“未来工厂”九大场景

信 文｜宋 婷 黄贝拉 罗晔涛

越来越多的制造业头部企业主动把握机遇，开启新一轮制造业数字化转型，涌现出了一大批具有创新引领价值的数字化场景，并转化为生产流程再造、资源要素重组、企业组织重构的全新尝试，把“未来工厂”的形态提前带到我们身边

场景作为一种孵化新业态、新模式、新应用的重要手段，已成为新经济发展助推器。在制造业领域，一些人们对于“未来工厂”的想象力，正在通过场景方式呈现出来，用一种“肉眼可见”的方式，颠覆人们对于制造业“粗老笨重”的认识，诱发更多企业探索生产模式、商业模式、组织模式的创新性变革。近年来，随着新一代信息技术与制造业融合态势进一步深化，越来越多的制造业头部企业主动把握机遇，开启新一轮制造业数字化转型，涌现出了一大批具有创新引领价值的数字化场景，并转化为生产流程再造、资源要素重组、企业组织重构的全新尝试，把“未来工厂”的形态提前带到我们身边。笔者结合全国制造业企业相关典型实践，尤其是浙江省首批12家“未来工厂”的案例，梳理归纳了“未来工厂”的九大场景，以期为量大面广的制造业企业开启数字化转型道路提供有益启示。

正泰集团通过构建首个能源电力垂直行业“正泰云”，生产效率提高335%，能源利用率提高8%，运营成本降低43%，产品研制周期缩短22%，产品不良率降低38%。

场景一：数字设计

设计是长期以来掣肘传统制造业高端化、品质化转型的重要方面。浙江省工业设计起步晚，与西方发达国家相比差距较大，如何利用数字化手段实现创新设计能力的提升，成为企业提升产品附加值的重要方向。“未来工厂”高度关注外观造型、功能创新、结构优化、节能节材、新材料应用等重点环节，集成数字化、智能化设计工具，将有效提升企业个性化设计、交互设计和网络设计等新能力。譬如小米公司基于PTC（美国参数技术公司）的creo（CAD设计软件包）和Windchill（一套集成应用软件名）搭建了小米数字化设计平台，通过集成creo和cadence（楷登电子，电子设计自动化软件公司）两种设计工具，嵌入ANSYS（大型通用有限元分析软件）仿真引擎和AI（人工智能）创成式设计，实现了在线协同设计。数字化设计平台完整保留了设计中的过程资料，并且实现结构化、共享化、知识化，大幅提高了公司内部的协作和标准化以及外部生态链和代工厂协作的能力。

场景二：智能生产

“未来工厂”致力于推动生产管理与生产制造“感知、分析、决策、执行”高水平闭环，推动设备、产线、车间及工厂智能化、一体化运作，实现企业生产效率、产品质量、安全水平“三提高”和生产成本、能源资源消耗“两降低”。譬如正泰集团作为国内领先的能源一体化解决方案服务商，通过构建首个能源电力垂直行业“正泰云”，生产效率提高335%，能源利用率提高8%，运营成本降低43%，产品研制周期缩短22%，产品不良率降低38%。

场景三：智能物流

智能物流主要包括线边物流和智能仓储，是传统物流行业数字化转型的重要方向。“未来工厂”规模化部署AGV（自动导航车辆）、AMR（自动移动机器人）、叉车、机械臂，通过“5G+”打造智能物流调度系统和无人仓视觉系统，结合5G MEC（多接入边缘计算）+UWB（超宽带）室内高精定位技术，实现物流终端控制、商品入库存储、搬运、分拣等作业全流程自动化、智能化。譬如传化公司打造的物流公路港项目，从货车和货物进港开始，AR（增强现实技术）识别就将车辆及货物信息传至后台，司机在园区导航下完成无感停车后，零担仓储中心立即安排货物揽集、就近入仓，智能仓储机器人实时推荐最短路径导航、协助货位上架。若企业有发货需求，无需人工找车，手机端的平台会根据运输需求自动向物流企业推送运货订单，配货流程缩短至少三分之一。

场景四：远程运维

“未来工厂”通过在工业装置上部署具有数据采集功能的摄像头、嵌入式传感器等设备，实现现场全景高清视频画面展示，并通过数控操作系统实现对现场工业设备的实时精准操控，有效保证控制指令快速、准确、可靠执行。譬如广和通依托“5G＋AI＋Big data（大数据）”模组，在风机部署专门的在线监测传感器、主控系统和SCADA（数据采集与监视控制系统）后台软件，实时采集风机振动、温度、油液、风速、电压、电流等数据，助力运维人员动态获取监控信息、制定维修策略，有效减少了海上风力发电非计划停机次数和运维费用。

