□ 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(shù)字化轉(zhuǎn)型概述

當(dāng)前,數(shù)字技術(shù)是新一輪工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)重構(gòu)的重要驅(qū)動力量,不斷推動物理世界和數(shù)字世界的連接與融合。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是數(shù)字技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,貫穿于研發(fā)、生產(chǎn)運營、質(zhì)量管理、運維服務(wù)等全流程,本質(zhì)是利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)模式、商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型,是推動企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。

當(dāng)前,我國制造業(yè)處于全球價值鏈的中低端,附加值低,卡脖子現(xiàn)象仍然存在。為此,國家提出高質(zhì)量發(fā)展理念,其核心是推動新一代信息技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用,促進數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合,以期達到目標(biāo)。制造型企業(yè)應(yīng)以數(shù)字化+智能化為核心開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型,推動企業(yè)研發(fā)設(shè)計更高效,生產(chǎn)制造更透明,綠色低碳更優(yōu)質(zhì),供應(yīng)鏈協(xié)同更高效,打通業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流全鏈路,實現(xiàn)企業(yè)管理模式升級。以鏈主企業(yè)和龍頭企業(yè)為代表,在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中起示范帶動作用,利用數(shù)字平臺增強上下游供應(yīng)鏈在研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等方面的協(xié)同,提高企業(yè)盈利能力和行業(yè)把控能力。

筆者對數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能制造型企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展進行研究。

2 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型核心技術(shù)

5G具有高速率、低延時、大連接特點,是實現(xiàn)人、機、物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

云計算通過互聯(lián)網(wǎng)將計算資源、存儲資源、應(yīng)用程序等信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施提供給用戶使用,可以分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)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(yīng)的判斷和動作。計算機通過機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、計算機視覺等算法對海量數(shù)據(jù)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(yè)人工智能可用于實現(xiàn)智能系統(tǒng)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用,具有系統(tǒng)性、快速性、可傳承性特點。

數(shù)字孿生是某一物理實體或過程的歷史和當(dāng)前行為的數(shù)字化描述,用于理解、預(yù)測、優(yōu)化性能,以改進產(chǎn)品。與數(shù)字孿生相關(guān)的還有數(shù)字孿生體概念,含義是以指定的頻率和保真度同步表示現(xiàn)實世界的實體和流程,可以代表過去和現(xiàn)在。協(xié)議的數(shù)字孿生體指一個數(shù)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(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式、工業(yè)生態(tài),通過對人、機、物的全面連接,變革傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài),構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系,為工業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供實現(xiàn)途徑。

3 實施框架

制造型企業(yè)推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個系統(tǒng)工程,包含戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)、組織、技術(shù)、團隊等方面,它們相互影響、相互作用,共同構(gòu)成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實施框架。

在戰(zhàn)略方面,落實一把手工程,以實現(xiàn)戰(zhàn)略上的引領(lǐng)。在業(yè)務(wù)方面,以業(yè)務(wù)價值和需求導(dǎo)向為原則。在組織方面,強化頂層設(shè)計和推進機制保障,圍繞重點場景、關(guān)鍵領(lǐng)域集中投放資源,采用敏捷方式進行快速迭代。在技術(shù)方面,搭建統(tǒng)一底層架構(gòu)的數(shù)字化平臺和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。在團隊方面,建立數(shù)字化團隊,數(shù)字化部門與業(yè)務(wù)部門充分信任、協(xié)作、融合。

在總體框架和原則的指引下,制造型企業(yè)要逐步理清數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)與路徑,因地制宜,以自身發(fā)展為核心,追求新形勢下制造型企業(yè)核心能力的成長,最終實現(xiàn)預(yù)期回報。

4 案例

4.1 數(shù)字孿生助力裝備運維

某汽車制造廠于1997年正式建成投產(chǎn),主要從事汽油發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制系統(tǒng)、混合動力和電力驅(qū)動控制系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售。2018年,該汽車制造廠全面啟動數(shù)字化轉(zhuǎn)型,基于工業(yè)互聯(lián)平臺、仿真建模等數(shù)字技術(shù),采集數(shù)控機床等生產(chǎn)設(shè)備的傳感器、控制器、加工過程數(shù)據(jù),對設(shè)備參數(shù)、工藝數(shù)據(jù)、運行環(huán)境等各項指標(biāo)數(shù)據(jù)進行實時分析,圍繞人、機、物、法、環(huán)生產(chǎn)線全要素進行抽象行為規(guī)則建模,構(gòu)建設(shè)備及生產(chǎn)線實時數(shù)字孿生模型,實現(xiàn)物理模型和數(shù)字孿生模型的雙向映射。數(shù)字孿生五維模型如圖1所示。

