工業4.0背景下我國工程機械行業數字化轉型思考

羅莉

摘? 要：工程機械行業是我國制造業的支柱性產業。近年來，我國工程機械行業發展迅速，行業規模躍居世界前列，但成本居高不下、產能過剩、庫存較高等大而不強的問題一直存在。文章結合工程機械行業的特點及實踐，著重分析了該行業數字化轉型中遇到的一些問題，并探討了該行業數字化轉型路徑，希冀為我國工程機械行業數字化轉型工作提供方向。

關鍵詞：工業4.0;工程機械行業;數字化轉型;問題與路徑

中圖分類號：F424.3? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-3769（2022）01-006-06

2017年12月，中共中央總書記習近平在江蘇徐州徐工集團考察時強調：“裝備制造業是制造業的脊梁，要加大投入、加強研發、加快發展，努力占領世界制高點、掌控技術話語權，使我國成為現代裝備制造業大國。”[1]近些年，我國工程機械行業發展迅速，在全球市場份額占比日益提升，從2020年度全球工程機械制造商50強排名來看，我國有9家企業上榜，設備銷售總份額達17.7%，僅次于美國（24.6%）、日本（23.1%），位居第三位，但所占市場份額與美國、日本仍存在一定差距，后市場服務領域也相對落后。要持續提高我國工程機械行業競爭力，實現我國工程機械制造由制造大國到制造強國的轉變，就要充分利用工業4.0的契機，在智能產品、智能制造、智能服務、智能管理等方面發力，而數字化轉型是智能化的奠基石。而且2020年3月，中央決策層強調要加快推進5G網絡、大數據中心、人工智能、工業互聯網等新型基礎設施建設進度，在“新基建”的驅動下，我國工程機械行業亟需圍繞以客戶為中心，以4.0智能產品為載體，從傳統的產品價格競爭轉變為數字化服務水平的競爭。

一、工業4.0及數字化轉型概念

1.工業4.0概念

工業4.0又稱第四次工業革命，是人類文明史上繼蒸汽技術革命、電氣技術革命、信息技術革命之后科技領域里的又一場重大變革。雖然前三次工業革命已使整個社會發生了翻天覆地的變化，人們各方面的需要已得到極大滿足，但隨著CPS（Cyber-Physical Systems，信息物理系統）、物聯網等新技術層出不盡、市場競爭日益激烈，第四次工業革命浪潮開始興起。

“工業4.0”概念最早于2011年在德國舉行的漢諾威工業博覽會上提出。之后，德國政府為了提高德國工業在新一輪工業革命中的競爭力，投資2億歐元，將工業4.0戰略納入國家級高科技戰略計劃進行研究。2013年4月，在漢諾威工業博覽會上，德國正式發布《把握德國制造業的未來——實施“工業4.0”戰略的建議》的研究報告，工業4.0概念正式提出。“工業 4.0”概念是指制造企業運用物聯網技術，將機器等生產設施接入互聯網，構建網絡化的物理設備系統，加快生產制造中實時數據信息的感知、傳送和分析，進而使各生產設備能夠自動交換信息、觸發動作和實施控制，最終實現加快生產資源的優化配置、提高企業生產效能、增加企業利潤的目的。[2]智能工廠、智能生產、智能物流、智能服務成為工業4.0項目的核心特征。工業4.0將利用現代新技術徹底改變傳統的商業模式，將銷售、制造、供應等上下游的數據信息無縫對接，實現數據化、智能化，最終快速、有效滿足個性化的、多變的市場需求，提升企業核心競爭力。

2.數字化轉型概念

按照2011年美國麻省理工斯隆管理學院和凱捷咨詢聯合發布的研究報告，數字化轉型（Digital Transformation， DT）是指使用數字化技術從根本上提高企業的績效。[3]數字化需要思維升維，集中在三個方面：一是應用數字技術將物理世界投射到數字世界;二是將大量活動在數字世界進行，然后返回物理世界中;三是以數據為一切的基礎，實現一切業務數據化，一切數據業務化。[4]但數字化轉型不僅僅是將業務由線下搬至線上，實現信息化或無紙化，而是要將數字化技術融入產品、服務及流程中，利用現代技術和通信手段，在客戶體驗、運營流程、合作伙伴協調及業務模型方面，通過對商業模型、業務流程、工作等的重新定義，實現新的創新和價值創造。企業要成功地實現數字化轉型，不僅要關注企業內部，還應關注企業上游及下游，聚集客戶、生產、供應商、物流等的合力，實現企業生產效率的提升、價值的創造。在這一點上，與工業4.0的價值取向也是完全一致的。數字化轉型的重要動力來自工業4.0的推動，同樣，工業4.0要實現智能化，數字化轉型也是其重要的基礎。

