數字化轉型道阻且長？這50家燈塔工廠撥開中國智能制造“迷霧”
http://www.debgrams.com 2023-02-02 10:32 來源：先進制造業
黨的二十大報告對推動制造業高端化、智能化、綠色化發展作出重大戰略部署。近日召開的2022世界智能制造大會提出要將智能制造作為制造業轉型升級的主攻方向。接下來，中國制造企業要立足實際情況，加快數字化轉型助推工廠、價值鏈和商業模式變革，助力打造智能制造“升級版”。
前不久，世界經濟論壇（WEF）公布最新一期“燈塔工廠”名單，在新入選的18家“燈塔工廠”中，有8家來自中國。至此，中國共有50家入選“燈塔工廠”，是世界上擁有“燈塔工廠”最多的國家。這些燈塔工廠，被譽為“世界上最先進的工廠”，具有榜樣意義的“數字化制造”和“全球化4.0”示范者，代表當今全球制造業領域智能制造和數字化最高水平。“燈塔工廠”在成功轉型并實現規模化效益的過程中，為廣大制造企業提供了最佳實踐示范。
01轉型“迷霧”：智能制造面臨多重困境
轉型升級是目前中國傳統制造業面臨的共同困境，前進一步是迷霧重重，未來不確定的“智能制造”。后退一步是風光不再的“傳統制造”。選擇保守的觀望，還是選擇迎頭趕上，這是擺在所有制造企業面前的“必答題”。
尤其是這三年來，疫情放大了制造企業在自動化、信息化方面的短板。應對市場變化，制造企業數字化轉型、智能化升級迫在眉睫。然而在轉型過程中，不少企業還處在不會轉、不能轉、不敢轉的困境之中。目前我國制造企業推進智能制造仍面臨著諸多不確定性問題。
一是概念、技術滿天飛，企業一頭霧水。近幾年來，從工業4.0的熱潮開始，智能制造、工業互聯網、企業上云、工業APP、人工智能、工業大數據、數字工廠、數字化轉型、C2B(C2M)等概念接踵而至，對于大多數制造企業而言，可以說是眼花繚亂、無所適從。還有，智能制造涉及的技術多如牛毛，比如云計算、邊緣計算、工業機器人、機器視覺、立體倉庫、虛擬現實/增強現實、TSN（時間敏感網絡）、深度學習、數字孿生......讓人目不暇接。這些技術看起來都很”誘人“，但如何應用，如何取得實效？往往不得而知。很多企業在概念滿天飛的環境下迷失了方向，不知該如何下手。
二是轉型路徑不清晰，尚在摸著石頭過河。目前我國很多制造企業數字轉型的意愿強烈，但普遍缺乏清晰的數字戰略與轉型路線圖，不清楚該從哪里入手、最終愿景是什么。還有制造企業普遍存在信息孤島、自動化孤島，以及信息系統與自動化系統之間的孤島。大多數企業也缺乏統一的部門來系統規劃和推進智能制造。在實際推進智能制造的過程中，企業也仍然是頭痛醫頭，缺乏章法。
三是企業各環節不均衡，收益存在不確定性。有統計數據顯示，數字化轉型對于我國制造業企業在產品研發、制造環節的應用，明顯低于辦公自動化和客戶服務等環節。數字化轉型在企業內部管理、客戶服務、營銷銷售環節的收益是立竿見影的，而在產品研發、生產制造環節往往需要長期投入，且收益存在不確定性，這讓很多中小企業猶豫不決。
四是小微制造企業受限于資金人才等困境。由于自有資金不足、信息化基礎薄弱、缺乏相關人才等多方面因素的影響，大部分中國制造業中小企業只能羨慕大企業申請智能制造試點示范項目、圍觀大企業開展轟轟烈烈的智能化改造，自己卻難以融入智能制造的發展浪潮。相比于大中型企業，小微企業的智能化之路面臨更大的試錯成本和不可控風險，稍有不慎就會危及生存。此外，中國制造業小微企業工業軟件普及率較低，并且緊缺既懂管理、又懂智能制造的復合型人才，從外部招聘不易，內部培養又需要大量時間和資金成本。
