工業互聯網平臺賦能工程機械行業數字化轉型方法論

賽迪智庫 信息化與軟件產業研究所

工程機械行業具有設備產品多樣、生產過程離散、供應鏈復雜的行業特征，面臨設備價值增值水平不高、供應鏈資源調配效率低下、金融生態不完善等行業痛點，急需加快基于工業互聯網平臺的數字化轉型步伐，全面提升研發設計、生產制造、供應鏈管理、遠程運維、客戶服務等環節的數字化水平。徐工集團、三一重工、中聯重科等國內企業和uptake等國外企業以遠程運維為切入點，日本小松以智慧施工為切入點，加速推動工程機械行業向設備維護智能化、綜合解決方案“交鑰匙化”方向加速轉型。基于此，我們對工程機械行業基于工業互聯網平臺進行數字化轉型解決方案進行了專題研究，深入剖析了工程機械行業數字化轉型趨勢、平臺應用場景以及業務落地解決方案，同時，該報告對其他高端裝備行業數字化轉型路徑的探討同樣具有借鑒意義。

工程機械行業數字化轉型

趨勢分析

設備維護按需化。傳統以預防為主的定期維修無法有效處理潛在或突發的異常故障，也會產生諸多不必要的拆卸和安裝，造成過高的設備維護維修費用和額外的磨合損耗，甚至導致新的故障。基于工業互聯網平臺，在線采集設備性能、狀態參數等數據信息，經過一系列的統計算法和分析，可以及時發現設備運行過程中的健康狀態和存在的問題，按需求進行設備維護，節省人力物力，保障設備運行效率。

備件管理精益化。傳統的倉儲模式能夠緩解一定的備件需求壓力，但是相應的產生了包括存儲空間、物流調配、流轉資金等高昂的倉儲成本，還需要進行備件管理，耗費人力物力。運用物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術，加強供應鏈管理，能夠提高備件流通效率，快速響應生產和維修需求，即時調配、按需調配、智能調配，從而提高了生產和維修效率，節省現金流。

產融結合在線化。由于工程機械設備單價高、行業金融體系不完善等原因，下游中小企業往往存在著資金短缺的問題，嚴重制約了行業生態的發展。依托工業互聯網平臺進行設備連接、數據采集、統計分析能力，可以實現制造設備運行過程透明化，有利于金融機構做出實時評估，控制金融風險，在線提供快速融資、貸款服務。

解決方案服務化。我國工程機械行業的技術、產能、效率近幾年獲得了飛速的發展，為應對越發緊縮的市場環境，響應用戶端需求的升級變化，工程機械行業正呈現出制造業服務化趨勢，即以產品制造商向解決方案提供商轉變，從單純的生產加工向提供設備運營維護、支撐業務管理決策、滿足個性化定制需求等服務環節延伸，增加產品附加價值，塑造企業綜合優勢。

工程機械行業工業互聯網

平臺應用場景及實踐

設備預測性維護。工程機械行業基于工業互聯網平臺的建模仿真、數據分析、評估診斷能力，有效評估設備健康水平，實現預測性維護。一是設備狀態監測。實時采集溫度、電壓、電流等數據，提高設備狀態洞察力，避免機械設備突發故障。二是設備建模仿真。構建設備數字孿生體，通過輸入參數、工況等數據，進行模擬仿真，優化維護方案。三是設備故障診斷。對設備工作日志、歷史故障、運行軌跡、實時位置等海量數據進行挖掘分析，判斷可能出現故障的時間和部位，安排維修計劃。

例如，卡特彼勒基于Uptake開發的設備聯網和分析系統，采集設備的各類數據信息，聯網監控，分析預測設備可能發生的故障，實現了300多萬臺運轉設備的統一管控。日立基于lumada工業互聯網平臺推出consiteoil解決方案，通過傳感器將遠程的故障預警率提高到58%。徐工集團基于漢云工業互聯網平臺，為每一臺設備做數字畫像，將可能損壞的零部件進行提前更換，使設備故障率降低一半。

備品備件管理。備品備件的管理一直以來都是工程機械行業不可忽視的重要部分，基于工業互聯網平臺，可以有效促進企業備品備件管理邁向智能化。一是備品備件標識管理。以物聯網技術連接備品備件，運用標簽化管理、智能化檢索等手段實現備品備件的監督、跟蹤和協調。二是備品備件部門協同。基于工業互聯網平臺，打通各部門信息壁壘，推動跨部門協作，促進備品備件高效流通。三是備品備件供應鏈管理。建立零部件供應商對接交流平臺，在保障生產和維修需求的前提下，實時、定量采購，降低庫存量，節約現金流。

例如，徐工集團基于漢云工業互聯網平臺，實現備品備件的計劃、采購、庫存、供銷、追溯功能一體化，通過大數據分析持續優化備品備件管理體系，打破生產商和分銷商信息孤島，提升分揀效率8%，提升倉庫利用率6%，降低備件庫存8%，提高庫存周轉率5%。

