装备制造业数字化转型的方向与路径

文 ｜ 刘九如

编者按：

2023装备制造业高质量发展大会暨全国工商联高端装备制造与仪器仪表委员会年会10月11～12日在浙江绍兴上虞举办。来自全国各地的500多名院士专家、行业领导和企业家相聚曹娥江畔，围绕装备制造业数字化转型、智能化、绿色化高质量发展等热点话题进行了深入研讨。

全国工商联副主席、中国科学院院士安立佳，浙江省人大常委会副主任暨军民、国务院发展研究中心原副主任刘世锦，中国工程院院士柴天佑，全国工商联副秘书长兼经济部部长林泽炎，绍兴市长施惠芳，工信部装备司原司长张相木，中国工程院制造中心主任屈贤明，北京交通大学教授王元丰，全国工商联高端装备制造与仪器仪表委员会轮值主席、卧龙控股集团有限公司董事长陈建成等在大会上发表致辞并做主题演讲。国家智能制造专家委委员、中国工信出版传媒集团编辑委员会副主任刘九如应邀参加大会，并在会上做了《装备制造业数字化转型的方向与路径》的主题演讲。下面刊发刘九如的演讲内容摘要（根据录音整理，未经本人审阅），供读者参考。

我最近连续3年参加清华大学经管学院与《哈佛商业评论》等联合举办的“数字化转型先锋榜”的评选推荐，有机会跟踪了近300家企业的数字化转型实践，走访调研了40多家企业，下面首先分享两个装备制造业数字化转型的案例。

一个是位于湖南长沙经开区的三一集团18号工厂的场景：等离子切割机正根据不同指令切割不同形状的钢板，切割完成后的钢板由机械手臂分拣、抓取到不同的分装框中，再由自动运输机器人运送到指定位置；加入视觉识别模块的智能焊接机器人有条不紊地进行焊接；多台自动引导运输车满载物料不间断地运输……。一台泵车有2200个零件，生产完成要经过196道工序。在18号工厂，每台泵车从原材料开始就有一张专属“身份证”，由“工厂大脑”全程智能调度，实现‘一张钢板进、一台泵车出’的智能制造全过程。2毫米至120毫米厚的钢制板材经过无人化下料、智能化分拣、自动化组焊、无人化机加、智能化涂装等工艺，45分钟就能组装好一辆重达46吨的泵车。过去一个工厂有2600多名操作工，现在不到500人。这就是三一集团通过数字化转型构建的全数字工厂。18号工厂依托工业互联网操作系统为底座，进行全面数智化设计，工厂的9项工艺、32个典型场景实现“聪明作业”；与传统同类工厂比较，18号工厂产能提升123%，效率提升98%，整体自动化率升至76%，可生产263种机型。三一集团还通过深入挖掘、分析大数据，打造了业内著名的“挖掘机指数”；培育形成了“根云”工业互联网平台，已接入超过25万台设备，实时采集位置、油温、油位、压力、温度、工作时长等超过5000多个参数和一万多个运行参数，为45个国家和地区的企业提供服务，实现业务转型。

另一个案例是“数字江铜”：走进江西铜业在亚洲最大的露天铜矿德兴铜矿采区，可以看见一架无人机翱翔半空，只需要半小时左右的飞行数据采集，并能快速生成整个矿山的实景三维模型，放大后可以查看矿山每一处厘米级的细微变化……在江铜的贵溪冶炼厂电解铜车间，运输、质检、取样、称重、贴标、打包……自动叉车和机械臂各司其职，有序作业，以往12道互不衔接的工序，如今融为一体。电解铜智能生产流水线，让工厂更“聪明”。

江西铜业数字化转型聚焦智慧矿山建设，通过北斗定位、5G、工业互联网、无人驾驶、大数据、人工智能等数字技术与矿业关键环节深度融合，形成“一云三网”系统，即矿山私有云（数据中心）、管理网、控制网、监控网，涵盖露天矿山、井下矿山、铜冶炼、铅锌冶炼、铜加工（杆线）、工业园区、江铜云、数据治理等，构建起了智能采矿业务一体化管控的“数字江铜”平台。

