毛光烈

國家智能制造專家委員會委員

浙江省智能制造專家委員會主任

工業(yè)中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，號稱是全世界的難題。庖丁解牛的故事告訴我們，再復(fù)雜再艱難的任務(wù)，只要找準(zhǔn)方法路徑，都是可以迎刃而解的。

但是，數(shù)智工廠建設(shè)與運(yùn)營，是我國“十四五”的主要任務(wù)。它是實現(xiàn)我國第二輪數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。我國第一輪數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本模式是：云平臺+互聯(lián)網(wǎng)+消費(fèi)與服務(wù)/智能手機(jī)；我國第二輪數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本模式：云平臺+互聯(lián)網(wǎng)+制造與服務(wù)/數(shù)智工廠。

因此，擴(kuò)大數(shù)智工廠的規(guī)模，已成為我國第二輪發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與戰(zhàn)略舉措。同時，數(shù)智工廠是數(shù)字化智能化工廠的簡稱。在工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，設(shè)備端計算、制造單元與制造產(chǎn)線端的邊緣計算、云計算已開始運(yùn)用，有計算必有智能算法創(chuàng)新；工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)亦在推進(jìn)中，有大數(shù)據(jù)必用人工智能。因此，目前已經(jīng)到了數(shù)字工廠與智能工廠融合發(fā)展階段，數(shù)智工廠的發(fā)展已成為主要模式。

向數(shù)智工廠運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型必須完成的六個方面任務(wù)

明確提出這六個方面的任務(wù)，一是從實現(xiàn)數(shù)智工廠運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型必須滿足的條件出發(fā)設(shè)定的；二是從全面理解、正確處理好老企業(yè)數(shù)字化改造與數(shù)字化改革之間關(guān)系，為基層實踐提供指導(dǎo)服務(wù)出發(fā)考慮的；三是從完成六項任務(wù)必須加強(qiáng)數(shù)智化供應(yīng)商與工業(yè)企業(yè)雙方主體的合作，既要明確各自責(zé)任又要相互配合推進(jìn)的特點(diǎn)來闡明的。

（1）需建設(shè)行業(yè)云主導(dǎo)運(yùn)營的、數(shù)據(jù)底座與工廠一線相融通的數(shù)據(jù)生態(tài)體系

經(jīng)研究證明，工廠的數(shù)據(jù)生態(tài)體系是由生產(chǎn)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、運(yùn)營領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、管理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、治理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)、售后服務(wù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)以及產(chǎn)品設(shè)計及研發(fā)的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)為一體構(gòu)成的。

以離散工業(yè)的織造工廠為例，數(shù)據(jù)底座與工廠一線相融通是指技術(shù)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)（包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)知識、行為規(guī)則）的融通，目的是為了打通數(shù)據(jù)，用好數(shù)據(jù)。

從圖1可以看出，離散型工廠生產(chǎn)場景的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，其基本標(biāo)配是“兩類單元（單機(jī)單元、多機(jī)單元）、兩種產(chǎn)線（制造產(chǎn)線、物流產(chǎn)線）”的物聯(lián)與員工的互聯(lián)（即HCPS），還有從物料到半成品再到成品生產(chǎn)的掃碼數(shù)采系統(tǒng)，可簡稱為“兩類數(shù)智化單元、兩種數(shù)智化產(chǎn)線+數(shù)采系統(tǒng)”。其中員工（H）使用的是“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”；制造單元與制造產(chǎn)線側(cè)邊緣計算（智能網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器）上行到云平臺的數(shù)據(jù)是“制造單元或制造產(chǎn)線的工況數(shù)據(jù)、碳（能）耗數(shù)據(jù)”，云平臺下行到智能網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器的數(shù)據(jù)是智能監(jiān)測數(shù)據(jù)集與優(yōu)化碳耗數(shù)據(jù)集，為智能預(yù)警、智能運(yùn)維、智能碳耗管理奠定了基礎(chǔ)。

圖1 如蘭溪（參照北倉創(chuàng)元信息公司的模具數(shù)智工廠架構(gòu)規(guī)劃）行業(yè)云平臺主導(dǎo)的紡織工廠數(shù)據(jù)運(yùn)營體系簡示圖

數(shù)字化管理與治理數(shù)據(jù)系統(tǒng)的標(biāo)配架構(gòu)是“云+管理人員的工位機(jī)”，管理人員使用的是“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/指令執(zhí)行結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”。