智慧施工。工程機械行業正從設備本身的解決方案向現場的解決方案轉變，將機器和工人連接，優化施工方案，輔助操作施工，實現智慧施工。一是現場施工數據采集。通過傳感器、無人機、三維掃描儀等方式對施工對象、施工場景、外在環境等因素進行高精度感知，掌握現場施工狀態。二是施工方案模擬仿真。建立虛實映射的數字孿生體，輸入設立不同的施工條件，進行工況模擬迭代，不斷優化施工方案。三是現場施工現場指揮調度。建立反饋響應系統，根據設備動態變化，實時修正、調整施工方案并指揮現場施工。

例如，小松提出和實施smart construction即智能施工解決方案。通過無人機+邊緣盒子+小松云，聚焦高精度測量、設計圖和測量圖對比（Skycatch）、小松云模擬確定施工計劃、施工可視化等環節，實現了建筑工程狀態感知、實施分析、科學決策、精準執行的閉環，從而實現遠程操作服務。

互聯網金融。基于工業互聯網平臺實現工程機械設備的深刻洞察、設備故障精準預測、事故風險有效評估，促進基于平臺的產融模式創新。一是在線貸款。銀行、金融機構通過線上平臺監測施工隊作業情況、承包商貸款情況和經營情況，針對性給與貸款、融資等服務。二是融資租賃。工程機械企業依托獨立運作、與銀行合作、與融資公司合作等方式，開始租賃業務。加快資金的流通，降低融資成本，緩解資金壓力，幫助中小企業迅速做大規模。三是精準投保。保險公司依托工業互聯網平臺對機械設備的監測、管理能力，綜合評估工程機械設備施工風險，從而實現針對性投保、按需投保、精準投保等保險服務。

例如，中聯重科成立融資租賃公司，實現了設備的擴大銷售，獲得的營業額將占集團總收入的20%以上。三一集團基于樹根互聯根云工業互聯網平臺，通過融資租賃或者經營性租賃運營超過50%的設備，每年管理超300億元的在外貨款;同時與久隆、三湘銀行展開合作，開發用于精準定價與風險選擇的數據產品，幫助久隆保險完成UBI保險產品及延保產品的定價。

推進應用場景落地的著力點

關注數據采集，擴展信息獲取渠道。一是加強施工現場數據采集，通過傳感器、無人機、攝像頭、三維掃描儀等感知設備，采集現場施工環境和施工對象信息。二是加強設備端數據采集，基于平臺采集和整合工程機械設備設計數據、運行數據、運維檔案和地理位置等數據，實現對機械設備的深刻洞察。三是加強客戶端數據采集，采集客戶需求、反饋等數據信息，形成對市場的理解和認識。

緊扣模型開發，提高模型供給能力。一是面向業務運營管理，構建資源調度模型、安全管理模型、供應鏈管理模型等，實現管理優化。二是面向設備遠程運維，構建狀態監測模型、預測預警模型、健康評估模型、故障診斷模型等，實現機械設備智能化運維。三是面向生產制造，構建加工工藝模型、質量管控模型、組裝裝配模型等，提高生產質量和效率。

聚焦解決方案，開發推廣典型應用。一是設備智能運維解決方案，基于平臺的數據沉淀和模型應用，開發部署運行監測與分析工業APP，提供智能運維解決方案。二是現場施工解決方案，實時監控現場施工設備運行狀態，基于工業互聯網平臺大數據分析能力，提供現場施工解決方案。三是供應鏈管理解決方案，依托工業互聯網平臺開發集中采購、供應商管理、柔性供應鏈、智能倉儲、智慧物流等云化應用服務。

深化服務能力，加強企業綜合實力。一是進行反饋式設計，利用好機械設備在制造和使用過程中獲得的數據、經驗，返回到產品設計中，促進產品設計迭代式創新。二是進行柔性化生產改造，對產品按照其功能進行劃分而進行模塊化設計，內部實現零部件的標準化、通用化，采用多功能機械手，實現了多品種生產組裝的快速切換。三是開展精益化管理，有效整合備品備件、機械設備、生產線、供應鏈、客戶端信息，優化管理模式，提高產業鏈協同能力。

拓展商業模式，加快數字轉型步伐。一是實施平臺化戰略，搭建工業互聯網平臺，匯聚產業鏈上下游優勢資源，對接優質客戶、供應商、經銷商開展商業合作。二是開展服務型制造，探索基于產品研發設計的增值服務、基于產品效能提升的增值服務、基于產品交易便捷化的增值服務、基于產品集成整合的增值服務以及從基于產品的服務到基于需求的服務。三是開展產業鏈金融創新，積極對接金融機構、保險公司、銀行等，共同開發金融產品，提高金融服務能力。