转型重点方向

从典型案例和众多装备制造业企业的创新探索，我们可以描述出装备制造业数字化转型的重点方向，是要通过大数据、云计算、人工智能、物联网、数字孪生、区块链、5G、元宇宙等新一代信息技术实现以数据为核心的资源要素变革、以网络化为牵引的生产方式重构、以扁平化为方向的企业形态转型、以平台赋能为导向的业务模式创新，构建全感知、全联接、全场景、全智能的数字工厂，优化产品的研发生产和营销流程，对传统管理模式、业务模式、商业模式进行创新和重塑，实现业务转型。

展开来说，要把握好以下五大重点方向：

一是推动资源要素变革。资源要素变革是数字化转型的驱动引擎。每一次经济形态的重大变革，必然催生也必须依赖新的生产要素。劳动力和土地是农业经济时代新的生产要素，资本和技术是工业经济时代新的生产要素。进入数字经济时代，数据正逐渐成为驱动经济社会发展的关键生产要素和新引擎。要通过深度挖掘工业数据的潜在价值，不断提高数据流、物资流和资金流集成协同能力，充分发挥数据对传统生产要素的叠加、聚合和倍增效应，打造泛在连接、全局协同、智能决策的新型制造体系，可促进制造业全要素生产率和核心竞争力大幅提升，为装备制造业数字化转型提供重要动力。

二是促进IT与OT深度融合。新一代IT（Information Technology）技术与工厂自动化运营技术OT（Operation Technology ）深度融合，是制造业数字化转型的重要动力。IT技术是新一轮科技革命中研发投入最集中、创新最活跃、应用最广泛、辐射带动作用最大的技术创新领域，其具有高渗透性、高倍增性、高带动性和高创新性等特点。IT技术与OT技术的融合为传统制造业插上信息化的翅膀、注入数字化的基因，能够深刻改变产业结构、技术经济模式、生产制造方式和组织管理体系，加速推动装备制造业数字化转型。

三是实现生产方式重构。伴随着产品分工日益细化，产品复杂程度日趋提升，技术集成的广度和深度大幅拓展，依靠单个企业、单个部门难以也无法覆盖企业的创新和生产活动。当前，网络化协同的生产方式正成为制造业数字化转型的必然选择，每一次生产方式的重构都以生产效率的提升作为其始终不变的追寻目标。新一代信息技术引领生产方式由线性链式向协同并行转变，带动人、机、料、法、环等资源要素的泛在连接、汇聚整合和按需供给，其不仅通过资源的优化配置，带来诸如成本下降、产量提升、质量改进等生产效率的单点提升；更重要的是通过价值模型的重塑，极大拓展生产效率优化的范围，构建资源共享、业务协同、互利共赢的新型制造网络，实现生产效率的整体提升。

四是推动企业形态转变。企业形态转变为装备制造业数字化转型提供良好契机。企业形态是企业商业模式、经营管理模式、生产组织模式、服务模式等的具体承载与体现。随着生产力、生产关系的持续变化，企业形态不断进行着“平衡——发展——突变”的演化匹配。通过数字化转型，要促进企业形态朝着扁平化、柔性化、网状化和分权化的方向发展，通过跨企业业务流程体系构建、员工充分赋权以及绩效制度优化，可突破企业边界和规模，形成以激发人的创造性为导向的自组织和价值网络，从高度集中决策中心向分散的多中心组织转换，强化企业内部、企业之间以及企业与用户之间的资源整合和业务协同，从而最大程度满足用户需求，提高可持续发展能力。

