浅谈驱动制造业数字化转型【模式分析篇】

ACMT模具&智慧制造委员会 / 陈震聪 主任委员

前言

关于「数字化」,有两个英文词汇,从文字看起来差不多,但二者之间内涵差异是很大的。一个是“Digitization”,其含义是将类比信息转化为数位信息(例如将手工填写的单据自动识别转为数位信息);另一个是“Digitalization”,指的是将数位技术融合到企业运营过程之中,深化应用各种业务软件和物联网等新兴技术,实现数据驱动的决策分析,澈底变革企业的业务流程。

数字化转型(Digital Transformation)就是企业真正实现Digitalization的过程。如今,我们面向个人的生活服务行业数字化转型发展非常迅猛,从订机票、买火车票、租车、订酒店、购物、餐饮等各类涉及食衣住行之生活与消费服务几乎都可以通过数位手段在线完成,目前各种在线服务的平台竞争十分激烈,数位技术赋能日新月异。

对于制造业而言,面向个人消费者(B2C)的行业,如家电、家居、手机、汽车等行业的企业,在人工短缺及物价指数快速攀升的现实情况,其数字化转型的压力巨大,数字化转型投入在这几年也相对迅速;而在面向企业客户(B2B)的行业,例如装备制造、能源、零部件、原材料等行业,其数字化转型的步伐则相对迟缓,尤其在上下游供应链协同所需联通之数据协定的标准化是造成缓慢发展的原因之一,不过已经看到诸多行业之企业在供应链协同成功落地,代表着数位技术在这方面得到印证,虽然道路仍旧漫长,但商机可期,只待东风。

不论我们属于什么类型、什么行业,每个企业都应当思考、建立、推进数字化转型战略,加强数位技术深化与应用对企业的商业模式、业务运营、决策方式、组织形态和企业文化等方面,这将为企业现在及未来带来非常深远影响。

制造业数字化转型有何价值?

随着互联网的日益普及,算力和存储能力的高速发展,物联网和传感器技术的广泛应用以及工业软件的不断进化,从数据的采集、存储、传输、展现、分析与优化都具备了良好的数位技术基础。在这种背景下,制造业数字化转型的浪潮,势不可挡!

图1:数位技术应用的制造企业能赢得显著的竞争优势

善于深度应用数位技术的制造企业将赢得显著的竞争优势。例如,通过对采购、生产、库存、资金、质量、能耗、设备状态等业务数据的实时洞察,可以帮助企业对运营管理中的各类复杂问题能够不仅知其然,也知其所以然:

  • 通过对员工工作实绩的采集与分析,可以进一步激发员工的潜能;
  • 通过根据客户需求实现个性化定制,可以提升客户满意度;
  • 通过对营销数据的采集与分析,可以在市场上真正做到知己知彼,更好地服务客户。

优秀的制造企业也在一直致力于产品本身的数字化转型,实现数据获取、状态感知与远端控制,提高产品的附加值,增加服务收入。同时,也只有推进数字化转型的制造企业才能应对日益复杂的合规性要求,尤其是对于汽车、医药、食品等民生行业以及出口导向型企业必须通过数字化转型,实现整个材料、生产过程的可追溯。

制造业数字化转型有哪些可以借鉴的模式?

制造业数字化转型是全方位的,以数位技术的深化应用将从以下六个转型维度探讨企业如何澈底变革,让制造行业之企业可以从「数字化转型」成为以「数字化驱动」创新之新世代企业(Next generation enterprise)。

商业模式转型

按服务绩效付费(Pay by use)是一种基于数位技术应用的全新商业模式。企业不再是销售产品,而是销售产品使用的服务。要实现Pay by use,企业首先应当实现产品的数字化,产品本身应当成为一个CPS系统(具有通信、计算和控制能力);在此基础上,建立监控产品运行的云端平台,能够对产品运行进行状态监控,进而实现预测性维护。

英国Rolls-Royce公司是该领域的先驱者,已实现航空发动机的Pay by use;德国凯撒空压机公司也借助SAP软件系统,实现了从销售空压机向提供空气压缩服务的转型。此外,企业推进在线的产品个性化定制以及开展在线线下相结合的体验式营销,也属于商业模式转型,在这方面红领西服与尚品宅配是转型成功的典型案例。

