工业4.0背景下我国工程机械行业数字化转型思考

罗莉

摘  要：工程机械行业是我国制造业的支柱性产业。近年来，我国工程机械行业发展迅速，行业规模跃居世界前列，但成本居高不下、产能过剩、库存较高等大而不强的问题一直存在。文章结合工程机械行业的特点及实践，着重分析了该行业数字化转型中遇到的一些问题，并探讨了该行业数字化转型路径，希冀为我国工程机械行业数字化转型工作提供方向。

关键词：工业4.0;工程机械行业;数字化转型;问题与路径

中图分类号：F424.3     文献标识码：A    文章编号：2096-3769（2022）01-006-06

2017年12月，中共中央总书记习近平在江苏徐州徐工集团考察时强调：“装备制造业是制造业的脊梁，要加大投入、加强研发、加快发展，努力占领世界制高点、掌控技术话语权，使我国成为现代装备制造业大国。”[1]近些年，我国工程机械行业发展迅速，在全球市场份额占比日益提升，从2020年度全球工程机械制造商50强排名来看，我国有9家企业上榜，设备销售总份额达17.7%，僅次于美国（24.6%）、日本（23.1%），位居第三位，但所占市场份额与美国、日本仍存在一定差距，后市场服务领域也相对落后。要持续提高我国工程机械行业竞争力，实现我国工程机械制造由制造大国到制造强国的转变，就要充分利用工业4.0的契机，在智能产品、智能制造、智能服务、智能管理等方面发力，而数字化转型是智能化的奠基石。而且2020年3月，中央决策层强调要加快推进5G网络、大数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设进度，在“新基建”的驱动下，我国工程机械行业亟需围绕以客户为中心，以4.0智能产品为载体，从传统的产品价格竞争转变为数字化服务水平的竞争。

一、工业4.0及数字化转型概念

1.工业4.0概念

工业4.0又称第四次工业革命，是人类文明史上继蒸汽技术革命、电气技术革命、信息技术革命之后科技领域里的又一场重大变革。虽然前三次工业革命已使整个社会发生了翻天覆地的变化，人们各方面的需要已得到极大满足，但随着CPS（Cyber-Physical Systems，信息物理系统）、物联网等新技术层出不尽、市场竞争日益激烈，第四次工业革命浪潮开始兴起。

“工业4.0”概念最早于2011年在德国举行的汉诺威工业博览会上提出。之后，德国政府为了提高德国工业在新一轮工业革命中的竞争力，投资2亿欧元，将工业4.0战略纳入国家级高科技战略计划进行研究。2013年4月，在汉诺威工业博览会上，德国正式发布《把握德国制造业的未来——实施“工业4.0”战略的建议》的研究报告，工业4.0概念正式提出。“工业 4.0”概念是指制造企业运用物联网技术，将机器等生产设施接入互联网，构建网络化的物理设备系统，加快生产制造中实时数据信息的感知、传送和分析，进而使各生产设备能够自动交换信息、触发动作和实施控制，最终实现加快生产资源的优化配置、提高企业生产效能、增加企业利润的目的。[2]智能工厂、智能生产、智能物流、智能服务成为工业4.0项目的核心特征。工业4.0将利用现代新技术彻底改变传统的商业模式，将销售、制造、供应等上下游的数据信息无缝对接，实现数据化、智能化，最终快速、有效满足个性化的、多变的市场需求，提升企业核心竞争力。

2.数字化转型概念

按照2011年美国麻省理工斯隆管理学院和凯捷咨询联合发布的研究报告，数字化转型（Digital Transformation， DT）是指使用数字化技术从根本上提高企业的绩效。[3]数字化需要思维升维，集中在三个方面：一是应用数字技术将物理世界投射到数字世界;二是将大量活动在数字世界进行，然后返回物理世界中;三是以数据为一切的基础，实现一切业务数据化，一切数据业务化。[4]但数字化转型不仅仅是将业务由线下搬至线上，实现信息化或无纸化，而是要将数字化技术融入产品、服务及流程中，利用现代技术和通信手段，在客户体验、运营流程、合作伙伴协调及业务模型方面，通过对商业模型、业务流程、工作等的重新定义，实现新的创新和价值创造。企业要成功地实现数字化转型，不仅要关注企业内部，还应关注企业上游及下游，聚集客户、生产、供应商、物流等的合力，实现企业生产效率的提升、价值的创造。在这一点上，与工业4.0的价值取向也是完全一致的。数字化转型的重要动力来自工业4.0的推动，同样，工业4.0要实现智能化，数字化转型也是其重要的基础。