（2）需要完成線上與線下相結(jié)合的運(yùn)營方式創(chuàng)新

數(shù)智工廠的運(yùn)營方式創(chuàng)新，主要有以下四種類型：

首先，數(shù)字化生產(chǎn)需要改變原工崗級、班組級、車間級、生產(chǎn)科與銷售科的人員逐級請示匯報的運(yùn)作方式，建立可在線同步報告與在線高效指揮、執(zhí)行的機(jī)制，即垂直“五跨”的運(yùn)營（作）方式；其次，需要構(gòu)建從穿棕單元到織造車間再到驗布修布車間的跨單元、跨產(chǎn)線、跨車間的橫向協(xié)同生產(chǎn)的運(yùn)營方式；再次，需要創(chuàng)建織品生產(chǎn)與經(jīng)營業(yè)務(wù)一體化的、橫向跨多個管理科室（或部門）協(xié)同服務(wù)的掌上辦的運(yùn)營方式，并根據(jù)流程的優(yōu)化精簡冗余的環(huán)節(jié)與崗位，優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部組織設(shè)置，逐步推進(jìn)工廠管理的扁平化；第四，需要構(gòu)建類似于“軍隊由云平臺統(tǒng)一實時動態(tài)調(diào)度指揮的多兵種一體化協(xié)同作戰(zhàn)”的企業(yè)運(yùn)營方式。

（3）需要完成工廠的數(shù)字化管理體制變革

需要改革傳統(tǒng)的企業(yè)管理體制，推進(jìn)采購管理、資產(chǎn)管理、倉儲管理、生產(chǎn)管理、人事與工資管理、財務(wù)管理、銷售與客戶管理的數(shù)字化、無紙化、可視化，并創(chuàng)建與其相配套的管理制度。

（4）需要創(chuàng)建工廠內(nèi)部的數(shù)字化治理體系與體制

要讓數(shù)字化的管理制度“長牙齒”，保證人人能遵守制度、事事能講規(guī)矩，就必須建立健全跟蹤員工生產(chǎn)經(jīng)營行為的大數(shù)據(jù)監(jiān)管體系與體制，做到有功必賞、違規(guī)必罰。比如，要解決好員工對數(shù)字化崗位技能因思想抵觸不肯學(xué)、怕麻煩不愿用、不受制度約束亂作為等問題，就要完善數(shù)字證據(jù)依法采集依規(guī)采集的方式，并實行“有令必行、有禁必止、有功必賞、違規(guī)必處”的“新政”，才能保障數(shù)字化管理制度成果落地見效。

管理體制改革、數(shù)據(jù)治理體系、數(shù)字化治理體制三者的關(guān)系：管理體制改革要解決的問題，是有規(guī)（法）可依；數(shù)字化治理體系創(chuàng)新要解決的問題，是查證有功或違規(guī)行為的數(shù)字化證據(jù)鏈，要嚴(yán)密嚴(yán)謹(jǐn)（執(zhí)法必嚴(yán)）； 數(shù)字化治理體制創(chuàng)新要解決的問題，是公平公正，有功必賞、違規(guī)（法）必究（處）。

完成運(yùn)營方式及組織結(jié)構(gòu)的改革、數(shù)字化管理體制改革、數(shù)字化治理體系與體制創(chuàng)新等變革任務(wù)，是保障數(shù)智工廠健康有序運(yùn)營的必然要求，這很重要。這些工作看起來很難，但對于熟悉企業(yè)管理與治理的工業(yè)企業(yè)而言，只要搞懂?dāng)?shù)字化管理與治理的原理，完成上述制度改革與創(chuàng)新的任務(wù)是不困難的。

（5）需要開發(fā)全廠員工使用的“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”與人工智能的應(yīng)用

首先，要開發(fā)好全廠員工使用的“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”。這是實現(xiàn)云平臺動態(tài)地實時調(diào)度指揮全體員工，再由員工去調(diào)控數(shù)字化的制造單元與制造產(chǎn)線，由管理部門員工提供協(xié)同的服務(wù)保障的必備條件，亦是構(gòu)建全廠員工面對客戶的一體化協(xié)同生產(chǎn)與協(xié)同服務(wù)模式的必然要求。因此，要開發(fā)好“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”。員工使用的指令數(shù)據(jù)集與執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集，即使是同一個人從事同一個崗位的工作，亦會因時間任務(wù)不同而產(chǎn)生變化。它會以“N+X”的數(shù)據(jù)集形式來表現(xiàn)，其中“N”項的崗位核心指令數(shù)據(jù)與內(nèi)涵的操作行為規(guī)范數(shù)據(jù)是固定的，“X”項的任務(wù)指令數(shù)據(jù)是因時間任務(wù)不同而不同的。同時，將指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集進(jìn)行匯總統(tǒng)計，可自動生成各類可視化的數(shù)據(jù)報表，可以為生產(chǎn)員工、管理員工、后勤員工、科技人員提供越來越人性化、便利化、可視化的服務(wù)，以此為依托可以構(gòu)建成“以員工為主體的、類似于由云平臺統(tǒng)一實時動態(tài)調(diào)度指揮的多兵種一體化協(xié)同作戰(zhàn)”運(yùn)營模式。

