。工廠數字化轉型的最終目的就是為了實現智能制造,是生產企業提高產品/服務質量、提升生產運營效率、降低生產成本的重要途徑,既包括信息化建設與數字化改造升級,也包括部分領軍企業將新一代信息技術深度應用于采購、制造、銷售及服務等環節,使企業生產、運營及管理進入網絡化、智能化發展階段,并逐漸形成企業創新驅動發展的新動能、新引擎。[1]

德國“工業4.0”、美國“AMP計劃”、“中國制造2025”與“兩化融合”專項行動計劃等,都是為了指導工廠數字化轉型,推動生產企業在網絡化、數字化、智能化的大趨勢下,實現從傳統制造向智能制造轉型升級,以便于在滿足客戶更快速、更敏捷、更個性化需求響應的同時,還能實現相對更低的制造成本。從目前看來,工廠數字化轉型領軍企業已經在智能制造方面取得了良好成效,在生產效率得到顯著提升的同時,還能夠為客戶提供更多個性化、專業化、品質化的產品并實現快速交付,使得企業的競爭優勢進一步顯現,競爭能力進一步提升。

2 工廠數字化轉型的現狀與發展趨勢

數字經濟是繼農業經濟、工業經濟之后的新經濟形態,它以數據資源為重要生產要素,以數字化轉型為重要推動力。目前,世界各國普遍把發展數字經濟作為推動經濟增長的重要途徑。[1]

2.1 國外情況

從近幾年的發展情況來看,智能制造在全球范圍內得到了快速發展,各制造業強國紛紛通過政府、行業組織、領軍企業等協同推進工廠數字化轉型及智能制造發展,以提升生產企業實力、培育行業競爭優勢。隨著新一代科技革命和產業變革,2011年美國提出實施“AMP計劃”戰略,2013德國提出“工業4.0”戰略,2008年英國開展“高價值制造”戰略,2015年日本頒布“機器人新戰略”,2016年歐盟頒布“數字化歐洲工業計劃”。其中,德國“工業4.0”在全球范圍的影響力最大,是德國為實現再工業化而提出的路線圖,核心是“智能化+網絡化”,即通過虛擬實體系統（CPS）,大量部署各類傳感元器件實現信息的實時采集,依托通信技術達到數據信息的高速及無差錯傳輸。2019年9月6日,我們隨集團組織的赴德國“工業4.0與智慧供應鏈培訓班”實地調研參觀了的梅賽德斯奔馳不萊梅工廠,其沖壓車間生產作業流程全部實現了智能化、數字化,通過機器手自動作業,采用AGV智能小車按照規定行駛路線自動運輸物料,總裝車間采用工位制節拍化的自動流水線作業方式,生產場面十分震撼。9月12日,我們一行參觀了西門子柏林基地。作為德國制造業的“優等生”,西門子將數字化方法論提煉為五步：產品設計、生產規劃、生產工程、制造現場及服務,這是生產制造企業的核心價值。西門子認為,每一個價值流,都需要最大限度實現它的數字建模。任何物品在物理世界中有它的目標,然后在虛擬的計算機仿真設計環境中,也應該建立它一一對應的“數字孿生”。比如說,用軟件工具進行產品的設計,然后進行力學、電磁感應、溫度等方面的仿真驗證,提早預知產品設計的缺陷,最大限度地減少損失,可以加快設計速度,并避免出現返工。這種數字化理念非常值得我們學習、借鑒。[2]