场景五：零碳制造

绿色低碳发展是当前“双碳”“双控”背景下制造业发展的必然趋势，也是企业能否实现可持续发展的硬实力。“未来工厂”倡导“绿色低碳、节约优先”原则，推动数字智造与绿色制造相结合，以CCUS（碳捕获、利用与封存）技术撬动企业生产制造全流程减碳降耗减排，具有较强的生态环保特征。同时，未来工厂立足“碳中和”宏观视角，有效利用碳排放监控设备和计量软件，根据不同的制造情境，强化太阳能、潮汐能、风能等绿色能源的协调补充和逐步替代，推动制造环境碳中和。譬如卧龙集团，作为浙江省电机巨头企业，采用先进的精细化计量理念和现场总线技术，接入到生产线和厂区的各个区域，实现对电机能耗全过程、全参数（能耗、环境参数等）在线监测，并根据国家能源计量导则要求，建立数据上传系统，积极打造零碳制造工厂。

场景六：个性化定制

大规模个性化定制能力是适应、满足当前消费需求多样化趋势的重要能力。“未来工厂”利用大数据手段精准洞察消费需求，开展基于个性化产品和基于需求驱动的设计、研发、生产、服务和商业模式创新，促进供给与需求精准匹配；与此同时，通过积极接入数字孪生、VR/AR（虚拟现实/增强现实）等手段，为客户提供沉浸式体验，打造“消费宇宙”的全新生态。譬如杭州九天控股通过服装产品模块化、服装生产工位及产线模块化，构建动态模块化生产单元，形成无固定流水线的生产调度模型，实现服装行业多品种、多款式、小批量的快速生产方式，同时，九天控股积极“嫁接”网红电商直播和在线试穿等消费体验，大幅提升客户体验。

场景七：数字供应链

供应链数字化转型是提升企业竞争力的重要内容，也是新冠疫情背景下全球供应链发展的新趋势，是全过程高效协同的组织形态。“未来工厂”基于全供应链视角，以工业互联网、工业大数据平台等为依托，实现基于AI技术的供应链需求场景化评估和决策资源优化配置，并通过数字孪生系统模拟不同情形下供应链波动情况，快速诊断日常问题，建立潜在方面联系，提高供应链端到端的韧性。譬如苹果公司基于SAP（思爱普）企业资源规划系统，通过统一的数字技术积极整合全球供应链，直接打通零件供应商、组装厂、销售渠道，基于数据自动采集来实现供应链一体化管控，成为企业长期占据全球电子信息产品制造业高点“公开的秘密”。

场景八：全流程安全

安全生产是制造业的生命线，包括制造过程安全及产品质量安全。“未来工厂”倡导“本质安全”理念，突出产品全生命周期安全管控。作业安全方面，“未来工厂”以巡检机器人或无人机等移动化、智能化安防设备采集现场视频、语音、图片等各项数据，自动完成检测、巡航以及记录数据、远程告警确认等工作。质量安全方面，通过部署工业相机或激光器扫描仪等质检终端，实时拍摄产品质量图像上传至MEC上的专家系统，算法模型精准判断产品质量，实现缺陷实时检测与自动报警，并有效记录瑕疵信息，为质量溯源提供数据基础。譬如德国化工巨头巴斯夫以数字孪生技术为依托，在其100多个大型生产装置上部署高精度传感器，实现高价值石化设备压力、温度等流程数据动态采集和运行状态监测，并预测出最佳的维护保养时机，在保障工厂安全生产的同时，大幅优化了工厂运营效率。

九天控股积极“嫁接”网红电商直播和在线试穿等消费体验，大幅提升客户体验。

场景九：组织型制造

组织型制造是围绕生产制造各环节，运用组织理念将分散、闲置生产资源集聚起来的新模式新业态。“未来工厂”立足行业共性需求，搭建资源和能力共享平台，建立健全“平台接单、按工序分解、多工厂协同”的组织型制造模式，强化分散、闲置的生产资源整合集聚，弹性匹配、动态共享给需求方。中小企业转型升级为共享车间，集中配置通用性强、购置成本高的生产设备，面向行业发展订单外包、协同生产、融资租赁等模式。譬如南京希音集团借助Google Trends Finder（爆款发现器）洞察不同国家消费趋势，设计出样衣后直接生产，流程缩短至最快7天，一次最少生产100件。若遇到爆款型产品，希音还可以将产能共享至中小制造企业，提升市场需求响应能力。凭借这一新模式探索，希音完成了两月上新量超过Zara（飒拉）一年数量的跨越。