其次，要開發(fā)四大場景的好人工智能應(yīng)用。這是可以漸次推進(jìn)的。要根據(jù)生產(chǎn)、業(yè)務(wù)、管理、治理等四大場景的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)展與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)運(yùn)營的內(nèi)在邏輯關(guān)系，跟進(jìn)開發(fā)各種人工智能算法與應(yīng)用。比如通過生產(chǎn)場景的數(shù)據(jù)人工智能應(yīng)用開發(fā)，可以不斷提高智能制造、智能運(yùn)維、智能質(zhì)檢、智能包裝等智能生產(chǎn)與智能運(yùn)維水平；通過持續(xù)推進(jìn)“訂單進(jìn)度跟蹤、合同履約提醒、節(jié)能減碳減排合規(guī)審查、安全生產(chǎn)跟蹤預(yù)警、流動資金周轉(zhuǎn)調(diào)控”等生產(chǎn)與經(jīng)營一體化場景的數(shù)據(jù)新算法開發(fā)，可以創(chuàng)新智能生產(chǎn)與經(jīng)營的方式；通過系列開發(fā)“插單智能排產(chǎn)、動態(tài)調(diào)度管理、產(chǎn)供銷智能協(xié)同”等管理場景數(shù)據(jù)的算法，可以創(chuàng)新智能管理；再通過治理場景數(shù)據(jù)的算法，可以漸次有序地開發(fā)智能監(jiān)管、智能評價、智能治理體系，并實現(xiàn)工廠的數(shù)字化治理體系與體制的創(chuàng)新。

只要針對生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、治理等場景數(shù)字化，洞察業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)運(yùn)作的內(nèi)在邏輯，就能全面推進(jìn)人工智能應(yīng)用的創(chuàng)新，使智能生產(chǎn)年年上臺階，智能運(yùn)營年年有創(chuàng)新，智能管理年年有提高，智能治理年年有進(jìn)步。

（6）需要抓好數(shù)字化技能培訓(xùn)與先進(jìn)文化建設(shè)

數(shù)字化技能培訓(xùn)，是讓數(shù)智工廠發(fā)揮作用的前提，否則就會出現(xiàn)像老年人買了智能手機(jī)用不了、用不好的情況。要廣泛動員企業(yè)員工，積極開展適崗技能培訓(xùn)，養(yǎng)成遵守數(shù)字化技能操作規(guī)范、數(shù)字化管理制度的習(xí)慣。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)干部要帶頭學(xué)習(xí)數(shù)字化技能、帶頭遵守數(shù)字化管理制度，以身作則地帶領(lǐng)員工加強(qiáng)企業(yè)的數(shù)字文化、數(shù)智文明建設(shè)。

上述六個方面的任務(wù)是實現(xiàn)企業(yè)數(shù)智工廠運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型的必備條件，是缺一不可的：建成工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系是前提條件，創(chuàng)新工廠數(shù)字化運(yùn)營方式是主線，深化數(shù)字化管理體制改革是動力，創(chuàng)新數(shù)字化治理體系與體制是保障，加強(qiáng)員工適崗技能培訓(xùn)與數(shù)智文化建設(shè)是關(guān)鍵，因為關(guān)鍵在于全體員工的自覺與數(shù)字化素養(yǎng)，關(guān)鍵在于提高領(lǐng)導(dǎo)數(shù)字化的能力與水平。

完成上述六項任務(wù)是一個長期的復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就，需要將“長規(guī)劃”與“短安排”相統(tǒng)籌，步步為營，扎實推進(jìn)。

向數(shù)智工廠運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型的方法與路徑

（1）六項任務(wù)的推進(jìn)邏輯

實踐證明，六項任務(wù)的實施是根據(jù)以下內(nèi)在邏輯推進(jìn)的：工廠的數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)是根據(jù)工廠的產(chǎn)品制造、銷售、創(chuàng)造利潤的履行職能要求來推進(jìn)的；數(shù)智工廠的運(yùn)營方式創(chuàng)新是跟隨數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)的進(jìn)程來推進(jìn)的；工廠的數(shù)字化管理體制改革是跟隨運(yùn)營方式創(chuàng)新的進(jìn)程來推進(jìn)的；工廠的治理體系創(chuàng)新是跟隨數(shù)字化管理體制創(chuàng)新的進(jìn)程來推進(jìn)的。同時，員工使用的“小程序軟件+指令數(shù)據(jù)集/執(zhí)行指令結(jié)果報告數(shù)據(jù)集”的開發(fā)應(yīng)用是隨同數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)進(jìn)程來推進(jìn)的；人工智能應(yīng)用的開發(fā)是隨著場景數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)程來推進(jìn)的。總而言之，工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)的進(jìn)程是決定其他五項任務(wù)進(jìn)展的根本前提與依據(jù)。