2.2 國內情況

2013年國家工信部發布的“兩化融合”專項行動計劃,以及2015年國務院公布的《中國制造2025》規劃,均是我國政府為應對發達國家再工業化對我國工業可能造成的沖擊而提出的舉措,同時也為我國制造業產業升級指明了新型工業化道路,是我國制造業未來10年數字化轉型的頂層規劃和路線圖,是“中國版工業4.0”。2016年以來,國務院、國家工信部、國家財政部先后印發了《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》《智能制造發展規劃（2016-2020年）》《工業互聯網發展行動計劃（2018-2020年）》等文件,明確了制造業數字化轉型的具體目標和重點任務,并就技術研發、成果應用、重點領域突破,以及基礎設施、質量基礎、人才、服務平臺、金融、財稅、信息安全等方面提供了支持政策與措施,發揮了卓有成效的推動和促進作用。當前,我國正在從“制造大國”向“制造強國”邁進,不管是信息化與工業化的深度融合還是“智能制造”的強力推進,無疑都是一場聚焦于工廠的數字化轉型與智能化變革,目前已取得了階段性的成果。以海爾為例,已經建成超過10個數字化工廠,在數字化工廠生產線上,每15秒鐘就會誕生一臺洗衣機。數字化工廠中,工人數減少一半,而產能增加2倍。在柔性生產線上,可以安排50多個型號的產品,是以前的5倍。數字化工廠生產效率提升60%,用戶定制占比達10%以上,其中,中央空調數字化工廠已經實現100%的產品由用戶遠程定制并監控。在國家智能制造示范點中創智能數字化工廠,10條智能化產線共有180臺CNC、81臺機器人、10臺AGV小車、5條智能化供料系統,并集成MES、PLM、APS等14套專業化應用系統。傳統生產車間通過智能化升級改造后,生產效率提高51.1%,運營成本降低28.1%,產品研發周期可縮短36.6%,產品不良率降低54.6%,能源利用率提高19.6%,使得原本需要204名生產人員的產線現在只需要33名工人。[1]

2.3 浙江省情況

2016年浙江省政府印發了《中國制造2025浙江行動綱要》,2017年浙江省人民政府印發了《關于深化制造業與互聯網融合發展的實施意見》（浙政發〔2017〕9號）,2018年浙江省經濟和信息化委員會印發了《浙江省智能制造行動計劃（2018-2020年）》,每年遴選一批省級制造業與互聯網融合發展示范/試點企業、省級工業互聯網平臺,并給予政策及資金扶持,推進生產企業加快轉型升級、重塑競爭優勢。2020年11月26日,浙江省政府辦公廳印發了《數字賦能促進新業態新模式發展行動計劃（2020-2022）》,明確提出了智能制造新模式培育行動及建設“未來工廠”計劃。通過持續推進“1+N”工業互聯網平臺體系建設,依托平臺整合區域企業制造資源,健全平臺接單、按工序分解、多工廠協同的共享制造模式；推廣應用“數字孿生”、物聯網、工業互聯網等技術,打造數字化設計、智能化生產、智慧化管理、協同化制造、綠色化制造、安全化管控和效益大幅提升的現代化工廠。根據省經信廳統計的有關數據,截至目前,省內重點行業典型企業裝備數控化率、工業設備聯網率分別達到62%和45%,在役工業機器人突破10萬臺,累計上云企業35萬家,建設數字化車間100個、無人工廠20余家。2020年9月,位于浙江上虞的臥龍電驅高效無刷直流家用電機智能工廠正式投產,全自動數字化車間完成了設備的互聯互通,實現生產過程的集中管控和指令的自動下發,有效改變了原有孤島式、離散型、碎片化的加工模式,真正實現自動化、無人化生產,成為電機行業國內外首個關鍵生產過程無人參與的“黑燈車間”,是臥龍力爭成為“全球電機行業NO.1”的重要舉措。[3]

2.4 線纜及輪胎行業情況

（1）線纜行業。國內線纜行業的數字化程度普遍不高,只有為數不多的企業推進了工廠數字化轉型,初步實現了智能制造。亨通集團在實施HR、OA、CRM、SRM等系統的基礎上,2018年又實施上線了SAP ERP系統,打造以MES系統為核心的生產精細化管控指揮平臺,并實現SRM系統與MES系統的互聯互通；通過數字化車間建設,對布電線絕緣生產線進行自動化改造,實現在線成圈、自動扎帶自動貼標、自動包膜熱縮,以及自動碼垛的全自動化生產；增加HMI人機接口,導入配方實現參數在線切換；進行設備聯網集控系統升級,建設布電線智能倉儲及配單系統；產品一次合格率由99.91%提升到99.95%,交貨及時率由88%提升到90%；生產效率提升了25%。寶勝股份通過自主創新推進工廠數字化轉型,實現電線線纜制造全過程智能管控、3D虛擬工廠環境下的生產過程實時智能監控、面向異構設備/系統的設備聯網與數據采集、智能個人移動應用、與周邊系統協同集成、生產過程大數據分析等智能制造核心技術,有效解決生產車間信息“黑洞”問題,提高資源利用率及產品質量,有效提升了企業的行業競爭力。