五是实现业务模式创新。业务模式创新是装备制造业数字化转型的直接体现。传统企业业务模式优化，主要借助IT系统将已有业务从线下搬到线上，利用IT技术提升沟通效率、降低沟通成本。数字化转型背景下的企业业务模式创新，要通过新一代信息技术与业务的全方位、多层次深度融合，重塑企业业务架构和组织架构。特别是随着工业互联网平台的蓬勃发展，数字化管理、平台化设计、网络化协同、智能化制造、个性化定制、服务化延伸等一批基于平台的创新业务模式涌现，推动企业生产方式、组织模式和商业范式深刻变革，实现更大范围的资源配置、更高效率的协作分工；通过数字化转型，促使平台赋能的新型业务模式成为制造业创新发展的重要潮流和趋势。

转型基本路径

推动装备制造业数字化转型，数据是资源、网络是平台、算法算力是工具。加快制造业数字化转型，需要找准发力点，包括产业企业发展痛点、潜在价值点或优势点，基于数据驱动的洞察与决策、数字化运营与供应链管理、以客户体验为中心、推动产品与服务创新等，形成各自不同的重点和路径。以下五条路径值得把握和选择：

一是要构建全过程数字孪生。装备企业要依托工业互联网平台，采集和汇聚研发设计、生产制造、用户服务、经营管理等活动产生的业务数据，并开展数据云端存储、主数据管理、数据标准化、数据质

量管理、数据分级分类管控和安全维护等基础工作，在虚拟空间打造企业业务活动的数字孪生体，形成格式统一、可计算、可分析的业务数据链条。结合业务逻辑和工业知识机理开发数据模型，在研发、生产、经营、服务等业务活动中部署应用，构建企业级或行业级工业知识图谱，以数据为驱动提升企业科学管理、精准决策水平。

二是实现业务流程与生产资源的数字化管理。以虚拟化技术为基础，基于企业业务活动全过程数字孪生体实现数据与业务的综合集成，通过全过程场景的虚拟化实现IT与OT的真正融合。运用流程规划设计工具、流程监测管理工具、运营管理云化软件等软件工具，开展业务流程分层分级规划与设计，构建完善的业务流程体系，实时监控业务流程执行过程，评价分析流程执行绩效，确保业务流程更加高效运行。通过业务系统集成和云化改造，推动战略管理、市场营销、用户服务、供应链管理等业务上云，实现关键业务集成一体化运作。

制造企业基于工业互联网平台全面采集生产资源数据、解析相关协议，构建设备、制造单元、产线、车间和工厂的数据模型，开展生产资源全生命周期规范化管理。通过建设完善的生产资源数据模型库、知识机理库和运维策略库，开展设备运行状态监控、生产调度优化、故障预警处置、能耗安全管理等活动，监测、评价和优化设备的运行效率、能耗、环保、安全等绩效状况，并基于平台开展跨企业的产能共享和协同生产，提升生产管控和创新应用的经济效益和附加价值。

三是以智能制造为重点推动企业数字化转型。实现智能制造是企业层面加快数字化转型的主攻方向。通过“机器换人”、建立智能工厂和智能车间，全面提升传统制造方式自动化、网络化、智能化水平，并以此为基础催生个性化定制、智能化生产、网络化协同、服务型制造等新模式、新业态。

要充分应用物联网、云计算和自动化控制等技术，对机器设备和生产流程等进行优化更新，加快企业数字化技术改造，使企业从单机生产向网络化、连续化生产转变，显著提升企业的生产效率与产品品质；中小企业全面实现“上云”，建立工业互联网基础，推动低成本、模块化设备和系统的部署实施；着力打通中小企业生产过程各环节的全数据链，鼓励企业深入挖掘数据价值，促进设计、生产、物流、仓储等环节高效协同。要培育一批工程技术服务企业，面向重点行业建设智能制造单元、智能生产线、智能车间、智能工厂，通过示范推广、技术对接，引导企业应用先进技术和智能化装备，推进存量装备智能化改造，大幅提升企业智能制造水平。

