以數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能新型工業(yè)化的行業(yè)路徑：裝備制造|以數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能新型工業(yè)化系列談（十）

文|賽迪研究院信軟所數(shù)字化轉(zhuǎn)型課題組 孫剛 張朝

裝備制造行業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)新型工業(yè)化的根本保證。近年來，我國裝備制造行業(yè)高速發(fā)展，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模十年實現(xiàn)五倍增長。然而，隨著全球經(jīng)濟(jì)增長放緩、貿(mào)易保護(hù)主義抬頭、地緣政治局勢動蕩、社會對環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度不斷提高，倒逼裝備制造行業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗放式發(fā)展方式，加快業(yè)務(wù)改造升級，提高研發(fā)設(shè)計、設(shè)備運(yùn)維、生產(chǎn)過程、供應(yīng)管理等環(huán)節(jié)數(shù)字化水平，塑造綜合競爭力。

課題組認(rèn)為，未來，裝備制造行業(yè)的研發(fā)設(shè)計、設(shè)備運(yùn)維、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈管理等環(huán)節(jié)將加速向敏捷性、按需化、智能化、協(xié)同化轉(zhuǎn)變，企業(yè)應(yīng)順應(yīng)趨勢，聚焦基于數(shù)字模型開展產(chǎn)品系統(tǒng)研發(fā)等典型場景，實施以價值鏈延伸為主導(dǎo)的路徑，從七個維度明確具體發(fā)展舉措，以數(shù)字化助力打造核心競爭力。

（一）研發(fā)設(shè)計由流程化向敏捷性轉(zhuǎn)變

裝備制造行業(yè)傳統(tǒng)研發(fā)主要采用線性研發(fā)模式，按照“需求分析-概念設(shè)計-詳細(xì)設(shè)計-制造和測試-優(yōu)化和改進(jìn)-上市和售后支持”的流程逐級開展，基于序列化和明確分工保障產(chǎn)品研發(fā)工作有序推進(jìn)。然而，過去幾年裝備制造業(yè)行業(yè)研發(fā)環(huán)境發(fā)生巨變，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等新興技術(shù)應(yīng)用，為裝備制造業(yè)研發(fā)帶來了許多創(chuàng)新和增長機(jī)會，個性化定制的趨勢也對研發(fā)環(huán)境產(chǎn)生了影響，同時出口限制導(dǎo)致裝備制造行業(yè)市場競爭加劇，研發(fā)模式用人耗時多、研發(fā)周期長、響應(yīng)用戶需求不及時等問題逐漸暴露，難以應(yīng)對日新月異的產(chǎn)品設(shè)計理念和快速升級的研發(fā)需求。

對此，裝備制造行業(yè)應(yīng)探索采用數(shù)字化設(shè)計和仿真技術(shù)，創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計方法，強(qiáng)化敏捷設(shè)計，在計算機(jī)中創(chuàng)建虛擬模型，并進(jìn)行各種仿真分析，減少實際試驗和制造原型的需求，推動部門和團(tuán)隊實時共享設(shè)計數(shù)據(jù)、交流和協(xié)作，促進(jìn)知識共享和創(chuàng)新，加強(qiáng)與供應(yīng)商、客戶和其他利益相關(guān)者的合作，引入外部資源和創(chuàng)新能力，不斷提高研發(fā)效率和質(zhì)量，降低研發(fā)成本。

（二）設(shè)備運(yùn)維由計劃性向按需化轉(zhuǎn)變

裝備制造行業(yè)傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維主要依賴預(yù)防性維護(hù)或者故障發(fā)生后的修復(fù)和維修。預(yù)防性維護(hù)根據(jù)設(shè)備的規(guī)定維護(hù)周期對設(shè)備進(jìn)行定期檢修和保養(yǎng)，增加了維護(hù)成本且效益較低。故障發(fā)生后的維修具有擴(kuò)大損害、加劇危害，提高維修復(fù)雜性等問題。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術(shù)的飛速發(fā)展，裝備制造行業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備間可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，通過傳感器獲取設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，基于云平臺實現(xiàn)對設(shè)備的實時監(jiān)測，提高故障預(yù)警能力和響應(yīng)速度，創(chuàng)新探索更加柔性化、精準(zhǔn)化設(shè)備運(yùn)維方式。

對此，裝備制造行業(yè)利用設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等數(shù)據(jù)，基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建故障診斷模型，訓(xùn)練模型來預(yù)測設(shè)備故障，自動識別異常和潛在問題，并提供相應(yīng)的解決方案，優(yōu)化維護(hù)計劃，實現(xiàn)按需維護(hù)，提高維護(hù)效率和減少維護(hù)成本。