（2）輪胎行業。國內輪胎行業的數字化推進較早,中策橡膠早在2010年就完成了ERP、HR、OA、SCM、CRM、PLM等信息化系統在集團總部（含總廠）及9家成員公司（生產基地）的實施覆蓋,實現了采購、生產、內銷、外銷、核銷、質量、倉儲、物流、成本核算、財務總賬等企業運營業務,以及辦公行政、人力資源、供應鏈、客戶分銷、產品技術設計的全流程信息化管理。2011年通過引進韓國錦湖的技術解決方案,選擇下沙半鋼子午線輪胎工廠試點推行MES（制造執行）系統,試點成功后又復制到下屬朝陽公司全鋼子午線輪胎工廠。同時,朝陽公司近年來通過與浙大、阿里云、雪浪云等機構進行合作,構建了以煉膠ET工業大腦、智能質量管理、能源大數據、智慧生產管控、安全物聯網,以及設備智能點巡檢等6大數字化系統為核心的工業互聯網平臺,并進行了一些數據可視化的應用探索,基本代表了目前國內輪胎行業較高的數字化水平。目前,國內媒體報道按照“工業4.0”標準打造的輪胎行業數字化工廠主要有合肥萬力、青島雙星、青島森麒麟,實現了生產現場的物流自動配送及立體倉庫,壓延、出型及裁斷等半制品工序采用AGV智能小車自動轉運,成型、硫化、質檢及后整理工序采用物流輸送線,根據網絡平臺發布的合肥萬力智能制造視頻,可以看到整個生產現場的智能化程度還是比較高的,初步實現了“無人工廠”。玲瓏、賽輪、浦林成山、貴輪等新建輪胎項目的智能化建設也是朝著這個方向規劃、實施。

3 集團下屬線纜、輪胎工廠數字化現狀、轉型目標、實施路徑與方法

3.1 工廠數字化現狀

（1）線纜工廠3家,其中2家投入運營、1家在建。崇賢、錢江2家已投入運營工廠的生產設備從單獨工序的角度來看基本已經實現自動化,但從調度、銜接、物流等整體角度來看智能化程度還有待進一步提升。2020年集團開始對崇賢工廠高分子車間設備進行智能化改造,驗證集中儲料、自動上料系統,并于年底投用；對錢江工廠半制品立體庫進行試點應用,驗證立體庫設備的實用性與可靠性,目前已投入使用并正在優化改善；錢江工廠無紙化排產試點項目,小范圍驗證基于SaaS云平臺的MES系統可行性,目前已開始試用。德清在建工廠預計2022年開始陸續投用,目標是打造國際一流、國內領先的智慧型線纜制造基地。

（2）輪胎工廠5家,其中2家為股權收購,3家為供應鏈合作形式。目前新豪克、新途2家股權收購全鋼輪胎廠及供應鏈合作業務的皓宇工廠,其生產設備自動化程度均較高,但沒有應用物聯網技術對生產設備進行智能化改造形成工業互聯網；雖然實施上線了部分業務及管理信息化系統應用于生產、經營與管理的相關環節,但相比國內數字化程度較高的輪胎工廠仍有一定差距。提供供應鏈合作業務的盛世泰來工廠采用的生產設備自動化程度都比較高,建立了立體倉庫,通過實施成型、硫化和成品出入庫等環節的條碼化管理,結合MES系統,實現了生產管理的及時性、準確性、有效性和可追溯性。盛世泰來工廠還采用了OA、CRM、T6/U9系統對行政辦公、經營與管理業務進行流程管控。

3.2 集團實業板塊工廠數字化轉型的目標

工廠數字化轉型的目標并不是使用最酷炫的生產設備和裝置,而是通過轉型變革達到提升效率、改善質量或增強業務本身等特定的目標,并根據從數字化轉型實施過程中汲取的經驗,從組織、人才、流程和技術4個戰略的維度,結合企業的生產戰略和整體業務目標,詳細勾勒出數字化工廠所聚焦的能力及工廠體系的架構,并以點帶面復制推廣覆蓋至整個工廠,最終提升整個工廠的智能制造水平,驅動生產企業產品/服務轉型升級,實現企業高質量發展。[4]