二、工業4.0背景下中國工程機械行業數字化轉型的必要性

我國提出的《中國制造2025》，努力實現我國制造業強國的目標。工程機械是用于工程建設的機械設備的統稱，是各行業建設設備的統稱。工程機械包括的機械種類繁多，如挖掘機、壓路機、起重機和混凝土攪拌機等，這些機械設備通常被應用于電力建設、路面鋪設、礦山開采、港口物流和國防建設等重要的大型工程領域。[5]工程機械行業作為我國制造業的支柱產業之一，具有設備產品多樣、生產過程離散、供應鏈復雜、周期性強等行業特征，面對的挑戰比其他行業更艱巨，競爭也更激烈，企業要求得生存，只有對產品、制造、管理、服務等方面進行數字化轉型，才有可能找準新的增長點及突破口，重獲競爭優勢。

首先，從生產要素方面來看，工程機械行業在制造業中屬于勞動密集、資本密集、技術密集行業，隨著勞動力成本的不斷上升、原材料成本日漸上漲、智能化水平要求提升，工程機械企業比其他行業需要更多的財力投入，傳統的價格、成本優勢不再明顯。而且，2012年開始工程機械行業市場開始步入低谷時期，市場需求量斷崖式下降導致該行業重新洗牌，很多小企業沒能挺過寒冬。這迫使更多的企業領導者意識到加速企業智能化、數字化轉型的迫切性。例如，大型工程機械制造商中聯重科自2016年初開始整合工程機械業務板塊，搭建工程機械各產品線統一的業務操作平臺、大數據平臺等，并著手打造塔機智能工廠，以達到整合資源、提升效率、提高企業經濟性指標的目的。

其次，從企業管理層面來看，原有的管理方式經驗化、隨意化、人工化，這也導致企業管理成本過高。工程機械行業產品需求制約因素較多，如工地進場時間、季節因素、產品本身的生命周期、國家地區政策等，僅靠一線銷售人員的反饋及管理人員的經驗預測，很難科學、準確平衡供需關系，同時，工程機械產品不同于一般商品，其價值較高，少則數萬元，多則上千萬，且大部分都是信用銷售，傳統的大批量按庫存生產的方式很容易導致淡季產能過剩，旺季供不應求，生產與銷售脫節嚴重，庫存成本及風險很高。而且，雖然有的企業及有的產品已運用以信息化為支撐的SAP、CRM或其他線上訂單平臺，但系統只是被動記錄信息，相關的運營數據仍需經過人工整理加工后才能獲取，不能通過大數據系統主動生成經營所需要的數據及挖掘客戶潛在需求。工業4.0的一個重要主題就是智能化生產，如果能通過系統及大數據平臺打通市場需求、原材料供應、通用部件匹配、產品庫存、市場銷售多個環節的數據，通過數據平臺智能分析、智能下料生產，必能夠降低庫存率、提高周轉率，使企業的資源達到更優配置，也能加快市場響應速度。

第三，從客戶方面來看，客戶個性化需求及智能化需求日趨強烈。一方面，由于施工環境的復雜性，非標準的定制化訂單增多，對訂單的交付周期也要求縮短，按照原有的庫存生產已完全滿足不了客戶的需求且會造成庫存積壓。另一方面，隨著物聯網等新技術的出現，客戶越來越希望能夠對設備進行智能化、便捷式的管理。客戶對設備安全報警、智能或無人操作、所有設備運行狀態、廠家主動服務等關注度提高，要求能通過手機端隨時對自己設備進行掌控。特別是租賃商客戶，擁有不同廠家數量眾多的設備，此要求更為迫切。

三、工業4.0背景下中國工程機械行業數字化轉型的挑戰

我國工程機械行業的數字化轉型是一項龐大且復雜的工作，雖然有些頭部企業以工業4.0產品為載體開啟了數字化轉型的實踐且取得了一定成效，諸如中聯重科、徐工機械、三一重工等，都在數字化轉型之路上探索。但由于全球范圍內基本無先例可循，摸著石頭過河，難度很大，中小企業數字化轉型過程更加緩慢。企業要成功實現數字化轉型，就要深入分析企業在數字化轉型過程中所面臨的挑戰。

