基于智能制造的工厂数字化转型研究与探索——以物产中大集团实业板块下属线缆、轮胎工厂为例*

陈 宙,朱清波,余飞鹏,陈海滨,叶光明,朱海洋,2*

（1.物产中大集团股份有限公司,浙江 杭州 310006；2.浙江大学,浙江 杭州 310058）

近年来,随着物产中大集团股份有限公司（以下简称集团）实业板块业务不断拓展,下属成员公司以线缆、轮胎等行业为代表的实体工厂也越来越多,并逐渐成为集团价值创造、高质量发展的新生力量。然而,这些实体工厂的信息化、数字化水平普遍不高,在当前实体工厂低成本优势逐步减弱的大环境下,企业实施创新驱动发展的新动能逐渐出现乏力。如何通过推进工厂数字化转型,提高实体工厂的信息化、数字化及智能化水平,进而提高产品/服务品质和生产运营效率,最终达到提升企业综合竞争能力的目的,是当前亟需解决的重要问题。

1 工厂数字化转型的理解与意义

工厂数字化转型是指生产企业通过采用大数据、人工智能、区块链、物联网、工业互联网等新一代信息技术,实现工厂从设计、生产、物流和服务等各个环节的数据互联互通的过程。工厂数字化转型的最终目的就是为了实现智能制造,是生产企业提高产品/服务质量、提升生产运营效率、降低生产成本的重要途径,既包括信息化建设与数字化改造升级,也包括部分领军企业将新一代信息技术深度应用于采购、制造、销售及服务等环节,使企业生产、运营及管理进入网络化、智能化发展阶段,并逐渐形成企业创新驱动发展的新动能、新引擎。[1]

德国“工业4.0”、美国“AMP计划”、“中国制造2025”与“两化融合”专项行动计划等,都是为了指导工厂数字化转型,推动生产企业在网络化、数字化、智能化的大趋势下,实现从传统制造向智能制造转型升级,以便于在满足客户更快速、更敏捷、更个性化需求响应的同时,还能实现相对更低的制造成本。从目前看来,工厂数字化转型领军企业已经在智能制造方面取得了良好成效,在生产效率得到显著提升的同时,还能够为客户提供更多个性化、专业化、品质化的产品并实现快速交付,使得企业的竞争优势进一步显现,竞争能力进一步提升。

2 工厂数字化转型的现状与发展趋势

数字经济是继农业经济、工业经济之后的新经济形态,它以数据资源为重要生产要素,以数字化转型为重要推动力。目前,世界各国普遍把发展数字经济作为推动经济增长的重要途径。[1]

2.1 国外情况

从近几年的发展情况来看,智能制造在全球范围内得到了快速发展,各制造业强国纷纷通过政府、行业组织、领军企业等协同推进工厂数字化转型及智能制造发展,以提升生产企业实力、培育行业竞争优势。随着新一代科技革命和产业变革,2011年美国提出实施“AMP计划”战略,2013德国提出“工业4.0”战略,2008年英国开展“高价值制造”战略,2015年日本颁布“机器人新战略”,2016年欧盟颁布“数字化欧洲工业计划”。其中,德国“工业4.0”在全球范围的影响力最大,是德国为实现再工业化而提出的路线图,核心是“智能化+网络化”,即通过虚拟实体系统（CPS）,大量部署各类传感元器件实现信息的实时采集,依托通信技术达到数据信息的高速及无差错传输。2019年9月6日,我们随集团组织的赴德国“工业4.0与智慧供应链培训班”实地调研参观了的梅赛德斯奔驰不莱梅工厂,其冲压车间生产作业流程全部实现了智能化、数字化,通过机器手自动作业,采用AGV智能小车按照规定行驶路线自动运输物料,总装车间采用工位制节拍化的自动流水线作业方式,生产场面十分震撼。9月12日,我们一行参观了西门子柏林基地。作为德国制造业的“优等生”,西门子将数字化方法论提炼为五步：产品设计、生产规划、生产工程、制造现场及服务,这是生产制造企业的核心价值。西门子认为,每一个价值流,都需要最大限度实现它的数字建模。任何物品在物理世界中有它的目标,然后在虚拟的计算机仿真设计环境中,也应该建立它一一对应的“数字孪生”。比如说,用软件工具进行产品的设计,然后进行力学、电磁感应、温度等方面的仿真验证,提早预知产品设计的缺陷,最大限度地减少损失,可以加快设计速度,并避免出现返工。这种数字化理念非常值得我们学习、借鉴。[2]