3.3 集團實業板塊工廠數字化轉型的實施路徑與方法

集團實業板塊工廠數字化轉型藍圖見圖1。

圖1 集團實業板塊工廠數字化轉型藍圖

3.3.1 設備智能化。

對生產設備進行智能化改造升級,是推進工廠數字化轉型的一項基礎性工作,也是實現生產數字化的前提條件。一些生產設備由于年代久遠,其控制系統技術過于陳舊,設備廠商提供的工業軟件不能解碼；或者是國外進口設備無法提供工業軟件解碼,又或者設備本身沒有工業軟件,所以導致設備無法實現正常的數據I/O通訊。可通過采用PLC（可編程序控制器）、RTU（遠程終端單元）、IED（智能電子設備）、HMI（人機界面）、SCADA（監控和數據采集系統）、DCS（集散控制系統）、ICS（工業控制系統）、SIS（安全儀表系統）等自動化系統及設備,結合數采設備標準模塊部署方式,對生產設備進行智能化改造升級,實現生產設備聯網通信及數據采集,構建以物聯網技術為核心的工業互聯網平臺,達到提升生產設備網絡化、數字化、智能化水平的目的。

（1）線纜工廠生產設備主要包括產線設備、倉儲物流設備、檢測設備、包裝設備和上下料設備等。對于德清新建工廠,可在新購設備前明確控制系統的技術參數要求,后期不需改造可直接接入工業互聯網平臺。對于崇賢、錢江2個工廠的存量設備,可從如下5個方面進行智能化改造。

一是產線設備智能化。如擠出機、成纜機、編織機及絞線機等,可通過對生產設備進行改造增加數據I/O模塊,使MES系統能與PLC進行聯網通訊,實現MES系統對生產設備的主要工藝參數以及運行狀態的數據采集和監控,包括生產設備的通用參數、狀態參數、能耗參數、保養參數等。同時,生產現場采用懸掛式輸送鏈、穿梭車、AGV、堆垛機、碼垛機器人等完成各個工序間的物料轉運,通過人與機器的協作將純人工操作的繁雜事務交由智能設備和系統完成,使產線更加安全、高效、可視及人性化。

二是倉儲物流設備智能化。如智能貨架、自動化立體倉庫、智能單元化存儲設備等,可采用激光掃描、紅外感應,以及智能終端RFID（射頻識別技術）等物聯網技術獲取物料的各種屬性信息,實時掌握物料在生產現場的流動情況。同時,采用接口方式,將智能倉儲設備與ERP、WMS等系統進行集成,實現倉庫與生產現場物流、信息流的實時同步；生產現場的物料需求可以由系統下發指令至各類智能倉儲設備,實現物料的自動出庫、轉運等,使出入庫、貨位等相關信息透明化。

三是檢測設備智能化。采用機器視覺、AR/VR等智能技術,利用DPS、PDA及電子標簽等智能揀選系統構建工廠級物流揀選體系,通過對產品或物體進行檢測和識別,實現目標捕捉、物體抓取、人臉識別、產品或材料缺失檢測,以及精密測量等快速、高效作業,并將檢測結果自動上傳系統數據庫,由系統自動生成檢測報告、自動判定檢測結果,最終實現生產過程的智能化檢測。

四是包裝設備智能化。通過包裝設備智能化改造,實現小型纜或者光纖等成品物料的自動化包裝功能,并在包裝盒和盤具上自動打印粘貼標簽,以便數據識別和信息追蹤。

五是上下料設備智能化。結合加工集成技術,實現上料、裝卡、下料完全自動化,減少人工操作,提高產品質量。[5]

（2）輪胎工廠生產設備主要包括煉膠、壓延、出型、裁斷、成型、硫化、檢測、倉儲物流、后整理及包裝設備等,通過對生產設備的電氣控制系統進行改造,可以實現生產設備聯網通信及數據采集,構建以物聯網技術為核心的輪胎工業互聯網平臺,目前浙大中控、青島軟控等廠商已有成熟的技術解決方案并經國內多家輪胎工廠實踐驗證。輪胎工廠的智能化改造難點不在于技術,而在于信息技術與管理業務、生產流程的有機融合。限于篇幅及時間關系,本文不作詳細闡述。