二、工业4.0背景下中国工程机械行业数字化转型的必要性

我国提出的《中国制造2025》，努力实现我国制造业强国的目标。工程机械是用于工程建设的机械设备的统称，是各行业建设设备的统称。工程机械包括的机械种类繁多，如挖掘机、压路机、起重机和混凝土搅拌机等，这些机械设备通常被应用于电力建设、路面铺设、矿山开采、港口物流和国防建设等重要的大型工程领域。[5]工程机械行业作为我国制造业的支柱产业之一，具有设备产品多样、生产过程离散、供应链复杂、周期性强等行业特征，面对的挑战比其他行业更艰巨，竞争也更激烈，企业要求得生存，只有对产品、制造、管理、服务等方面进行数字化转型，才有可能找准新的增长点及突破口，重获竞争优势。

首先，从生产要素方面来看，工程机械行业在制造业中属于劳动密集、资本密集、技术密集行业，随着劳动力成本的不断上升、原材料成本日渐上涨、智能化水平要求提升，工程机械企业比其他行业需要更多的财力投入，传统的价格、成本优势不再明显。而且，2012年开始工程机械行业市场开始步入低谷时期，市场需求量断崖式下降导致该行业重新洗牌，很多小企业没能挺过寒冬。这迫使更多的企业领导者意识到加速企业智能化、数字化转型的迫切性。例如，大型工程机械制造商中联重科自2016年初开始整合工程机械业务板块，搭建工程机械各产品线统一的业务操作平台、大数据平台等，并着手打造塔机智能工厂，以达到整合资源、提升效率、提高企业经济性指标的目的。

其次，从企业管理层面来看，原有的管理方式经验化、随意化、人工化，这也导致企业管理成本过高。工程机械行业产品需求制约因素较多，如工地进场时间、季节因素、产品本身的生命周期、国家地区政策等，仅靠一线销售人员的反馈及管理人员的经验预测，很难科学、准确平衡供需关系，同时，工程机械产品不同于一般商品，其价值较高，少则数万元，多则上千万，且大部分都是信用销售，传统的大批量按库存生产的方式很容易导致淡季产能过剩，旺季供不应求，生产与销售脱节严重，库存成本及风险很高。而且，虽然有的企业及有的产品已运用以信息化为支撑的SAP、CRM或其他线上订单平台，但系统只是被动记录信息，相关的运营数据仍需经过人工整理加工后才能获取，不能通过大数据系统主动生成经营所需要的数据及挖掘客户潜在需求。工业4.0的一个重要主题就是智能化生产，如果能通过系统及大数据平台打通市场需求、原材料供应、通用部件匹配、产品库存、市场销售多个环节的数据，通过数据平台智能分析、智能下料生产，必能够降低库存率、提高周转率，使企业的资源达到更优配置，也能加快市场响应速度。

第三，从客户方面来看，客户个性化需求及智能化需求日趋强烈。一方面，由于施工环境的复杂性，非标准的定制化订单增多，对订单的交付周期也要求缩短，按照原有的库存生产已完全满足不了客户的需求且会造成库存积压。另一方面，随着物联网等新技术的出现，客户越来越希望能够对设备进行智能化、便捷式的管理。客户对设备安全报警、智能或无人操作、所有设备运行状态、厂家主动服务等关注度提高，要求能通过手机端随时对自己设备进行掌控。特别是租赁商客户，拥有不同厂家数量众多的设备，此要求更为迫切。

三、工业4.0背景下中国工程机械行业数字化转型的挑战

我国工程机械行业的数字化转型是一项庞大且复杂的工作，虽然有些头部企业以工业4.0产品为载体开启了数字化转型的实践且取得了一定成效，诸如中联重科、徐工机械、三一重工等，都在数字化转型之路上探索。但由于全球范围内基本无先例可循，摸着石头过河，难度很大，中小企业数字化转型过程更加缓慢。企业要成功实现数字化转型，就要深入分析企业在数字化转型过程中所面临的挑战。