四是以平台赋能推动行业数字化转型。装备制造业数字化转型需要工业互联网平台的支撑。工业互联网是ERP、MES、PLM、PDM、CRM等传统工业信息化软件与物联网、云计算、大数据、人工智能等互联网新兴技术结合而成的产物。其本质是通过开放的工业级网络平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接和融合起来，高效共享制造流程中的各种要素资源，促使工业制造由“生产驱动”转变为“数据驱动”，进而帮助企业实现信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自学习等功能的先进制造过程。

工业互联网平台可以从顶层为企业规划全信息化系统部署的最佳实践路径，帮助企业梳理各项业务流程，为企业积累宝贵的生产运营数据。其利用面向工业生产建立的算法模型，分析积累沉淀的数据，使平台功能不断向生产现场下沉，优化企业的生产运营流程，最终实现企业效率提升，生产力提升，成本下降，利润增长。工业互联网平台驱动工业生产全要素，打通产业全链路，推动生产和服务资源的重新优化配置，促进企业生产、制造、运营体系实现再造。

五是以生态构建推动先进装备制造业集群建设。产业园区是装备制造业发展的重要载体，对引导产业集聚、促进体制改革、改善投资环境发挥了重要作用。在园区的规划、设计、建设、管理等方面使用数字化手段进行管理，通过信息技术和各类资源的整合，将“智慧”渗透到园区建设与运营的每个细节，使得园区的整体数据可以从多个层面进行分析，提升园区的数字化基础设施和智慧管控、服务水平。通过产业园区建设及产业链牵引，积极培育世界级先进装备制造业集群。

同时，要围绕企业的发展要求和人才的精神需要，着力推动产业集群、产业园区、小微园区、特色小镇等数字化转型，提升与推广应用工业园区数字化服务平台，加快探索形成一批推动产业升级的大数据解决方案，建成一批示范性数字化小微企业园；瞄准园区企业数字化转型的共性需求，结合数字化规律和特点，以原有公共平台为基础，加强政府、企业、高校院所、金融机构和中介机构等紧密合作，开展基础共性技术的研究，配套完善集人员培训、应用示范、测试认证等环节于一体的支撑体系，切实降低中小微企业数字化成本。

转型基本目标

数字化转型与传统的信息化建设有本质区别，装备制造业通过数字化转型，关键目标是要实现业务转型、技术转型和组织转型。

业务转型是要推动企业通过全价值链的数字化变革实现运营指标的提升，包括在销售和研发环节利用数字化手段增加收入，在采购、制造和支持部门利用数字化技术降低成本，在供应链、资本管理环节利用数字化方式优化现金流。成功的业务转型需要关注全价值链环节，下力气推动业务流程、制造工艺的数字化、线上化。

技术转型是要搭建企业数字化转型所需的工业物联网架构和技术生态系统。工业物联网架构是支撑数字化业务试点和推广的“骨骼”，数据架构是确保“数据-信息-洞见-行动”能够付诸实现的“血液”，而整体架构的构建需要始终以数字化转型的终极目标为导向。成功的技术转型需要健全物联网架构，创造并引领主题明确的技术合作伙伴生态圈，形成更加柔性化和扁平化、效率更高的数字车间，以及数字化运营与供应链。

组织转型是要促进企业在组织架构、运行机制、人才培养和组织文化上的深刻变革。成为指导转型行动方向的“大脑”；形成转型举措和财务指标的映射，成为反映转型业务影响的“眼睛”；树立全组织一致的变革管理理念和行为，成为引领组织上下变革的“心脏”；并建设数字化知识学习的文化并使之可持续发展的团队，组成推动转型大规模推广的“肌肉”；真正构建适应数字化转型的敏捷型组织和团队。

总结：在数字经济快速发展的大背景下，产业调整转型升级必须推动互联网、大数据、人工智能、区块链与传统经济、实体经济融合；装备制造业近期和未来发展，以及创新创业都必将围绕数字化转型拓展；数字化转型进程中，必将涌现更多“专精特新小巨人”和“制造业单项冠军”，以及世界级先进制造业集群。装备制造业数字化转型大有可为！做好规划，找准方向，明确时间表、路线图，尽快行动落实是必然选择。