2.2 国内情况

2013年国家工信部发布的“两化融合”专项行动计划,以及2015年国务院公布的《中国制造2025》规划,均是我国政府为应对发达国家再工业化对我国工业可能造成的冲击而提出的举措,同时也为我国制造业产业升级指明了新型工业化道路,是我国制造业未来10年数字化转型的顶层规划和路线图,是“中国版工业4.0”。2016年以来,国务院、国家工信部、国家财政部先后印发了《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《智能制造发展规划（2016-2020年）》《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》等文件,明确了制造业数字化转型的具体目标和重点任务,并就技术研发、成果应用、重点领域突破,以及基础设施、质量基础、人才、服务平台、金融、财税、信息安全等方面提供了支持政策与措施,发挥了卓有成效的推动和促进作用。当前,我国正在从“制造大国”向“制造强国”迈进,不管是信息化与工业化的深度融合还是“智能制造”的强力推进,无疑都是一场聚焦于工厂的数字化转型与智能化变革,目前已取得了阶段性的成果。以海尔为例,已经建成超过10个数字化工厂,在数字化工厂生产线上,每15秒钟就会诞生一台洗衣机。数字化工厂中,工人数减少一半,而产能增加2倍。在柔性生产线上,可以安排50多个型号的产品,是以前的5倍。数字化工厂生产效率提升60%,用户定制占比达10%以上,其中,中央空调数字化工厂已经实现100%的产品由用户远程定制并监控。在国家智能制造示范点中创智能数字化工厂,10条智能化产线共有180台CNC、81台机器人、10台AGV小车、5条智能化供料系统,并集成MES、PLM、APS等14套专业化应用系统。传统生产车间通过智能化升级改造后,生产效率提高51.1%,运营成本降低28.1%,产品研发周期可缩短36.6%,产品不良率降低54.6%,能源利用率提高19.6%,使得原本需要204名生产人员的产线现在只需要33名工人。[1]

2.3 浙江省情况

2016年浙江省政府印发了《中国制造2025浙江行动纲要》,2017年浙江省人民政府印发了《关于深化制造业与互联网融合发展的实施意见》（浙政发〔2017〕9号）,2018年浙江省经济和信息化委员会印发了《浙江省智能制造行动计划（2018-2020年）》,每年遴选一批省级制造业与互联网融合发展示范/试点企业、省级工业互联网平台,并给予政策及资金扶持,推进生产企业加快转型升级、重塑竞争优势。2020年11月26日,浙江省政府办公厅印发了《数字赋能促进新业态新模式发展行动计划（2020-2022）》,明确提出了智能制造新模式培育行动及建设“未来工厂”计划。通过持续推进“1+N”工业互联网平台体系建设,依托平台整合区域企业制造资源,健全平台接单、按工序分解、多工厂协同的共享制造模式；推广应用“数字孪生”、物联网、工业互联网等技术,打造数字化设计、智能化生产、智慧化管理、协同化制造、绿色化制造、安全化管控和效益大幅提升的现代化工厂。根据省经信厅统计的有关数据,截至目前,省内重点行业典型企业装备数控化率、工业设备联网率分别达到62%和45%,在役工业机器人突破10万台,累计上云企业35万家,建设数字化车间100个、无人工厂20余家。2020年9月,位于浙江上虞的卧龙电驱高效无刷直流家用电机智能工厂正式投产,全自动数字化车间完成了设备的互联互通,实现生产过程的集中管控和指令的自动下发,有效改变了原有孤岛式、离散型、碎片化的加工模式,真正实现自动化、无人化生产,成为电机行业国内外首个关键生产过程无人参与的“黑灯车间”,是卧龙力争成为“全球电机行业NO.1”的重要举措。[3]