1.缺乏对转型的深入认知

从企业领导者方面来说，有些企业领导者风险意识不够、缺乏战略思维，对数字化转型缺乏深入认知，不能及时从上到下推动企业进行数字化变革。数字经济属于前沿交叉学科，需要较高的理论基础，有些企业家可能对工业4.0、数字化转型等概念的内涵理解并不透彻，认为数字化转型与自身无关。而且数字化转型在信息化、工厂等方面都需做重大投资，这不是每个企业都能承受的，数字化转型还将使企业组织结构、人员配置等方面发生重大变化，这使部分企业家对数字化转型的效果信心不足，主动转型积极性不高。从企业员工方面来说，员工配合企业数字化转型的意愿不高。部分员工根深蒂固于传统的日常工作流程中，以至于需要改进流程并采用新技术时，他们甚至会抵触。[6]

2.数字化人才短缺

数字化人才主要包括数字化领导者、数字化应用人才、数字化专业人才。数字化领导者主要是指企业的高管团队，也是数字化转型的顶层设计者，有些领导者缺乏数字化思维，不能敏锐感受到外部环境的變化，不能为企业提出合适的数字化转型愿景。数字化应用人才是诸如营销、财务、生产等部门的业务负责人，在数字化转型中注重数字化技术与业务模式融合，为企业创造新的价值。数字化转型涉及到企业全价值链，需要打通生产、销售、财务等各个业务环节，有些业务负责人缺乏全局观念，容易从本部门利益出发开展数字化转型工作，而且也缺乏云计算、大数据、人工智能等新技术的知识储备和应用经验，很难将新技术与业务进行融合，达到创造新价值的目的。数字化专业人才是具备数字化专业能力的人才，如业务架构师、软硬件工程师、大数据专家等。数字化专业人才不仅要有专业才能，而且对业务也要有一定的了解，工程机械行业每个企业业务运营模式不一致、产品特点差异性大，不易掌握，因而工程机械行业的数字化专业人才也是十分紧缺的。

3.产品核心技术及信息化技术基础薄弱

一方面，产品的智能化、数字化离不开产品核心技术的支撑，但我国工程机械行业起步晚，自主创新能力薄弱、关键核心技术难以突破。工程机械产品主要由动力系统、液压、电控、传动系统、机械部件组成，液压和电控系统是最难突破的地方，这些核心技术均掌握在技术发达的美国、德国等先进国家，我国工程机械高端产品核心部件基本是依赖进口，然后进行装配，成本较高。另一方面，信息化软件系统技术建设方面不够深入，工程机械行业每种产品特性不一样，对于泵车、起重机、挖掘机等整机产品，业务与软件系统的融合相对容易，但对于塔式起重机、升降机等散件组装产品，业务与信息化软件系统融合困难，虽然做到了业务系统化，但常用的ERP、CRM、MRP等SAP软件系统功能开发并不完善，数据的提取、分析、预测较困难，离数字化转型的要求有差距。

4.传统业务流程的制约

虽然我国工程机械行业信息化已达到一定水平，基本实现了业务线上化，但线下操作的情况仍存在。由于工程机械设备需求受制于工地施工情况，交付时间难确定，对于紧急需求，企业为不丢失订单倾向于灵活处理，会跳过线上流程，先交付，后补齐相应的手续及流程;其次，经过行业低迷期的洗牌，我国工程机械行业集中度进一步提升，业务量增大，部分企业员工对基础数据的录入及操作存在不规范行为，录入不准确或不及时等;第三，工厂自动化程度有限，很多重复、耗时的生产任务人工完成，这会占用大量工时从而导致高成本。不同而且数据孤岛现象严重，产销存等数据由部门掌握，共享程度不够，习惯于经人工EXCEL整合分析数据。数字化转型工作要求所有环节都要以数字方式连接，对企业经营、业务、生产、服务等各环节的系统操作都有严格要求，对基础数据规范性、共享性要求也更高，实际业务操作中存在的这些问题势必影响数字化转型工作。