圖1 數(shù)字孿生五維模型

數(shù)字孿生虛擬設(shè)備實時顯示設(shè)備運維的數(shù)據(jù)變化趨勢,方便操作人員及時了解設(shè)備變化,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況,并及時處置。由此可以實現(xiàn)對生產(chǎn)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(chǎn)線的調(diào)試、報警預(yù)警、遠程運維提供平臺,完成生產(chǎn)線的可視化、透明化管理,為企業(yè)管理人員提供決策參考。

具體實踐時,第一步完成設(shè)備主體應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建與互聯(lián)互通,包括設(shè)備主數(shù)據(jù)管理、工裝夾具管理、備品備件管理、設(shè)備維護保養(yǎng)管理、設(shè)備維修經(jīng)驗庫等等。第二步基于工業(yè)互聯(lián)平臺,開發(fā)三維設(shè)備可視化監(jiān)控等應(yīng)用。借助數(shù)字孿生技術(shù)助力裝備運維一方面可以通過數(shù)字孿生模型的指導(dǎo),快速定位故障原因,并進行及時修復(fù),提高維修準(zhǔn)確率和效率。另一方面可以對維修記錄進行分析,構(gòu)建預(yù)測性維護模式,預(yù)測設(shè)備可能的故障類型和事件,并給出相應(yīng)的預(yù)防措施和解決方案,大幅降低故障發(fā)生的概率。

4.2 云計算助力供應(yīng)鏈上下游質(zhì)量協(xié)同

當(dāng)前,汽車主機廠供應(yīng)鏈涉及大量零部件設(shè)計、開發(fā)、采購、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié),是一個多層次的供應(yīng)鏈,給供應(yīng)鏈質(zhì)量管理、上下游企業(yè)協(xié)同帶來挑戰(zhàn)。某乘用車主機廠基于汽車行業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,連接供應(yīng)鏈上下游企業(yè)信息互通系統(tǒng)和協(xié)作機制。通過云計算技術(shù)將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等計算機資源進行抽象虛擬化,轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn),具有彈性伸縮、資源共享、按需付費等優(yōu)點。企業(yè)不需要購買物理服務(wù)器部署在工廠內(nèi),即可利用應(yīng)用程序編程接口調(diào)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(qū)域之間的企業(yè)開展協(xié)同。可以充分將供應(yīng)鏈各節(jié)點的信息連接起來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享和協(xié)同處理、算法的云端協(xié)同,提高計算效率和資源利用率,從而從整體上提高供應(yīng)鏈管理的效率,增強供應(yīng)鏈可見性。

第一步,在上下游供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)協(xié)同領(lǐng)域,基于云計算實現(xiàn)供需在線應(yīng)用,打造多級供應(yīng)商業(yè)務(wù)需求在線協(xié)同,企業(yè)與數(shù)百家中小零部件上游供應(yīng)商形成可信可控的關(guān)系。第二步,在質(zhì)量數(shù)據(jù)協(xié)同方面,通過對供應(yīng)商質(zhì)量特性數(shù)據(jù)的實時采集,將供應(yīng)商質(zhì)量管控前移至供應(yīng)商生產(chǎn)線,加大供應(yīng)商質(zhì)量過程管控力度,質(zhì)量管控效果顯著。

4.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動企業(yè)商業(yè)模式升級

某集團公司下屬數(shù)科公司基于集團公司多年的裝備制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗,疊加5G、云計算、數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)勢,打造數(shù)據(jù)統(tǒng)一、平臺統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。這一平臺接入價值1 546億元的高價值設(shè)備資產(chǎn),面向裝備制造、電力、能源等10多個行業(yè),形成面向生產(chǎn)制造、運維服務(wù)、節(jié)能減排等領(lǐng)域的23個解決方案。在技術(shù)上,打通了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+工業(yè)應(yīng)用程序快速開發(fā)、部署、應(yīng)用的閉環(huán)。在行業(yè)服務(wù)上,為更多中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了輕量化、菜單式、易部署的數(shù)字化服務(wù)。

5 結(jié)束語

筆者對數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能制造型企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展進行研究,圍繞數(shù)字化轉(zhuǎn)型與制造型企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,分析兩者之間的必然聯(lián)系。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動有助于制造型企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,與此同時,制造型企業(yè)逐步實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強勁支撐。

制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程需要持續(xù)推進,只有與行業(yè)特有的技術(shù)、知識、經(jīng)驗緊密結(jié)合,與制造型企業(yè)特有的組織、人才、文化深入融合,才能不斷為制造型企業(yè)和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展添磚加瓦,釋放數(shù)字技術(shù)的全部潛能。