2.4 线缆及轮胎行业情况

（1）线缆行业。国内线缆行业的数字化程度普遍不高,只有为数不多的企业推进了工厂数字化转型,初步实现了智能制造。亨通集团在实施HR、OA、CRM、SRM等系统的基础上,2018年又实施上线了SAP ERP系统,打造以MES系统为核心的生产精细化管控指挥平台,并实现SRM系统与MES系统的互联互通；通过数字化车间建设,对布电线绝缘生产线进行自动化改造,实现在线成圈、自动扎带自动贴标、自动包膜热缩,以及自动码垛的全自动化生产；增加HMI人机接口,导入配方实现参数在线切换；进行设备联网集控系统升级,建设布电线智能仓储及配单系统；产品一次合格率由99.91%提升到99.95%,交货及时率由88%提升到90%；生产效率提升了25%。宝胜股份通过自主创新推进工厂数字化转型,实现电线线缆制造全过程智能管控、3D虚拟工厂环境下的生产过程实时智能监控、面向异构设备/系统的设备联网与数据采集、智能个人移动应用、与周边系统协同集成、生产过程大数据分析等智能制造核心技术,有效解决生产车间信息“黑洞”问题,提高资源利用率及产品质量,有效提升了企业的行业竞争力。

（2）轮胎行业。国内轮胎行业的数字化推进较早,中策橡胶早在2010年就完成了ERP、HR、OA、SCM、CRM、PLM等信息化系统在集团总部（含总厂）及9家成员公司（生产基地）的实施覆盖,实现了采购、生产、内销、外销、核销、质量、仓储、物流、成本核算、财务总账等企业运营业务,以及办公行政、人力资源、供应链、客户分销、产品技术设计的全流程信息化管理。2011年通过引进韩国锦湖的技术解决方案,选择下沙半钢子午线轮胎工厂试点推行MES（制造执行）系统,试点成功后又复制到下属朝阳公司全钢子午线轮胎工厂。同时,朝阳公司近年来通过与浙大、阿里云、雪浪云等机构进行合作,构建了以炼胶ET工业大脑、智能质量管理、能源大数据、智慧生产管控、安全物联网,以及设备智能点巡检等6大数字化系统为核心的工业互联网平台,并进行了一些数据可视化的应用探索,基本代表了目前国内轮胎行业较高的数字化水平。目前,国内媒体报道按照“工业4.0”标准打造的轮胎行业数字化工厂主要有合肥万力、青岛双星、青岛森麒麟,实现了生产现场的物流自动配送及立体仓库,压延、出型及裁断等半制品工序采用AGV智能小车自动转运,成型、硫化、质检及后整理工序采用物流输送线,根据网络平台发布的合肥万力智能制造视频,可以看到整个生产现场的智能化程度还是比较高的,初步实现了“无人工厂”。玲珑、赛轮、浦林成山、贵轮等新建轮胎项目的智能化建设也是朝着这个方向规划、实施。

3 集团下属线缆、轮胎工厂数字化现状、转型目标、实施路径与方法

3.1 工厂数字化现状

（1）线缆工厂3家,其中2家投入运营、1家在建。崇贤、钱江2家已投入运营工厂的生产设备从单独工序的角度来看基本已经实现自动化,但从调度、衔接、物流等整体角度来看智能化程度还有待进一步提升。2020年集团开始对崇贤工厂高分子车间设备进行智能化改造,验证集中储料、自动上料系统,并于年底投用；对钱江工厂半制品立体库进行试点应用,验证立体库设备的实用性与可靠性,目前已投入使用并正在优化改善；钱江工厂无纸化排产试点项目,小范围验证基于SaaS云平台的MES系统可行性,目前已开始试用。德清在建工厂预计2022年开始陆续投用,目标是打造国际一流、国内领先的智慧型线缆制造基地。

（2）轮胎工厂5家,其中2家为股权收购,3家为供应链合作形式。目前新豪克、新途2家股权收购全钢轮胎厂及供应链合作业务的皓宇工厂,其生产设备自动化程度均较高,但没有应用物联网技术对生产设备进行智能化改造形成工业互联网；虽然实施上线了部分业务及管理信息化系统应用于生产、经营与管理的相关环节,但相比国内数字化程度较高的轮胎工厂仍有一定差距。提供供应链合作业务的盛世泰来工厂采用的生产设备自动化程度都比较高,建立了立体仓库,通过实施成型、硫化和成品出入库等环节的条码化管理,结合MES系统,实现了生产管理的及时性、准确性、有效性和可追溯性。盛世泰来工厂还采用了OA、CRM、T6/U9系统对行政办公、经营与管理业务进行流程管控。