四、工业4.0背景下我国工程机械行业数字化转型的路径思考

1.坚持政府引导与企业主导有机结合，加大数字化转型宣传

企业数字化转型工作是“一把手”工程，需要从顶层设计开始来逐步推进。随着我国工程机械行业集中度的提升，企业内外部因素更加复杂，要从上至下持续推进企业数字化转型工作，企业领导者必须加强学习，正确认识数字化转型工作，并确立转型的愿景与蓝图。同样，企业数字化转型工作的落地要依靠企业员工的积极配合。因而增强企业领导者及员工的数字化转型知识是将数字技术整合到工程机械行业中的重要组成部分。一方面，政府部门应积极发挥引导作用，通过会议、论坛、讲座等形式，分享转型成功企业的经验并对数字化转型知识做相应培训，宣传企业数字化转型的迫切性及其重要意义，不断提升企业领导者数字化转型的意识及能力。同时，加大对企业的扶持力度，消除中小企业数字化转型的后顾之忧。另一方面，数字化转型中，企业应发挥主力军作用，通过透明有效的沟通，分层分级对企业管理者及普通员工开展数字化转型知识的宣传与培训、减少耗时流程减轻员工压力，并建立相应的激励机制，使员工自觉树立拥抱信息化、数字化的意识，使数字化转型工作真正落地。

2.坚持引进与校企共育相结合，加强数字化人才培养及能力建设

企业竞争归根到底是人才比拼，企业数字化转型不是简单的信息技术应用，而是需要为企业打造一支能够适应数字时代业务发展的战略军，企业只有拥有了一批具备先进数字理念、数字技能、数字业务能力的人才，企业数字化转型才有源源不断的动能。[7]工程机械行业产业链比其他行业更为复杂，涵盖机型设计、原材料采购、零部件制造、系统总成、涂装、整机装配、产品销售（租赁）、物流、服务支持等，而且在工业4.0的驱动下，要成功实现两化融合、数据与业务融合，需要更多跨界的数字化复合型人才。首先，在跨界、交叉学科人才培养方面，国外有着明显的优势，国家可以出台相应的政策吸纳海外优秀的数字化复合型人才回国，同时鼓励高校自主培养数字化复合型人才，打造数字化转型人才高地，保障数字化专业人才、数字化应用人才的供给;其次，通过校企合作，共同培育符合行业、企业发展所需的数字化技能型人才。在工业4.0背景下，产品智能化已成为工程机械行业的必然趋势。传统的低技能、程序性的工作終将被替代，作为为企业输送人才的高校或职业院校，应转变人才培养目标及理念，强化数字技术与专业设置的融合，培养数字化技能人才。

3.提升自主创新能力，构建端对端的数字化服务体系

通过技术赋能，加速企业从“设备生产商”向“数字化制造服务型企业”转型。所谓制造服务型企业是以4.0智能产品为载体，自主创新研发关键技术，聚焦关键零部件研发，通过物联网、大数据、移动互联网，深度融合传感、互联等技术，联接设备、企业与客户，构建端对端的数字化服务体系，以更智能的方式创造智能产品、提供智能服务，为客户创造一种全新的体验。数字化服务体系主要涵盖如下几个方面：

一是数字化的智能产品终端。数字化的智能产品能帮助客户提高设备管理水平，通过在产品上安装传感器、控制器及配置智能遥控系统等，采集设备数据、监控设备运行情况，并实时地把所有终端设备的运行数据通过5G移动通信网络上传到数字化平台进行分析处理，使客户能更深入地控制现场、降低成本、增强安全性。而且一个客户可能拥有不同厂家的多种设备，基于物联网终端，应加快相关端对端移动APP的研发，使客户通过手机端或电脑端就可以掌控所有设备。

二是数字化的服务平台。数字化服务平台根据智能终端采集到的数据，不仅能了解需要服务的设备是如何运行的、在什么地方运行，还能对设备故障进行智能化预测、诊断及分析，以便让最近距离的服务车辆和工程师以最快速度赶到现场，改变过去“等服务上门”的业务模式，为客户提供更多有价值的服务。同时，通过数字化服务平台也可深挖设备地区使用情况，如开工率、开工时长等，从而推断区域市场需求情况，为企业生产、销售提供决策依据。