如果我們把數(shù)智工廠分成初級、中級、高級數(shù)智工廠，那么根據(jù)上述六項任務(wù)的推進(jìn)邏輯，我們就可以編制“工業(yè)中小企業(yè)數(shù)智工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)任務(wù)的計劃推進(jìn)表”，見表1。

從表1中完成任務(wù)的差異中可以看出，初級數(shù)智工廠的需要完成大部分的生產(chǎn)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，需要完成破解同行業(yè)影響企業(yè)生存、制約利潤增長共性難題的全部數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，需要完成部分管理（即生產(chǎn)與銷售管理）數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，還需要完成部分管理與治理數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)。這是由工廠首先必須完成減碳減排任務(wù)，承擔(dān)產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售、創(chuàng)造利潤的使命特點(diǎn)決定的。它與中級數(shù)智工廠、高級數(shù)智工廠的數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)的任務(wù)相比，其任務(wù)的內(nèi)容是有所不同的。

表1 工業(yè)中小企業(yè)數(shù)智工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)任務(wù)的計劃推進(jìn)表

完成破解在細(xì)分行業(yè)中影響企業(yè)生存與制約利潤增長共性難題的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，因行業(yè)共性難題不同，數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)的內(nèi)容亦是有所不同的，見表2。

表2 不同行業(yè)共性難題及解決方案

（2）關(guān)于初級、中級、高級數(shù)智工廠

由于完成上述六項任務(wù)是分階段漸次推進(jìn)的，這就決定了工業(yè)企業(yè)尤其是中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是沿著初級、中級、高級數(shù)智工廠逐階升級的。

1）初級數(shù)智工廠是基本完成生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、解決行業(yè)急需解決共性問題數(shù)據(jù)等一體化運(yùn)營的智能工廠。這是“入門級的數(shù)智工廠”。

初級數(shù)智工廠約可采集50%左右的數(shù)據(jù)，可開發(fā)30%左右的數(shù)據(jù)價值。

2）中級數(shù)智工廠是指在生產(chǎn)領(lǐng)域全面完成數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)而基本完成管理領(lǐng)域與治理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，并基本實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)一體化運(yùn)營的、基本實現(xiàn)數(shù)字化治理的智能工廠。

中級數(shù)智工廠的建設(shè)與運(yùn)營是在初級數(shù)智工廠建設(shè)與運(yùn)營基礎(chǔ)上、根據(jù)數(shù)智工廠生產(chǎn)與經(jīng)營模式升級的內(nèi)在邏輯推進(jìn)的。因此，中級數(shù)智工廠是初級數(shù)智工廠的升級版。

中級數(shù)智工廠需推進(jìn)行業(yè)數(shù)據(jù)底座與云平臺的建設(shè)，完成數(shù)智工廠生產(chǎn)與管理系統(tǒng)的80%以上數(shù)據(jù)接入，建成工廠操作系統(tǒng)，并完成企業(yè)近80%左右員工的云平臺接入服務(wù)，70%以上的數(shù)據(jù)價值得到開發(fā)與體現(xiàn)。

3）高級數(shù)智工廠是指全面完成產(chǎn)品設(shè)計（有這類需求的企業(yè)）、生產(chǎn)、管理、治理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)即全面完成企業(yè)數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)任務(wù)的工廠，是全面實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計（有這類任務(wù)的企業(yè)）、生產(chǎn)、管理、治理數(shù)據(jù)的一體化運(yùn)營、全員協(xié)同生產(chǎn)與協(xié)同服務(wù)的智能工廠。

高級數(shù)智工廠的建設(shè)與運(yùn)營，是在中級數(shù)智工廠的建設(shè)與運(yùn)營基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代工廠的建設(shè)與運(yùn)營要求進(jìn)行升級的。高級數(shù)智工廠要求100%完成工廠數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè)任務(wù)，完成100%員工的云平臺接入服務(wù)，90%以上的數(shù)據(jù)價值被開發(fā)，并在提質(zhì)降本增效上體現(xiàn)出企業(yè)效益來。

（3）初級、中級、高級數(shù)智工廠的邊界與進(jìn)階路徑

根據(jù)上述分析，初級、中級、高級數(shù)智工廠的邊界與進(jìn)階路徑，如圖2所示。

圖2 初級、中級、高級數(shù)智工廠的邊界與進(jìn)階路徑

（4）初級、中級、高級數(shù)智工廠的實施方法與路線圖

根據(jù)上述描述，初級、中級、高級數(shù)智工廠的實施方法及進(jìn)階路線，如圖3所示。

圖3 初級、中級、高級數(shù)智工廠的實施方法及進(jìn)階路線