3.2 集团实业板块工厂数字化转型的目标

工厂数字化转型的目标并不是使用最酷炫的生产设备和装置,而是通过转型变革达到提升效率、改善质量或增强业务本身等特定的目标,并根据从数字化转型实施过程中汲取的经验,从组织、人才、流程和技术4个战略的维度,结合企业的生产战略和整体业务目标,详细勾勒出数字化工厂所聚焦的能力及工厂体系的架构,并以点带面复制推广覆盖至整个工厂,最终提升整个工厂的智能制造水平,驱动生产企业产品/服务转型升级,实现企业高质量发展。[4]

3.3 集团实业板块工厂数字化转型的实施路径与方法

集团实业板块工厂数字化转型蓝图见图1。

图1 集团实业板块工厂数字化转型蓝图

3.3.1 设备智能化。

对生产设备进行智能化改造升级,是推进工厂数字化转型的一项基础性工作,也是实现生产数字化的前提条件。一些生产设备由于年代久远,其控制系统技术过于陈旧,设备厂商提供的工业软件不能解码；或者是国外进口设备无法提供工业软件解码,又或者设备本身没有工业软件,所以导致设备无法实现正常的数据I/O通讯。可通过采用PLC（可编程序控制器）、RTU（远程终端单元）、IED（智能电子设备）、HMI（人机界面）、SCADA（监控和数据采集系统）、DCS（集散控制系统）、ICS（工业控制系统）、SIS（安全仪表系统）等自动化系统及设备,结合数采设备标准模块部署方式,对生产设备进行智能化改造升级,实现生产设备联网通信及数据采集,构建以物联网技术为核心的工业互联网平台,达到提升生产设备网络化、数字化、智能化水平的目的。

（1）线缆工厂生产设备主要包括产线设备、仓储物流设备、检测设备、包装设备和上下料设备等。对于德清新建工厂,可在新购设备前明确控制系统的技术参数要求,后期不需改造可直接接入工业互联网平台。对于崇贤、钱江2个工厂的存量设备,可从如下5个方面进行智能化改造。

一是产线设备智能化。如挤出机、成缆机、编织机及绞线机等,可通过对生产设备进行改造增加数据I/O模块,使MES系统能与PLC进行联网通讯,实现MES系统对生产设备的主要工艺参数以及运行状态的数据采集和监控,包括生产设备的通用参数、状态参数、能耗参数、保养参数等。同时,生产现场采用悬挂式输送链、穿梭车、AGV、堆垛机、码垛机器人等完成各个工序间的物料转运,通过人与机器的协作将纯人工操作的繁杂事务交由智能设备和系统完成,使产线更加安全、高效、可视及人性化。

二是仓储物流设备智能化。如智能货架、自动化立体仓库、智能单元化存储设备等,可采用激光扫描、红外感应,以及智能终端RFID（射频识别技术）等物联网技术获取物料的各种属性信息,实时掌握物料在生产现场的流动情况。同时,采用接口方式,将智能仓储设备与ERP、WMS等系统进行集成,实现仓库与生产现场物流、信息流的实时同步；生产现场的物料需求可以由系统下发指令至各类智能仓储设备,实现物料的自动出库、转运等,使出入库、货位等相关信息透明化。

三是检测设备智能化。采用机器视觉、AR/VR等智能技术,利用DPS、PDA及电子标签等智能拣选系统构建工厂级物流拣选体系,通过对产品或物体进行检测和识别,实现目标捕捉、物体抓取、人脸识别、产品或材料缺失检测,以及精密测量等快速、高效作业,并将检测结果自动上传系统数据库,由系统自动生成检测报告、自动判定检测结果,最终实现生产过程的智能化检测。

四是包装设备智能化。通过包装设备智能化改造,实现小型缆或者光纤等成品物料的自动化包装功能,并在包装盒和盘具上自动打印粘贴标签,以便数据识别和信息追踪。

五是上下料设备智能化。结合加工集成技术,实现上料、装卡、下料完全自动化,减少人工操作,提高产品质量。[5]

（2）轮胎工厂生产设备主要包括炼胶、压延、出型、裁断、成型、硫化、检测、仓储物流、后整理及包装设备等,通过对生产设备的电气控制系统进行改造,可以实现生产设备联网通信及数据采集,构建以物联网技术为核心的轮胎工业互联网平台,目前浙大中控、青岛软控等厂商已有成熟的技术解决方案并经国内多家轮胎工厂实践验证。轮胎工厂的智能化改造难点不在于技术,而在于信息技术与管理业务、生产流程的有机融合。限于篇幅及时间关系,本文不作详细阐述。