1.缺乏對轉型的深入認知

從企業領導者方面來說，有些企業領導者風險意識不夠、缺乏戰略思維，對數字化轉型缺乏深入認知，不能及時從上到下推動企業進行數字化變革。數字經濟屬于前沿交叉學科，需要較高的理論基礎，有些企業家可能對工業4.0、數字化轉型等概念的內涵理解并不透徹，認為數字化轉型與自身無關。而且數字化轉型在信息化、工廠等方面都需做重大投資，這不是每個企業都能承受的，數字化轉型還將使企業組織結構、人員配置等方面發生重大變化，這使部分企業家對數字化轉型的效果信心不足，主動轉型積極性不高。從企業員工方面來說，員工配合企業數字化轉型的意愿不高。部分員工根深蒂固于傳統的日常工作流程中，以至于需要改進流程并采用新技術時，他們甚至會抵觸。[6]

2.數字化人才短缺

數字化人才主要包括數字化領導者、數字化應用人才、數字化專業人才。數字化領導者主要是指企業的高管團隊，也是數字化轉型的頂層設計者，有些領導者缺乏數字化思維，不能敏銳感受到外部環境的變化，不能為企業提出合適的數字化轉型愿景。數字化應用人才是諸如營銷、財務、生產等部門的業務負責人，在數字化轉型中注重數字化技術與業務模式融合，為企業創造新的價值。數字化轉型涉及到企業全價值鏈，需要打通生產、銷售、財務等各個業務環節，有些業務負責人缺乏全局觀念，容易從本部門利益出發開展數字化轉型工作，而且也缺乏云計算、大數據、人工智能等新技術的知識儲備和應用經驗，很難將新技術與業務進行融合，達到創造新價值的目的。數字化專業人才是具備數字化專業能力的人才，如業務架構師、軟硬件工程師、大數據專家等。數字化專業人才不僅要有專業才能，而且對業務也要有一定的了解，工程機械行業每個企業業務運營模式不一致、產品特點差異性大，不易掌握，因而工程機械行業的數字化專業人才也是十分緊缺的。

3.產品核心技術及信息化技術基礎薄弱

一方面，產品的智能化、數字化離不開產品核心技術的支撐，但我國工程機械行業起步晚，自主創新能力薄弱、關鍵核心技術難以突破。工程機械產品主要由動力系統、液壓、電控、傳動系統、機械部件組成，液壓和電控系統是最難突破的地方，這些核心技術均掌握在技術發達的美國、德國等先進國家，我國工程機械高端產品核心部件基本是依賴進口，然后進行裝配，成本較高。另一方面，信息化軟件系統技術建設方面不夠深入，工程機械行業每種產品特性不一樣，對于泵車、起重機、挖掘機等整機產品，業務與軟件系統的融合相對容易，但對于塔式起重機、升降機等散件組裝產品，業務與信息化軟件系統融合困難，雖然做到了業務系統化，但常用的ERP、CRM、MRP等SAP軟件系統功能開發并不完善，數據的提取、分析、預測較困難，離數字化轉型的要求有差距。

4.傳統業務流程的制約

雖然我國工程機械行業信息化已達到一定水平，基本實現了業務線上化，但線下操作的情況仍存在。由于工程機械設備需求受制于工地施工情況，交付時間難確定，對于緊急需求，企業為不丟失訂單傾向于靈活處理，會跳過線上流程，先交付，后補齊相應的手續及流程;其次，經過行業低迷期的洗牌，我國工程機械行業集中度進一步提升，業務量增大，部分企業員工對基礎數據的錄入及操作存在不規范行為，錄入不準確或不及時等;第三，工廠自動化程度有限，很多重復、耗時的生產任務人工完成，這會占用大量工時從而導致高成本。不同而且數據孤島現象嚴重，產銷存等數據由部門掌握，共享程度不夠，習慣于經人工EXCEL整合分析數據。數字化轉型工作要求所有環節都要以數字方式連接，對企業經營、業務、生產、服務等各環節的系統操作都有嚴格要求，對基礎數據規范性、共享性要求也更高，實際業務操作中存在的這些問題勢必影響數字化轉型工作。