3.3.2 生產數字化

生產數字化的側重點在于將先進的智能化技術應用于整個生產過程,并對整個生產流程進行監控、數據采集,便于進行數據分析,從而形成高度靈活、個性化、數字化的生產鏈。MES是一套面向生產企業車間執行層的信息化管理、數字化運營系統,其運作模式是通過將生產計劃下發到對應的生產工序及各生產機臺組織生產,實現從原材料入庫到成品出庫全生產過程的智能化生產管理。MES是一個承上啟下的系統,上接ERP系統,下連工業互聯網平臺,要打造數字化工廠實現智能制造,實施MES系統必不可少。MES系統沒有完全統一、規范的技術和功能標準,不同的行業有不同的MES系統,同一行業不同企業實施的MES也可能存在不同的功能側重點。從目前的情況來看,基于SaaS的MES系統基本只能滿足工廠最基本的通用性需求,無法支持線纜、輪胎等行業特有的個性化需求。但一套成熟、先進的MES系統必須具備如下三個功能：一是對整個工廠制造過程的優化,而不是單一地解決某個環節的生產瓶頸；二是具備實時收集生產過程數據的功能,并根據管理需求作出相應的分析、預測和處理；三是需要與上端的計劃層及下端的控制層進行數據信息的互聯互通,通過利用制造過程的連續信息流來實現系統集成化和管控一體化。從常規來看,MES系統應具備制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、生產過程控制、排班管理、設備管理、工具工裝管理、能源管控、采購管理、庫存管理、成本管理、質量管理、項目看板管理、任務中心及數據集成分解等管理功能模塊,為企業提供一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理數字化平臺。[6]

（1）線纜行業的MES廠商較多,比較典型的有江蘇新技、成都昕創智能、深圳科創致遠等。線纜行業MES系統一般都是以銷售訂單、市場預測為驅動,以生產管理為主線,實現貫穿企業生產經營全過程的信息化。企業可以根據自身的業務場景從MES系統豐富的功能模塊中按需配置,并實現如下功能：一是為工廠提供全面的線纜產品模型數據的管理,實現企業的排產、供料計劃的自動計算,節省人工成本,提高管理效率。二是實現線纜行業優化物流控制,使供應鏈和需求鏈平滑銜接,實現經濟采購、零庫存和快速銷售。三是實現對線纜制造過程高效、精益、協同信息化的管理：通過數據采集、動態調度、線纜定長控制、產品質量優化控制、物料供應、質量分析（SPC）等,實現“按需生產、定長制造”的核心管理目標。四是通過成本核算平臺對復雜的BOM和工藝路線進行自動的卷積計算,實現標準成本控制。五是具有靈活的數據追溯能力,便于理清業務數據的來龍去脈。六是可結合報表中心配置決策支持系統,為企業管理者管理決策提供及時、全面、準確的依據。

（2）輪胎行業主流的MES廠商有青島軟控、上海藍鳥、浙大控制學院等。一般來說,輪胎行業MES系統要求具有如下功能：一是通過柔性化、精益化生產,實現數據實時動態化,建立全程數據追溯系統,保證生產數據可靠、完整,并可以實時監控。二是探索用沉淀積累的業務數據來進行預測性生產及預測性維護,利用實時數據預測排產及采購。三是實時的數據反饋和預警,讓工廠管理者對生產過程悉數掌控,帶來安心的用戶體驗。四是可實現設備參數采集和工藝參數下發,通過生產過程防錯管控、自動計算設備開動率,有效進行生產計劃和生產調度管理。五是可制作生產、質量、設備、效率等可視化看板,對制造現場情況一目了然。六是具備能源管理監測功能,主要生產設備實現數據自動采集,設備能源消耗實現實時監控與分析。七是提供完整詳盡的產品溯源信息和滿足工廠個性化需求的生產數據分析。

3.3.3 管理數字化

管理數字化的過程是信息和數據的集成,其核心要素是業務平臺的建設和數據的深度挖掘,通過數字化系統把生產企業的研發、設計、采購、制造、質量、銷售、財務、倉儲及物流等各個環節集成起來,實現信息和資源集成共享,同時利用現代信息技術手段來挖掘潛在客戶,有效地支撐企業的決策系統,達到提高生產效率、提升質量水平、降低產品庫存、快速滿足市場需求的目的,提升企業參與市場競爭的核心能力。管理數字化主要圍繞主數據標準化建設、管理業務數字化建設及專業應用數字化建設三部分進行。[7]

（1）主數據標準化建設。主數據是指具有高業務價值的、可以在企業內跨越各個業務部門被重復使用的數據,是單一、準確、權威的數據來源。集團已在2019年牽頭制定了物料、供應商、客戶、組織架構、銀行、會計科目、倉庫等主數據標準,線纜、輪胎等生產企業可在集團主數據標準規范的框架下,結合自身的業務特點、個性化需求等實際情況,由所在一級成員公司牽頭制定本企業的主數據標準。主數據覆蓋的范圍可以進一步擴大,目錄可以進一步細分。如物料主數據,集團只管控到三級目錄,三級以下目錄的主數據分類可由生產企業自行細化。[8]