3.3.2 生产数字化

生产数字化的侧重点在于将先进的智能化技术应用于整个生产过程,并对整个生产流程进行监控、数据采集,便于进行数据分析,从而形成高度灵活、个性化、数字化的生产链。MES是一套面向生产企业车间执行层的信息化管理、数字化运营系统,其运作模式是通过将生产计划下发到对应的生产工序及各生产机台组织生产,实现从原材料入库到成品出库全生产过程的智能化生产管理。MES是一个承上启下的系统,上接ERP系统,下连工业互联网平台,要打造数字化工厂实现智能制造,实施MES系统必不可少。MES系统没有完全统一、规范的技术和功能标准,不同的行业有不同的MES系统,同一行业不同企业实施的MES也可能存在不同的功能侧重点。从目前的情况来看,基于SaaS的MES系统基本只能满足工厂最基本的通用性需求,无法支持线缆、轮胎等行业特有的个性化需求。但一套成熟、先进的MES系统必须具备如下三个功能：一是对整个工厂制造过程的优化,而不是单一地解决某个环节的生产瓶颈；二是具备实时收集生产过程数据的功能,并根据管理需求作出相应的分析、预测和处理；三是需要与上端的计划层及下端的控制层进行数据信息的互联互通,通过利用制造过程的连续信息流来实现系统集成化和管控一体化。从常规来看,MES系统应具备制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、生产过程控制、排班管理、设备管理、工具工装管理、能源管控、采购管理、库存管理、成本管理、质量管理、项目看板管理、任务中心及数据集成分解等管理功能模块,为企业提供一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理数字化平台。[6]

（1）线缆行业的MES厂商较多,比较典型的有江苏新技、成都昕创智能、深圳科创致远等。线缆行业MES系统一般都是以销售订单、市场预测为驱动,以生产管理为主线,实现贯穿企业生产经营全过程的信息化。企业可以根据自身的业务场景从MES系统丰富的功能模块中按需配置,并实现如下功能：一是为工厂提供全面的线缆产品模型数据的管理,实现企业的排产、供料计划的自动计算,节省人工成本,提高管理效率。二是实现线缆行业优化物流控制,使供应链和需求链平滑衔接,实现经济采购、零库存和快速销售。三是实现对线缆制造过程高效、精益、协同信息化的管理：通过数据采集、动态调度、线缆定长控制、产品质量优化控制、物料供应、质量分析（SPC）等,实现“按需生产、定长制造”的核心管理目标。四是通过成本核算平台对复杂的BOM和工艺路线进行自动的卷积计算,实现标准成本控制。五是具有灵活的数据追溯能力,便于理清业务数据的来龙去脉。六是可结合报表中心配置决策支持系统,为企业管理者管理决策提供及时、全面、准确的依据。

（2）轮胎行业主流的MES厂商有青岛软控、上海蓝鸟、浙大控制学院等。一般来说,轮胎行业MES系统要求具有如下功能：一是通过柔性化、精益化生产,实现数据实时动态化,建立全程数据追溯系统,保证生产数据可靠、完整,并可以实时监控。二是探索用沉淀积累的业务数据来进行预测性生产及预测性维护,利用实时数据预测排产及采购。三是实时的数据反馈和预警,让工厂管理者对生产过程悉数掌控,带来安心的用户体验。四是可实现设备参数采集和工艺参数下发,通过生产过程防错管控、自动计算设备开动率,有效进行生产计划和生产调度管理。五是可制作生产、质量、设备、效率等可视化看板,对制造现场情况一目了然。六是具备能源管理监测功能,主要生产设备实现数据自动采集,设备能源消耗实现实时监控与分析。七是提供完整详尽的产品溯源信息和满足工厂个性化需求的生产数据分析。

3.3.3 管理数字化

管理数字化的过程是信息和数据的集成,其核心要素是业务平台的建设和数据的深度挖掘,通过数字化系统把生产企业的研发、设计、采购、制造、质量、销售、财务、仓储及物流等各个环节集成起来,实现信息和资源集成共享,同时利用现代信息技术手段来挖掘潜在客户,有效地支撑企业的决策系统,达到提高生产效率、提升质量水平、降低产品库存、快速满足市场需求的目的,提升企业参与市场竞争的核心能力。管理数字化主要围绕主数据标准化建设、管理业务数字化建设及专业应用数字化建设三部分进行。[7]