四、工業4.0背景下我國工程機械行業數字化轉型的路徑思考

1.堅持政府引導與企業主導有機結合，加大數字化轉型宣傳

企業數字化轉型工作是“一把手”工程，需要從頂層設計開始來逐步推進。隨著我國工程機械行業集中度的提升，企業內外部因素更加復雜，要從上至下持續推進企業數字化轉型工作，企業領導者必須加強學習，正確認識數字化轉型工作，并確立轉型的愿景與藍圖。同樣，企業數字化轉型工作的落地要依靠企業員工的積極配合。因而增強企業領導者及員工的數字化轉型知識是將數字技術整合到工程機械行業中的重要組成部分。一方面，政府部門應積極發揮引導作用，通過會議、論壇、講座等形式，分享轉型成功企業的經驗并對數字化轉型知識做相應培訓，宣傳企業數字化轉型的迫切性及其重要意義，不斷提升企業領導者數字化轉型的意識及能力。同時，加大對企業的扶持力度，消除中小企業數字化轉型的后顧之憂。另一方面，數字化轉型中，企業應發揮主力軍作用，通過透明有效的溝通，分層分級對企業管理者及普通員工開展數字化轉型知識的宣傳與培訓、減少耗時流程減輕員工壓力，并建立相應的激勵機制，使員工自覺樹立擁抱信息化、數字化的意識，使數字化轉型工作真正落地。

2.堅持引進與校企共育相結合，加強數字化人才培養及能力建設

企業競爭歸根到底是人才比拼，企業數字化轉型不是簡單的信息技術應用，而是需要為企業打造一支能夠適應數字時代業務發展的戰略軍，企業只有擁有了一批具備先進數字理念、數字技能、數字業務能力的人才，企業數字化轉型才有源源不斷的動能。[7]工程機械行業產業鏈比其他行業更為復雜，涵蓋機型設計、原材料采購、零部件制造、系統總成、涂裝、整機裝配、產品銷售（租賃）、物流、服務支持等，而且在工業4.0的驅動下，要成功實現兩化融合、數據與業務融合，需要更多跨界的數字化復合型人才。首先，在跨界、交叉學科人才培養方面，國外有著明顯的優勢，國家可以出臺相應的政策吸納海外優秀的數字化復合型人才回國，同時鼓勵高校自主培養數字化復合型人才，打造數字化轉型人才高地，保障數字化專業人才、數字化應用人才的供給;其次，通過校企合作，共同培育符合行業、企業發展所需的數字化技能型人才。在工業4.0背景下，產品智能化已成為工程機械行業的必然趨勢。傳統的低技能、程序性的工作終將被替代，作為為企業輸送人才的高校或職業院校，應轉變人才培養目標及理念，強化數字技術與專業設置的融合，培養數字化技能人才。

3.提升自主創新能力，構建端對端的數字化服務體系

通過技術賦能，加速企業從“設備生產商”向“數字化制造服務型企業”轉型。所謂制造服務型企業是以4.0智能產品為載體，自主創新研發關鍵技術，聚焦關鍵零部件研發，通過物聯網、大數據、移動互聯網，深度融合傳感、互聯等技術，聯接設備、企業與客戶，構建端對端的數字化服務體系，以更智能的方式創造智能產品、提供智能服務，為客戶創造一種全新的體驗。數字化服務體系主要涵蓋如下幾個方面：

一是數字化的智能產品終端。數字化的智能產品能幫助客戶提高設備管理水平，通過在產品上安裝傳感器、控制器及配置智能遙控系統等，采集設備數據、監控設備運行情況，并實時地把所有終端設備的運行數據通過5G移動通信網絡上傳到數字化平臺進行分析處理，使客戶能更深入地控制現場、降低成本、增強安全性。而且一個客戶可能擁有不同廠家的多種設備，基于物聯網終端，應加快相關端對端移動APP的研發，使客戶通過手機端或電腦端就可以掌控所有設備。

二是數字化的服務平臺。數字化服務平臺根據智能終端采集到的數據，不僅能了解需要服務的設備是如何運行的、在什么地方運行，還能對設備故障進行智能化預測、診斷及分析，以便讓最近距離的服務車輛和工程師以最快速度趕到現場，改變過去“等服務上門”的業務模式，為客戶提供更多有價值的服務。同時，通過數字化服務平臺也可深挖設備地區使用情況，如開工率、開工時長等，從而推斷區域市場需求情況，為企業生產、銷售提供決策依據。

4.深化軟件平臺建設，夯實數據基礎，打造數字化業務經營系統

我國工程機械行業數字化轉型過程中，技術是根，產品是本，業務是核心，只有采用精細化的管理方式，打造一個將企業整個價值鏈上的各個業務要素和業務單元進行快速連接和精準管理的數字化業務經營系統，實時地對整個價值鏈進行監控和管理，才能科學決策。數字化業務經營系統主要包含如下層面內容：