4.深化软件平台建设，夯实数据基础，打造数字化业务经营系统

我国工程机械行业数字化转型过程中，技术是根，产品是本，业务是核心，只有采用精细化的管理方式，打造一个将企业整个价值链上的各个业务要素和业务单元进行快速连接和精准管理的数字化业务经营系统，实时地对整个价值链进行监控和管理，才能科学决策。数字化业务经营系统主要包含如下层面内容：

第一个层面是深化软件平台建设，优化业务流程，提升管理效率。Siemens PLM Software 工业机械与重型设备行业全球高级总监 Rahul Garg 曾说过：“就机械制造而言，工业软件是改进产品和创新服务的利器，可能60%的价值都由软件赋予。”[8]业务的重构离不开软件平台，作为传统制造型企业的工程机械行业虽然有SAP的运用，但对于SAP的CRM、ERP、MRP等功能模块还缺乏深入开发，尤其是对于诸如塔式起重机、升降机等散件组装的工程机械产品，零部件众多，无整机概念，业务与软件系统的融合相对困难。在企业数字化转型进程中，应充分发挥SAP软件系统的功能，颠覆传统的业务模式，创新优化业务流程，提升管理效率。例如企业也可通过SAP 的高级排产与优化APO（Advanced Planning & Optimization）系统来完成周、月生产排序管理，指导工厂以最优的方式进行生产，降低库存，满足客户个性化、定制化的需求。

第二个层面是打造智能工厂，实现智能生产，提升生产效率。工业4.0的主题不仅要有智能产品，而且要打造智能工厂，工程机械企业应高标准、高起点、高效率建设智能工厂，通过引进机器人、传感器、数控加工中心、MES控制系统等，结合CRM、ERP、MRP等软件系统，实现智能化、自动化、柔性化生产，提升生产制造能力，加快产品更新和响应时间。我国有些工程机械龙头企业在这方面已进行了有益探索与实践，如中联重科的塔机智能工厂、三一重工的18号数字化工厂等。

第三个层面是夯实数据基础，深入整合公司业务流、信息流、资金流、物流等数据，利用大数据平台，全面打通数据。数据是企业生存的命脉，也是企业数字化转型的关键因素。通过连接供应商的部件、制造成品的成品、销售订单确定需求、销售订单潜在需求等数据，从管理的视角进行数字化映射，从而确保对每个最小单元进行有效的管理，使得企业的盈利能力不会因为外部市场环境的变化而波动。[9]例如，依托大数据平台，实现客户端订单需求与工厂端生产交付情况的直接对接，工厂无需经过营销部门，可以快速匹配市场需求与库存情况，降低库存，对于长周期的物资，工厂可以提前采购，缩短交期，快速响应市场。同时，数据打通后，可以为企业经营层各类决策提供更为科学、可靠的参考与指导。

参考文献：

[1]新华社.习近平在江苏徐州考察强调紧扣新时代要求推动改革发展[EB/OL]. （2017-12-14） [2021-4-15] http：//www.gov.cn/xinwen/2017-12/14/content_5246749.htm.

[2]邵建，童恩，袁吉银，董方.“互联网+”提升制造业的数字化服务水平[J].江苏通信，2015（12）：19-21.

[3]彭俊松.工业4.0驱动下制造业数字化转型[M]. 机械工业出版社，2016：258.

[4]钱志新.钱教授课堂：数字化转型核心是跨界的复合型人才[EB/OL]. （2017-03-08）[2021-4-23].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1626702396128494687.

[5]张巍川.工程机械技术现状与智能化信息化趋势分析[J].计算机产品与流通2020（3）：125-126.

[6]Saeed Albukhitan. Developing Digital Transformation Strategy for Manufacturing[J]. Procedia Computer Science，2020（4）：664-671.

[7]陸峰.企业数字化转型的的八个关键点[N].学习时报，2020-04-3.

[8]王淘淘.中国有潜力成为全球工程机械行业的领导者[N]. 机电商报，2018-07-2.

[9]彭俊松.卡特彼勒数字化转型案例及其对工业互联网的启示[J].今日工程机械，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

编辑 郑晶