（1）主数据标准化建设。主数据是指具有高业务价值的、可以在企业内跨越各个业务部门被重复使用的数据,是单一、准确、权威的数据来源。集团已在2019年牵头制定了物料、供应商、客户、组织架构、银行、会计科目、仓库等主数据标准,线缆、轮胎等生产企业可在集团主数据标准规范的框架下,结合自身的业务特点、个性化需求等实际情况,由所在一级成员公司牵头制定本企业的主数据标准。主数据覆盖的范围可以进一步扩大,目录可以进一步细分。如物料主数据,集团只管控到三级目录,三级以下目录的主数据分类可由生产企业自行细化。[8]

（2）管理业务数字化建设。生产企业可以根据自身的实际情况,按照“管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单信息化”的主线,通过实施ERP、CRM、SRM、APS、WMS、eHR、OA等管理数字化系统,对企业的业务、财务、客户关系、供应链、生产排程、仓储物流、人力资源、行政办公等业务实行全流程数字化管理,为企业生产经营管理提供信息保障。集团数字化转型企业架构对成员公司下属生产企业的前端业务系统（包含ERP、CRM、SRM、WMS）明确由各生产企业自行负责规划、建设,财务、eHR、OA等后端管理系统则必须使用集团统建的SAP FICO、HR及OA系统,且必须实现业财一体化。线缆、轮胎等生产企业可在集团数字化转型企业架构下选择适合自身的数字化业务系统解决方案。原则上,流通板块一级成员公司内部（含下属子公司）只能使用一个品牌厂商的业务系统,因下属二、三级子公司业务属性差别较大的流通或实业板块企业,最多不得使用超过3个厂商品牌的业务系统,且必须通过搭建一级成员公司本级业务中台或数据中台的方式,实现与集团主数据平台、数据中台之间的互联互通。为减少异构系统过多带来的系统不稳定因素,按照集团确定的“1+3”框架要求,成员公司财务系统原则上只能使用集团统建的SAP FICO进行财务核算,特殊情况可以在微软、金蝶或用友3家范围内选择,目前已在使用的非“1+3”框架要求范围内财务系统应在规定时间内逐渐完成迁移。

（3）专业应用数字化建设。生产企业的专业应用数字化建设主要包括PLM、安全生产、质量管理、能源管控、设备智能点巡检管理等。其中,PLM是生产制造企业的核心,可实现对产品从创建、使用到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理,具有可定制化的解决方案、高效多层次协同应用、多周期产品数据管理、知识共享与重用管理、数字化仿真应用等功能。线缆、轮胎行业无不依赖PLM来进行配方设计、结构设计、工艺设计,并生成BOM清单,通过与ERP、SCM、MES等进行系统接口集成,打破信息孤岛、实现互联互通,为成本核算、物料需求计划、采购计划、生产计划、生产制造执行等管理业务提供BOM数据支撑。生产企业的安全生产管理数字化也尤为重要,集团可牵头通过建设基于物联网、移动互联等技术搭建的安全管理数字化系统,并覆盖至所有生产企业,针对企业安全管理及现场作业活动的标准流程和特点开发完成的在线式、移动化、智慧化管理手段,用于识别作业活动中的风险,制订针对性的措施,并对企业安全生产全流程进行全方位管控,有效提升生产企业的安全管理水平。

3.3.4 运营平台化

运营平台化要依赖产业互联网的建设才能落地实现。产业互联网是利用新一代信息技术,发挥互联网平台在生产要素和资源配置中的集成、优化及引领作用,推动传统生产企业利用信息技术进行网络化、智能化升级并深度融合,实现各垂直产业链和内部价值链的重塑和再造,形成以现代互联网平台为核心的产业生态,最终实现生产企业的平台化运营。产业互联网的最大优势是将生产企业上下游合作伙伴、企业内部管控与生产制造的各个参与方集聚在同一个产业生态体系中,使得流程更加顺畅、管理更加高效、生产更加快捷、服务更加协同。对于生产企业而言,可以结合自身实际情况选择从如下几个方面搭建产业互联网平台,实现生产企业网络化协同、智能化生产、个性化定制。[9]