穿越智能制造“迷霧”，需要先來搞清楚智能制造是什么。根據工業和信息化部對智能制造的定義：“智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。”該定義代表了中國政府對智能制造的權威認知。一般來說，智能制造的核心分為兩部分，第一部分為智能系統，就是ERP、MES這類軟件和控制系統，包括智能生成采購需求、智能生成生產計劃、控制整個生產環節等。第二部分為智能裝備，包含智造、智測、智控、智聯四大方面。比如工業機器人、3D打印、芯片光刻機、高精度的測量測試設備等。
要知道，智能制造是在數字化的基礎上實現的。制造企業推進數字化轉型是實現智能制造的基礎和必要條件。數字化和自動化是企業實現智能制造的兩大支柱，自動化系統要實現柔性，必須依賴數字化系統的支撐。各種數字化系統和工業軟件就是支撐智能制造最重要的使能技術之一，可以說沒有數字化支撐，“智”造可能寸步難行。
02數字化轉型是中國制造“必修課”
當前，我國制造業數字化轉型仍存在著滲透率低、企業各環節數字化轉型不均衡的問題。有統計數據顯示，目前我國制造業數字化的滲透率僅為19.5%，智能制造領域的數字化水平還遠遠不夠。
轉型升級對于制造企業來說已不是一個選擇題，而是一門必修課。這點已是共識，無需贅言。可對于企業決策者而言，“轉什么，怎么轉，從何處轉”，成為長久盤桓在他們心頭的“問號三連”。據有關調研顯示，90%的受訪高管認同數字化轉型要找準切入點，但由于場景眾多且經驗匱乏，企業難以精準聚焦場景。
實際上，有大量制造企業在數字化轉型的路上進行著探索，不過由于企業的各自差異，造成數字化轉型的路徑千差萬別，但也并非全無規律可言。近日在霍尼韋爾精益數字化研究院發布的白皮書《智能制造白皮書：卓越運營賦能制造企業數字化轉型》中提出制造業數字化轉型有6種典型的切入模式，分別為：商業模式轉型、服務模式轉型、研發模式轉型、運營模式轉型、制造模式轉型和決策模式轉型。可以看出制造業企業優先選擇制造模式轉型和運營模式轉型，分別占56%和47.3%。從發展路徑來看，制造業數字化轉型可以分為4個階段，分別是：精益化、自動化、互聯及智能。如下圖所示：
制造業數字化轉型4個階段
具體來說，精益化是企業走向智能的重要基礎。企業首先需要引入5S現場管理法/精益物流、流程設計、制造質量、六西格瑪等精益管理方法和工具，指導企業改善管理狀態，打好數字管理的基礎。自動化是在精益化的基礎上，從IT與OT兩方面開始部署，一方面升級自動化設備，實現面向庫存和面向訂單的大規模標準化生產；另一方面開始部署工業軟件，如 MES、PLM、ERP等，實現業務信息的數字化管理。互聯是在精益化和自動化的基礎上，強調互聯互通，通過IT與OT融合，實現信息流、物流和生產設備的互聯互通，如實現MES與WMS之間的集成，實現PLM與ERP之間的集成等，逐步從大規模生產演變為大規模定制。智能則是在精益化、自動化、互聯的基礎上，通過工業互聯網、云計算等技術，實現業務的智能化升級。制造模式也從大規模定制，演變為柔性協同制造，利用機器對話機器(M2M)，實現生產的自組織。
