數字化轉型賦能制造型企業高質量發展

□ 胡曉羽

上海電氣集團股份有限公司中央研究院 上海 200070

1 數字化轉型概述

當前,數字技術是新一輪工業革命和產業重構的重要驅動力量,不斷推動物理世界和數字世界的連接與融合。數字化轉型是數字技術與先進制造技術深度融合的產物,貫穿于研發、生產運營、質量管理、運維服務等全流程,本質是利用數字化技術實現業務模式、商業模式的轉型,是推動企業高質量發展的重要手段。

當前,我國制造業處于全球價值鏈的中低端,附加值低,卡脖子現象仍然存在。為此,國家提出高質量發展理念,其核心是推動新一代信息技術在制造業中的應用,促進數字技術與實體經濟深度融合,以期達到目標。制造型企業應以數字化+智能化為核心開展數字化轉型,推動企業研發設計更高效,生產制造更透明,綠色低碳更優質,供應鏈協同更高效,打通業務流和數據流全鏈路,實現企業管理模式升級。以鏈主企業和龍頭企業為代表,在企業數字化轉型中起示范帶動作用,利用數字平臺增強上下游供應鏈在研發、生產、質量、物流等方面的協同,提高企業盈利能力和行業把控能力。

筆者對數字化轉型賦能制造型企業高質量發展進行研究。

2 企業數字化轉型核心技術

5G具有高速率、低延時、大連接特點,是實現人、機、物互聯的網絡基礎設施。

云計算通過互聯網將計算資源、存儲資源、應用程序等信息技術基礎設施提供給用戶使用,可以分為基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務三種類型。

人工智能通過采用計算機來模擬人類大腦的思維方式,從而做出相應的判斷和動作。計算機通過機器學習、深度學習、計算機視覺等算法對海量數據進行處理,完成語音識別、圖像識別、自然語言處理、人臉識別等操作,最終達到模擬人的效果。工業人工智能可用于實現智能系統在工程領域的應用,具有系統性、快速性、可傳承性特點。

數字孿生是某一物理實體或過程的歷史和當前行為的數字化描述,用于理解、預測、優化性能,以改進產品。與數字孿生相關的還有數字孿生體概念,含義是以指定的頻率和保真度同步表示現實世界的實體和流程,可以代表過去和現在。協議的數字孿生體指一個數字模板或模型的同步實例,代表實體生命周期中的實體,足以滿足一組用例的需求。

工業互聯網是新一代信息通信技術與工業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式、工業生態,通過對人、機、物的全面連接,變革傳統制造模式、生產組織方式、產業形態,構建全要素、全產業鏈、全價值鏈全面連接的新型工業生產制造和服務體系,為工業的數字化、網絡化、智能化發展提供實現途徑。

3 實施框架

制造型企業推進數字化轉型是一個系統工程,包含戰略、業務、組織、技術、團隊等方面,它們相互影響、相互作用,共同構成數字化轉型的實施框架。

在戰略方面,落實一把手工程,以實現戰略上的引領。在業務方面,以業務價值和需求導向為原則。在組織方面,強化頂層設計和推進機制保障,圍繞重點場景、關鍵領域集中投放資源,采用敏捷方式進行快速迭代。在技術方面,搭建統一底層架構的數字化平臺和工業互聯網平臺。在團隊方面,建立數字化團隊,數字化部門與業務部門充分信任、協作、融合。

在總體框架和原則的指引下,制造型企業要逐步理清數字化轉型的目標與路徑,因地制宜,以自身發展為核心,追求新形勢下制造型企業核心能力的成長,最終實現預期回報。

4 案例

4.1 數字孿生助力裝備運維

某汽車制造廠于1997年正式建成投產,主要從事汽油發動機管理系統、變速箱控制系統、混合動力和電力驅動控制系統的開發、生產、銷售。2018年,該汽車制造廠全面啟動數字化轉型,基于工業互聯平臺、仿真建模等數字技術,采集數控機床等生產設備的傳感器、控制器、加工過程數據,對設備參數、工藝數據、運行環境等各項指標數據進行實時分析,圍繞人、機、物、法、環生產線全要素進行抽象行為規則建模,構建設備及生產線實時數字孿生模型,實現物理模型和數字孿生模型的雙向映射。數字孿生五維模型如圖1所示。