（1）制造研发再造模式。通过采用信息技术搭建互联网平台,打通技术研发与消费终端之间的信息沟通渠道,推动生产企业对传统研发模式的创新升级,实现客户参与研发、全员参与研发,构建目标化研发、精准化营销、定制化生产的新型模式,在满足市场需求的同时,还能有效防止生产过剩。

（2）生产再造模式。通过采用信息技术搭建互联网平台,推动生产企业进行智能化改造,实现传统生产模式向现代智能制造模式的转型升级,将传统生产模式下的大规模、标准化生产向现代智能制造模式的大规模、柔性定制转变成为可能,提升生产企业的产品交付能力。

（3）制造组织再造模式。通过采用信息技术搭建互联网平台,对生产企业内部制造组织进行流程再造与资源优化,推动组织架构的快捷化、扁平化,缩短市场、生产、管理及运营等信息的流转流程,提升生产企业内部制造组织对外界信息、市场需求等敏锐、快速的响应能力。

目前成员公司提出的“机电在线平台”“卡车司机C2M电商平台”,都是属于产业互联网平台范畴。“机电在线平台”已经开始1.0版本的建设,“卡车司机C2M电商平台”也已经确定发展思路、商业模式和推进计划。但是产业互联网平台目前没有完全成熟可借鉴的模式,需要在后续的数字化转型工作推进中进一步研究、探索。

3.3.5 决策数据化

在设备智能化、生产数字化、管理数字化及平台化运营的过程中,产生的大量生产制造数据、经营管理数据及市场行情数据,统称为工业大数据。企业结合生产经营管理的具体应用场景,对这些工业大数据进行建模和分析,对这些数据的价值进行深度挖掘进行决策分析,可优化企业生产、服务和商业模式,为工厂数字化转型提供重要驱动力。目前,世界各国都对工业大数据的分析应用高度重视,其中德国“工业4.0”战略信息互联技术重点研究大数据分析和工业数据交换,欧盟“数字化欧洲工业计划”也在积极推进打造数字创新中心,以提升工业大数据在工厂数字化转型中的决策分析、支持应用能力。

企业对数据的分析与运用能力的高低,将直接影响到企业的生存状态和竞争能力,而工厂数字化转型将机器设备与数字化解决方案互联,进一步优化资源和放大资源利用的价值。AI、大数据分析等数字技术已被生产企业视为生产智能优化、管理智能决策的重要工具。但工业大数据由传感器、物联网设备、生产经营业务数据、市场行情数据,以及外部互联网数据组成,数据量级巨大、标准不一致,来源分散又具有结构化、半结构化、非结构化等多种数据格式,很难得到有效利用。因此,需要推进数据治理,进行数据中台建设,具体可按如下步骤进行推进。

（1）开展数据清洗。将产生各类工业数据、生产数据、业务数据及外部数据的异构系统主数据进行清洗和去重,留下有效的主数据信息。

（2）存量数据抽取归集。通过搭建数据中台,将产生各类工业数据、生产数据、业务数据以及外部数据的异构系统存量业务数据进行抽取、转换、归集到数据中台,形成数据池/数据湖,沉淀具有价值的数据资产。

（3）设计异构系统集成接口。设计异构系统之间数据交互的ESB数据总线及API接口,消除信息孤岛,实现异构系统之间的互联互通,以及增量主数据、业务数据的实时同步。

（4）数据分析应用及决策支持。集团将搭建“物产翼”1.0技术赋能平台,线缆、轮胎等生产企业可结合自身的应用场景及对新一代信息技术的应用需求,借助“物产翼”1.0平台搭建数据模型,运用大数据、人工智能、机器视觉等算法和分析技术,实现数据可视化大屏、分析应用及决策支持,特别是要挖掘运用大数据的预测功能。通过模型和算法的逐步更新迭代,实现数据应用从传统BI升级到大数据分析,从决策数据化升级到数据驱动产生生态创新的转型,为生产企业高质量发展赋能。

3.3.6 产品/服务转型创新

数字化转型是信息技术与商业模式的深度融合,其最终结果是为了实现产品/服务的转型创新、数字化升级和商业模式变革,提升企业的综合竞争能力。在产品/服务本身的数字化创新方面,通过数字化转型,可推动企业的战略性变革,对传统的产品/服务进行升级换代,推动商业模式或服务模式的转型升级。在产品附加值提升创新方面,可推动企业在原有产品/服务的基础上,针对细分领域进行创新研究,提升企业在细分领域的差异化竞争能力。