（2）管理業務數字化建設。生產企業可以根據自身的實際情況,按照“管理制度化、制度流程化、流程表單化、表單信息化”的主線,通過實施ERP、CRM、SRM、APS、WMS、eHR、OA等管理數字化系統,對企業的業務、財務、客戶關系、供應鏈、生產排程、倉儲物流、人力資源、行政辦公等業務實行全流程數字化管理,為企業生產經營管理提供信息保障。集團數字化轉型企業架構對成員公司下屬生產企業的前端業務系統（包含ERP、CRM、SRM、WMS）明確由各生產企業自行負責規劃、建設,財務、eHR、OA等后端管理系統則必須使用集團統建的SAP FICO、HR及OA系統,且必須實現業財一體化。線纜、輪胎等生產企業可在集團數字化轉型企業架構下選擇適合自身的數字化業務系統解決方案。原則上,流通板塊一級成員公司內部（含下屬子公司）只能使用一個品牌廠商的業務系統,因下屬二、三級子公司業務屬性差別較大的流通或實業板塊企業,最多不得使用超過3個廠商品牌的業務系統,且必須通過搭建一級成員公司本級業務中臺或數據中臺的方式,實現與集團主數據平臺、數據中臺之間的互聯互通。為減少異構系統過多帶來的系統不穩定因素,按照集團確定的“1+3”框架要求,成員公司財務系統原則上只能使用集團統建的SAP FICO進行財務核算,特殊情況可以在微軟、金蝶或用友3家范圍內選擇,目前已在使用的非“1+3”框架要求范圍內財務系統應在規定時間內逐漸完成遷移。

（3）專業應用數字化建設。生產企業的專業應用數字化建設主要包括PLM、安全生產、質量管理、能源管控、設備智能點巡檢管理等。其中,PLM是生產制造企業的核心,可實現對產品從創建、使用到最終報廢等全生命周期的產品數據信息進行管理,具有可定制化的解決方案、高效多層次協同應用、多周期產品數據管理、知識共享與重用管理、數字化仿真應用等功能。線纜、輪胎行業無不依賴PLM來進行配方設計、結構設計、工藝設計,并生成BOM清單,通過與ERP、SCM、MES等進行系統接口集成,打破信息孤島、實現互聯互通,為成本核算、物料需求計劃、采購計劃、生產計劃、生產制造執行等管理業務提供BOM數據支撐。生產企業的安全生產管理數字化也尤為重要,集團可牽頭通過建設基于物聯網、移動互聯等技術搭建的安全管理數字化系統,并覆蓋至所有生產企業,針對企業安全管理及現場作業活動的標準流程和特點開發完成的在線式、移動化、智慧化管理手段,用于識別作業活動中的風險,制訂針對性的措施,并對企業安全生產全流程進行全方位管控,有效提升生產企業的安全管理水平。

3.3.4 運營平臺化

運營平臺化要依賴產業互聯網的建設才能落地實現。產業互聯網是利用新一代信息技術,發揮互聯網平臺在生產要素和資源配置中的集成、優化及引領作用,推動傳統生產企業利用信息技術進行網絡化、智能化升級并深度融合,實現各垂直產業鏈和內部價值鏈的重塑和再造,形成以現代互聯網平臺為核心的產業生態,最終實現生產企業的平臺化運營。產業互聯網的最大優勢是將生產企業上下游合作伙伴、企業內部管控與生產制造的各個參與方集聚在同一個產業生態體系中,使得流程更加順暢、管理更加高效、生產更加快捷、服務更加協同。對于生產企業而言,可以結合自身實際情況選擇從如下幾個方面搭建產業互聯網平臺,實現生產企業網絡化協同、智能化生產、個性化定制。[9]

（1）制造研發再造模式。通過采用信息技術搭建互聯網平臺,打通技術研發與消費終端之間的信息溝通渠道,推動生產企業對傳統研發模式的創新升級,實現客戶參與研發、全員參與研發,構建目標化研發、精準化營銷、定制化生產的新型模式,在滿足市場需求的同時,還能有效防止生產過剩。