還有，麥肯錫在總結了不同領域的中國42家燈塔工廠的成功經驗后，得出制造企業轉型升級的四大路徑——扎根制造、最佳產品、快速交付和大規模定制。因行業類型而異：（1）對于面向企業且客制化程度高的電氣裝備、工業裝備等行業，通過建立以產品為中心的卓越產品生命周期打造最佳產品，側重于產品的設計研發、產品質量、及交付后的客戶服務。（2）對于面向消費者但客制化程度較低的日用品、食品飲料等行業，通過構建以訂單為中心的一體化供應鏈實現快速交付，側重于銷售、采購、供應鏈、物流數字化。（3）對于面向消費者且客制化程度高的家用電器、汽車、服裝等行業，通過大規模定制提供客戶為中心的客制化體驗，側重于采購、研發、供應鏈、物流、銷售各價值鏈上環節的數字化轉型。
總而言之，不管是霍尼韋爾提出的制造業數字化轉型六種切入模式，還是麥肯錫總結的轉型升級四大路徑，中國制造企業還是要依據自身情況，選擇合適的切入點，在實踐中不斷探索，并學習借鑒成功案例經驗，才能找到適合自身企業的數字化轉型路徑最佳答案。
03“燈塔工廠”引領中國制造轉型升級
在以智能制造為代表的新一輪產業變革中，制造業的數字化轉型已經上升成為國家戰略的重點。特別是“十四五”以來，中國加快培育數字產業新業態新模式，積極推動“智改數轉”，入選的42家“燈塔工廠”就是典型代表。自2018年“燈塔工廠”項目啟動，第一批9家入選的燈塔工廠中，中國就占了3家。在隨后幾年的“燈塔工廠”評選中，電子產品、汽車、工業自動化等領域均有中國工廠的身影。
“燈塔工廠”數量迅速增長的背后，是中國制造業正在經歷一場“數字蝶變”。如今，代表全球制造行業數字化轉型和智能工廠建設標桿的“燈塔工廠”不斷涌現，引領著制造企業的數字化轉型方向。“燈塔工廠”的模式主要有三個方向:
第一是單個工廠的數字化轉型。主要關注工廠中的數字化裝配、加工、維護、績效管理、質量管理和可持續發展。通過5G、AI、大數據等數字技術與制造技術的融合與深化應用，實現數字化、智能化轉型。第二是端到端價值鏈創新，主要關注供應網絡、產品開發、計劃、交付和客戶連接。大多數通過部署可擴展的數字化平臺，實現企業與用戶資源、供應商資源的端到端連接。三是可持續發展模式，重點是綠色和“雙碳”，通過數字化轉型，減少資源消耗、廢物和碳排放，踐行可持續發展承諾，提高運營競爭力。
從“燈塔工廠”的實踐可以看出，與其他國家相比，中國的企業更專注于擁抱價值鏈端到端的數字化轉型。中國這42家“燈塔工廠”的最大特點是智能化、數字化、自動化等技術的集成與綜合運用新技術實現商業模式、產品研發模式、生產模式、質量管理模式和消費者服務模式等全方位變革，促進效率提升、節能減排和經營優化。
由此看出，數字化、智能化手段為制造業升級轉型提供了更多可能，“燈塔工廠”通過變革制造業價值鏈的各個環節，持續推進精益改善，在設備數據采集和車間聯網基礎上，實現工廠運行的透明化，并通過數據洞察驅動企業的業務運營與決策，開發智能互聯的創新產品，推進預測性維護服務，探索新的商業模式。
當前，制造業生產模式和企業形態正在加速變革，傳統產能與數字技術的結合，培育出大規模個性化定制、網絡協同制造等一批新業態新模式，以及智能在線檢測、人機協同作業等一批典型場景。“燈塔工廠”的故事證明：新一代信息技術驅動制造業的研發體系、生產范式、商業模式、價值分配等正在發生深層次變革。在這一過程中，勢必對制造業價值鏈各個環節形成沖擊和再造，進而引起價值鏈的重構。
毫無疑問，中國的制造業前景正在被數字化照亮。生產可視化、管理精益化、業務集成化、決策智能化……都將是制造企業們努力的方向。
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