第一個層面是深化軟件平臺建設，優化業務流程，提升管理效率。Siemens PLM Software 工業機械與重型設備行業全球高級總監 Rahul Garg 曾說過：“就機械制造而言，工業軟件是改進產品和創新服務的利器，可能60%的價值都由軟件賦予。”[8]業務的重構離不開軟件平臺，作為傳統制造型企業的工程機械行業雖然有SAP的運用，但對于SAP的CRM、ERP、MRP等功能模塊還缺乏深入開發，尤其是對于諸如塔式起重機、升降機等散件組裝的工程機械產品，零部件眾多，無整機概念，業務與軟件系統的融合相對困難。在企業數字化轉型進程中，應充分發揮SAP軟件系統的功能，顛覆傳統的業務模式，創新優化業務流程，提升管理效率。例如企業也可通過SAP 的高級排產與優化APO（Advanced Planning & Optimization）系統來完成周、月生產排序管理，指導工廠以最優的方式進行生產，降低庫存，滿足客戶個性化、定制化的需求。

第二個層面是打造智能工廠，實現智能生產，提升生產效率。工業4.0的主題不僅要有智能產品，而且要打造智能工廠，工程機械企業應高標準、高起點、高效率建設智能工廠，通過引進機器人、傳感器、數控加工中心、MES控制系統等，結合CRM、ERP、MRP等軟件系統，實現智能化、自動化、柔性化生產，提升生產制造能力，加快產品更新和響應時間。我國有些工程機械龍頭企業在這方面已進行了有益探索與實踐，如中聯重科的塔機智能工廠、三一重工的18號數字化工廠等。

第三個層面是夯實數據基礎，深入整合公司業務流、信息流、資金流、物流等數據，利用大數據平臺，全面打通數據。數據是企業生存的命脈，也是企業數字化轉型的關鍵因素。通過連接供應商的部件、制造成品的成品、銷售訂單確定需求、銷售訂單潛在需求等數據，從管理的視角進行數字化映射，從而確保對每個最小單元進行有效的管理，使得企業的盈利能力不會因為外部市場環境的變化而波動。[9]例如，依托大數據平臺，實現客戶端訂單需求與工廠端生產交付情況的直接對接，工廠無需經過營銷部門，可以快速匹配市場需求與庫存情況，降低庫存，對于長周期的物資，工廠可以提前采購，縮短交期，快速響應市場。同時，數據打通后，可以為企業經營層各類決策提供更為科學、可靠的參考與指導。

參考文獻：

[1]新華社.習近平在江蘇徐州考察強調緊扣新時代要求推動改革發展[EB/OL]. （2017-12-14） [2021-4-15] http：//www.gov.cn/xinwen/2017-12/14/content_5246749.htm.

[2]邵建，童恩，袁吉銀，董方.“互聯網+”提升制造業的數字化服務水平[J].江蘇通信，2015（12）：19-21.

[3]彭俊松.工業4.0驅動下制造業數字化轉型[M]. 機械工業出版社，2016：258.

[4]錢志新.錢教授課堂：數字化轉型核心是跨界的復合型人才[EB/OL]. （2017-03-08）[2021-4-23].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1626702396128494687.

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[7]陸峰.企業數字化轉型的的八個關鍵點[N].學習時報，2020-04-3.

[8]王淘淘.中國有潛力成為全球工程機械行業的領導者[N]. 機電商報，2018-07-2.

[9]彭俊松.卡特彼勒數字化轉型案例及其對工業互聯網的啟示[J].今日工程機械，2019（2）：38-42.

Thinking on Digital Transformation of China's Construction Machinery Industry from the Perspective of Industry 4.0

LUO Li

（Hunan Vocational College of Electronic and Technology， Changsha 410220， China）

Abstract： The construction machinery industry is a pillar of China's manufacturing industry. In recent years， China's construction machinery industry has developed rapidly， with the scale ranking the top in the world. However， many problems still exist， such as high costs， excess production capacity， and excessive inventory. Combining the characteristics and practices of the construction machinery industry， the article mainly analyzes some difficulties and discusses the paths to digital transformation of the industry， with a view to providing guidance for the digital transformation of China's construction machinery industry.

Key words： Industry 4.0; Construction Machinery Industry; Digital Transformation; Difficulties and Paths

編輯 鄭晶