（2）生產再造模式。通過采用信息技術搭建互聯網平臺,推動生產企業進行智能化改造,實現傳統生產模式向現代智能制造模式的轉型升級,將傳統生產模式下的大規模、標準化生產向現代智能制造模式的大規模、柔性定制轉變成為可能,提升生產企業的產品交付能力。

（3）制造組織再造模式。通過采用信息技術搭建互聯網平臺,對生產企業內部制造組織進行流程再造與資源優化,推動組織架構的快捷化、扁平化,縮短市場、生產、管理及運營等信息的流轉流程,提升生產企業內部制造組織對外界信息、市場需求等敏銳、快速的響應能力。

目前成員公司提出的“機電在線平臺”“卡車司機C2M電商平臺”,都是屬于產業互聯網平臺范疇。“機電在線平臺”已經開始1.0版本的建設,“卡車司機C2M電商平臺”也已經確定發展思路、商業模式和推進計劃。但是產業互聯網平臺目前沒有完全成熟可借鑒的模式,需要在后續的數字化轉型工作推進中進一步研究、探索。

3.3.5 決策數據化

在設備智能化、生產數字化、管理數字化及平臺化運營的過程中,產生的大量生產制造數據、經營管理數據及市場行情數據,統稱為工業大數據。企業結合生產經營管理的具體應用場景,對這些工業大數據進行建模和分析,對這些數據的價值進行深度挖掘進行決策分析,可優化企業生產、服務和商業模式,為工廠數字化轉型提供重要驅動力。目前,世界各國都對工業大數據的分析應用高度重視,其中德國“工業4.0”戰略信息互聯技術重點研究大數據分析和工業數據交換,歐盟“數字化歐洲工業計劃”也在積極推進打造數字創新中心,以提升工業大數據在工廠數字化轉型中的決策分析、支持應用能力。

企業對數據的分析與運用能力的高低,將直接影響到企業的生存狀態和競爭能力,而工廠數字化轉型將機器設備與數字化解決方案互聯,進一步優化資源和放大資源利用的價值。AI、大數據分析等數字技術已被生產企業視為生產智能優化、管理智能決策的重要工具。但工業大數據由傳感器、物聯網設備、生產經營業務數據、市場行情數據,以及外部互聯網數據組成,數據量級巨大、標準不一致,來源分散又具有結構化、半結構化、非結構化等多種數據格式,很難得到有效利用。因此,需要推進數據治理,進行數據中臺建設,具體可按如下步驟進行推進。

（1）開展數據清洗。將產生各類工業數據、生產數據、業務數據及外部數據的異構系統主數據進行清洗和去重,留下有效的主數據信息。

（2）存量數據抽取歸集。通過搭建數據中臺,將產生各類工業數據、生產數據、業務數據以及外部數據的異構系統存量業務數據進行抽取、轉換、歸集到數據中臺,形成數據池/數據湖,沉淀具有價值的數據資產。

（3）設計異構系統集成接口。設計異構系統之間數據交互的ESB數據總線及API接口,消除信息孤島,實現異構系統之間的互聯互通,以及增量主數據、業務數據的實時同步。

（4）數據分析應用及決策支持。集團將搭建“物產翼”1.0技術賦能平臺,線纜、輪胎等生產企業可結合自身的應用場景及對新一代信息技術的應用需求,借助“物產翼”1.0平臺搭建數據模型,運用大數據、人工智能、機器視覺等算法和分析技術,實現數據可視化大屏、分析應用及決策支持,特別是要挖掘運用大數據的預測功能。通過模型和算法的逐步更新迭代,實現數據應用從傳統BI升級到大數據分析,從決策數據化升級到數據驅動產生生態創新的轉型,為生產企業高質量發展賦能。

3.3.6 產品/服務轉型創新

數字化轉型是信息技術與商業模式的深度融合,其最終結果是為了實現產品/服務的轉型創新、數字化升級和商業模式變革,提升企業的綜合競爭能力。在產品/服務本身的數字化創新方面,通過數字化轉型,可推動企業的戰略性變革,對傳統的產品/服務進行升級換代,推動商業模式或服務模式的轉型升級。在產品附加值提升創新方面,可推動企業在原有產品/服務的基礎上,針對細分領域進行創新研究,提升企業在細分領域的差異化競爭能力。