服务模式转型

企业通过开发产品服务的APP,让客户可以实现自助式服务,从而提升服务效率。例如,美的提供了智慧家居全屋智慧解决方案,可以监控各种智慧家居产品。此外,一些全球领先的装备制造企业已经实现了对其产品的远端状态监控和预测性维修维护。例如,FANUC推出了零宕机服务,对正在服役的工业机器人提供远端运维服务,如果传感器指示关键零部件有故障隐患,则可以提前预警,并利用客户企业工休时间进行维修,确保客户能够正常使用。

此外,AR(增强现实)技术在设备维护方面也大有可为,可以通过展现设备传感器的数据,显示零部件的装配过程等方式,大大提高设备维护的效率。日本小松机械公司利用无人机拍摄施工现场的三维地图,与工地地基的三维模型进行比对,计算出应挖掘的土方,在此基础上可以计算出需要的工程机械,从而实现智慧施工。小松机械成为应用数位技术实现智慧服务的典范。

研发模式转型

在新产品研发过程中,数位技术的应用非常广泛。例如,通过计算机模拟(CAE)驱动计算机设计(CAD),减少实物试验的成本及时间;通过产品全生命周期(PLM)的研发数据和流程管理,提高零部件的重用率,提升研发效率与降低研发成本,实现异地协同研发;甚至可以通过互联网收集客户对产品的需求,在研发过程中,实现众包设计。此外,创成设计技术(Generative Design)可以根据设计约束条件由软件系统自动生成符合条件的设计方案,这是设计方法的革命,实践智慧设计的重要元素。

图2:过计算机模拟(CAE)驱动计算机设计(CAD),减少实物试验的成本及时间

运营模式转型

企业运营过程中,有很多数字化转型的场景,可以帮助企业实现精细化管理。例如,推进业务流程管理,贯穿多个信息系统;广泛推进移动应用,将各层次管理者所需要的数据和故障预警信息推送到移动终端,实现业务运作过程的视觉化。

图3:PLM-ERP-WMS-MES-AMS五大系统互联互通矩阵图

制造模式转型

在机械加工过程中,MAZAK、牧野机床、通快、FANUC等很多优秀企业已经广泛应用了柔性制造系统(FMS),实现全自动化地加工不同的机械零件。

在FMS系统中,看得到的是高度自动化,而实际上更重要的是整个FMS系统的计划安排、物流调度、刀具管理、加工程序配置等方面,全面实现了数字化管控。在钣金加工过程中,通快集团已帮助很多企业部署了全自动上下料,然后进行板材的剪切、冲孔、折弯、焊接的全自动柔性加工,这同样需要依赖数位元化系统与自动化系统的无缝集成。

图4:通快集团帮助很多企业部署数字化系统与自动化系统的无缝集成

在电子制造的SMT生产线上,广泛应用了机器视觉系统,来自动进行质量检测。此外,增材制造技术的原理是将零件三维模型进行分层,针对每一层的截面形状的实体部分增加材料,因此,数字化技术是实现增材制造的基础。

决策模式转型

通过推进数字化转型,企业会拥有海量的数据,包括产品数据、设备运行数据、质量数据、生产数据、能耗数据、经营数据、客户数据和外部市场数据等。企业对这些海量的异构数据进行多维度的分析,提高数据分析的实时性和视觉化,实现数据治理,基于数据驱动进行决策,并利用人工智能和大数据分析技术分析数据背后蕴含的关键信息。

图5:战情中心与作战工作室的融合-生产指挥系统

近几年,BI (Business Intelligence)系统的应用呈现出爆发性增长的趋势。同时,将数据分析的结果与企业的管理手段结合起来,可以真正起到提升管理水平,优化企业运营的效果。在美的微波炉工厂可以看到该工厂在大荧幕的生产指挥系统面前召开每天早上和下班前的工作例会,通过对比不同产线和车间的绩效,促进各层次管理者提高管理绩效,利用数位分析与数据说话,以这种方式提高管理水平及维持绩效目标,成效显著。

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