圖1 數字孿生五維模型

數字孿生虛擬設備實時顯示設備運維的數據變化趨勢,方便操作人員及時了解設備變化,及時發現設備異常情況,并及時處置。由此可以實現對生產線物理實體加工過程和全生命周期進行全面了解與掌控,為生產線的調試、報警預警、遠程運維提供平臺,完成生產線的可視化、透明化管理,為企業管理人員提供決策參考。

具體實踐時,第一步完成設備主體應用系統的構建與互聯互通,包括設備主數據管理、工裝夾具管理、備品備件管理、設備維護保養管理、設備維修經驗庫等等。第二步基于工業互聯平臺,開發三維設備可視化監控等應用。借助數字孿生技術助力裝備運維一方面可以通過數字孿生模型的指導,快速定位故障原因,并進行及時修復,提高維修準確率和效率。另一方面可以對維修記錄進行分析,構建預測性維護模式,預測設備可能的故障類型和事件,并給出相應的預防措施和解決方案,大幅降低故障發生的概率。

4.2 云計算助力供應鏈上下游質量協同

當前,汽車主機廠供應鏈涉及大量零部件設計、開發、采購、生產、銷售等環節,是一個多層次的供應鏈,給供應鏈質量管理、上下游企業協同帶來挑戰。某乘用車主機廠基于汽車行業級工業互聯網平臺,連接供應鏈上下游企業信息互通系統和協作機制。通過云計算技術將服務器、網絡等計算機資源進行抽象虛擬化,轉換后呈現,具有彈性伸縮、資源共享、按需付費等優點。企業不需要購買物理服務器部署在工廠內,即可利用應用程序編程接口調用計算資源。用戶使用云資源時不受地域的限制,有利于分布在不同區域之間的企業開展協同。可以充分將供應鏈各節點的信息連接起來,實現數據資源的共享和協同處理、算法的云端協同,提高計算效率和資源利用率,從而從整體上提高供應鏈管理的效率,增強供應鏈可見性。

第一步,在上下游供應鏈的業務協同領域,基于云計算實現供需在線應用,打造多級供應商業務需求在線協同,企業與數百家中小零部件上游供應商形成可信可控的關系。第二步,在質量數據協同方面,通過對供應商質量特性數據的實時采集,將供應商質量管控前移至供應商生產線,加大供應商質量過程管控力度,質量管控效果顯著。

4.3 工業互聯網推動企業商業模式升級

某集團公司下屬數科公司基于集團公司多年的裝備制造業數字化轉型經驗,疊加5G、云計算、數字孿生技術優勢,打造數據統一、平臺統一、標準統一的工業互聯網平臺。這一平臺接入價值1 546億元的高價值設備資產,面向裝備制造、電力、能源等10多個行業,形成面向生產制造、運維服務、節能減排等領域的23個解決方案。在技術上,打通了工業互聯網平臺+工業應用程序快速開發、部署、應用的閉環。在行業服務上,為更多中小企業的數字化轉型提供了輕量化、菜單式、易部署的數字化服務。

5 結束語

筆者對數字化轉型賦能制造型企業高質量發展進行研究,圍繞數字化轉型與制造型企業高質量發展,分析兩者之間的必然聯系。數字化轉型的推動有助于制造型企業實現高質量發展,與此同時,制造型企業逐步實現高質量發展,為數字化轉型提供強勁支撐。

制造型企業的數字化轉型進程需要持續推進,只有與行業特有的技術、知識、經驗緊密結合,與制造型企業特有的組織、人才、文化深入融合,才能不斷為制造型企業和經濟高質量發展添磚加瓦,釋放數字技術的全部潛能。