4 集团实业板块工厂数字化转型的对策与建议

（1）成功的数字化转型并非数字技术的简单购买和应用,而是要与企业的战略定位、管理思维、组织结构等多方面有机结合。工厂数字化转型是一个庞大且复杂的工作,需要从战略层面高度关注和重视,从顶层设计开始来逐步推进。因此建议由一把手牵头,寻求第三方专业咨询机构有针对性地对工厂数字化转型进行轻咨询,有针对性地走出去调研转型取得阶段性成果的生产企业,借助外部的智库支持及经验借鉴推进数字化转型整体规划,为工厂数字化转型定好目标、选好路径、绘好蓝图。[10]

（2）工厂数字化转型一定要摸清行业普遍存在的痛点、生产企业当前存在的难点,有针对性地提出解决方案,统一规划、分步实施,明确项目责任主体、进度计划及里程碑目标,试点先行、以点带面、逐步推广,才能实现智能制造“人无我有、人有我优、人优我精”,才能领跑这个行业。数字化转型切忌玩概念、赶时髦、搭花架子,要详细测算每个数字化投资/技改项目的投资回报率和可行性,不能为了转型而转型,不能为了数字化而数字化。

（3）工厂数字化转型要有相应的组织机构与人才队伍保障,应设立专门的数字科技部门,培养一支既懂业务又懂技术的数字化专业人才队伍,满足数字化建设敏捷开发、快速迭代的需要。组建起一支由高层、中层及车间工人组成的支持者队伍,共同推进工厂数字化转型落地。条件成熟的一级成员公司,建议配备领导班子副职级别的数字化总监,协助一把手指导、督促、协调下属生产企业推进工厂数字化转型。

（4）对于新建工厂项目,工厂数字化建设要与基本建设“三同时”,即同时设计、同时施工、同时投入使用。对于新购设备,要事先明确工业控制系统的技术参数要求,避免后期需要进行智能化改造才能接入工业互联网。特别是对于通信管线的布置,要与强电暖通动力等设计同步考虑,避免后期因管线“打架”而对生产设备数据I/O造成电磁干扰。虽然目前5G及IPV6技术的性能指标总体较好,但生产现场工况复杂,某些特定的数据I/O还是有线网络更为稳定、可靠。

（5）重视数字科技领域创新能力及创新成果的总结、提炼与申报,落实专人加强对国家、省、市、区县等各级政府发改、科技、经信部门的对接沟通与政策研究,积极申报重点研发计划项目、科技成果登记、科技进步奖,以及制造业与互联网融合发展示范/试点企业、工业互联网平台、企业上云等相关的政策性奖励资助,在获得资金支持的同时,还能提升生产企业乃至集团的科技含量及社会影响力。

（6）重视工业数据的安全。工业数据涵盖设备、产品、运营、用户等多个方面,在采集、存储和应用过程中一旦出现漏洞或者是信息泄露,会给企业和员工带来严重的安全隐患。工业数据如果被篡改,很有可能导致生产过程发生混乱,造成关键生产设备的指令失控和物流的紊乱,严重的甚至会威胁城市安全、人身安全、关键基础设施安全乃至国家安全。[11]

（7）加强对物联网、工业互联网、人工智能等数字技术在生产企业的应用研究,推进数字技术与生产经营管理业务的深度融合,打破信息孤岛和业务瓶颈,消除数据烟囱和管理壁垒,推进业务“线上化”。同时,还要重视对数据资产的梳理、分类、采集、存储、沉淀和应用,提升数据资产价值和数据分析应用能力,为企业战略、生产、产品及市场等提供支撑。[12]

5 结束语

在数字经济时代,随着新一代信息技术的不断发展,对于生产企业来说正面临着行业重新洗牌,传统生产企业已经不能跟上时代发展的步伐,推进工厂数字化转型是大势所趋。积极推进新一代信息技术和制造业深度融合,大力发展先进制造和智能制造,将是世界各国普遍采取的重要举措。未来,国家及省市各级政府可通过制定一系列智能发展计划和专项智能技术的发展规划战略,加强核心领域“高精尖”人才的培养,加大智能制造核心技术研发的攻关力度,聚焦推进工厂数字化转型,对于提高质量效益、转变生产方式、提升生产企业综合竞争能力,形成企业在新常态下创新驱动发展的新动能、新引擎、新模式等,均具有十分重要的意义。[13]