4 集團實業板塊工廠數字化轉型的對策與建議

（1）成功的數字化轉型并非數字技術的簡單購買和應用,而是要與企業的戰略定位、管理思維、組織結構等多方面有機結合。工廠數字化轉型是一個龐大且復雜的工作,需要從戰略層面高度關注和重視,從頂層設計開始來逐步推進。因此建議由一把手牽頭,尋求第三方專業咨詢機構有針對性地對工廠數字化轉型進行輕咨詢,有針對性地走出去調研轉型取得階段性成果的生產企業,借助外部的智庫支持及經驗借鑒推進數字化轉型整體規劃,為工廠數字化轉型定好目標、選好路徑、繪好藍圖。[10]

（2）工廠數字化轉型一定要摸清行業普遍存在的痛點、生產企業當前存在的難點,有針對性地提出解決方案,統一規劃、分步實施,明確項目責任主體、進度計劃及里程碑目標,試點先行、以點帶面、逐步推廣,才能實現智能制造“人無我有、人有我優、人優我精”,才能領跑這個行業。數字化轉型切忌玩概念、趕時髦、搭花架子,要詳細測算每個數字化投資/技改項目的投資回報率和可行性,不能為了轉型而轉型,不能為了數字化而數字化。

（3）工廠數字化轉型要有相應的組織機構與人才隊伍保障,應設立專門的數字科技部門,培養一支既懂業務又懂技術的數字化專業人才隊伍,滿足數字化建設敏捷開發、快速迭代的需要。組建起一支由高層、中層及車間工人組成的支持者隊伍,共同推進工廠數字化轉型落地。條件成熟的一級成員公司,建議配備領導班子副職級別的數字化總監,協助一把手指導、督促、協調下屬生產企業推進工廠數字化轉型。

（4）對于新建工廠項目,工廠數字化建設要與基本建設“三同時”,即同時設計、同時施工、同時投入使用。對于新購設備,要事先明確工業控制系統的技術參數要求,避免后期需要進行智能化改造才能接入工業互聯網。特別是對于通信管線的布置,要與強電暖通動力等設計同步考慮,避免后期因管線“打架”而對生產設備數據I/O造成電磁干擾。雖然目前5G及IPV6技術的性能指標總體較好,但生產現場工況復雜,某些特定的數據I/O還是有線網絡更為穩定、可靠。

（5）重視數字科技領域創新能力及創新成果的總結、提煉與申報,落實專人加強對國家、省、市、區縣等各級政府發改、科技、經信部門的對接溝通與政策研究,積極申報重點研發計劃項目、科技成果登記、科技進步獎,以及制造業與互聯網融合發展示范/試點企業、工業互聯網平臺、企業上云等相關的政策性獎勵資助,在獲得資金支持的同時,還能提升生產企業乃至集團的科技含量及社會影響力。

（6）重視工業數據的安全。工業數據涵蓋設備、產品、運營、用戶等多個方面,在采集、存儲和應用過程中一旦出現漏洞或者是信息泄露,會給企業和員工帶來嚴重的安全隱患。工業數據如果被篡改,很有可能導致生產過程發生混亂,造成關鍵生產設備的指令失控和物流的紊亂,嚴重的甚至會威脅城市安全、人身安全、關鍵基礎設施安全乃至國家安全。[11]

（7）加強對物聯網、工業互聯網、人工智能等數字技術在生產企業的應用研究,推進數字技術與生產經營管理業務的深度融合,打破信息孤島和業務瓶頸,消除數據煙囪和管理壁壘,推進業務“線上化”。同時,還要重視對數據資產的梳理、分類、采集、存儲、沉淀和應用,提升數據資產價值和數據分析應用能力,為企業戰略、生產、產品及市場等提供支撐。[12]

5 結束語

在數字經濟時代,隨著新一代信息技術的不斷發展,對于生產企業來說正面臨著行業重新洗牌,傳統生產企業已經不能跟上時代發展的步伐,推進工廠數字化轉型是大勢所趨。積極推進新一代信息技術和制造業深度融合,大力發展先進制造和智能制造,將是世界各國普遍采取的重要舉措。未來,國家及省市各級政府可通過制定一系列智能發展計劃和專項智能技術的發展規劃戰略,加強核心領域“高精尖”人才的培養,加大智能制造核心技術研發的攻關力度,聚焦推進工廠數字化轉型,對于提高質量效益、轉變生產方式、提升生產企業綜合競爭能力,形成企業在新常態下創新驅動發展的新動能、新引擎、新模式等,均具有十分重要的意義。[13]