（三）生產(chǎn)制造由機(jī)械化向智能化轉(zhuǎn)變

裝備制造行業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)主要由人工操作機(jī)械完成，生產(chǎn)線和工藝流程固定，難以適應(yīng)市場需求變化和產(chǎn)品多樣化要求。此外，大量手工操作不僅增加了人力成本，還影響產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性，增加人員誤操作風(fēng)險，難以實現(xiàn)高水平的質(zhì)量控制。隨著全球市場競爭加劇，裝備制造企業(yè)面臨著更高的市場要求和更復(fù)雜的產(chǎn)品需求，需要不斷提高生產(chǎn)效率、降低成本、縮短交貨周期以及提供個性化定制，而工業(yè)機(jī)器人、自動化控制系統(tǒng)、傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，也讓裝備制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能化變得更加可行，效益更好。

對此，裝備制造行業(yè)企業(yè)紛紛開展生產(chǎn)過程智能化改造升級，通過數(shù)據(jù)采集、存儲、分析與應(yīng)用來實現(xiàn)對生產(chǎn)過程優(yōu)化和智能化控制，采用智能裝備減少或取代人工勞動，降低運(yùn)營和維護(hù)成本，提高生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和可靠性，構(gòu)建高度智能化的新型生產(chǎn)體系。

（四）供應(yīng)鏈管理由經(jīng)驗性向協(xié)同化轉(zhuǎn)變

裝備制造行業(yè)涉及大量零部件和原材料，供應(yīng)鏈管理至關(guān)重要，傳統(tǒng)管理模式基于預(yù)測需求和長期合同，對于供應(yīng)鏈信息洞察不足。廠商往往需要儲備大量的原材料和成品庫存，增加資金占用成本和倉儲物流的管理負(fù)擔(dān)，且缺乏市場需求快速響應(yīng)能力，生產(chǎn)計劃、物流信息和庫存數(shù)據(jù)在不同環(huán)節(jié)間的傳遞存在延遲，導(dǎo)致生產(chǎn)過?；蛉必洭F(xiàn)象。隨著市場競爭的日益激烈和復(fù)雜，消費(fèi)者對個性化定制和快速交付的需求不斷增加，供應(yīng)鏈敏捷性不足問題突出，倒逼裝備制造行業(yè)加快供應(yīng)鏈數(shù)字化管理，推動供應(yīng)鏈信息流通。

對此，裝備制造行業(yè)企業(yè)加快構(gòu)建數(shù)字化供應(yīng)鏈，加強(qiáng)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，實時獲取庫存情況、訂單狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等環(huán)節(jié)信息，基于數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確開展銷售預(yù)測、需求預(yù)測和庫存優(yōu)化，實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)同和無縫對接，加強(qiáng)供應(yīng)鏈可追溯性，從而提高供應(yīng)鏈整體效率和靈活性。

（一）基于數(shù)字模型開展產(chǎn)品系統(tǒng)研發(fā)

創(chuàng)新應(yīng)用三維設(shè)計、數(shù)字孿生、工業(yè)元宇宙等先進(jìn)技術(shù)，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建虛擬仿真平臺，通過賽博空間和物理空間的映射，將物理模型一比一還原，構(gòu)建裝備產(chǎn)品虛擬模型，展示產(chǎn)品實時狀態(tài)。通過設(shè)置不同的運(yùn)行參數(shù)，在線上虛擬空間中進(jìn)行多樣化工況模擬，代替物理試驗驗證，洞察產(chǎn)品性能，預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量壽命，提高產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量、縮短研發(fā)周期。此外，融入虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，打造更加直觀和沉浸式的裝備研發(fā)體驗。如，徐工構(gòu)建全球統(tǒng)一的數(shù)字化研發(fā)門戶，實現(xiàn)產(chǎn)品不同專業(yè)、不同系統(tǒng)間的并行協(xié)同設(shè)計。

（二）基于大數(shù)據(jù)分析計算進(jìn)行設(shè)備預(yù)測性運(yùn)維

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實時采集關(guān)鍵設(shè)備的溫度、應(yīng)力、電流等數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，提高設(shè)備狀態(tài)洞察力，避免機(jī)械設(shè)備突發(fā)故障。構(gòu)建設(shè)備故障診斷模型，結(jié)合設(shè)備歷史運(yùn)行日志，預(yù)測設(shè)備在不同使用條件下出現(xiàn)故障的概率和時間，制定維修方案，遠(yuǎn)程指導(dǎo)工程師現(xiàn)場執(zhí)行，有效避免信息傳遞缺失的問題。建立設(shè)備故障備案庫，積累設(shè)備故障信息，通過大數(shù)據(jù)分析計算，提出設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用改善建議，助力打造高可靠、高品質(zhì)新一代設(shè)備產(chǎn)品。如，徐工打造的設(shè)備預(yù)測性維護(hù)解決方案，實現(xiàn)設(shè)備健康自檢、自我保護(hù)，并提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行隱患。

（三）構(gòu)建高效協(xié)同的智能制造體系

結(jié)合CPS、AR/VR等技術(shù)推動數(shù)據(jù)源、模型的統(tǒng)一，加快數(shù)據(jù)有效流通，構(gòu)建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的異地多廠協(xié)同制造體系。將裝備組裝廠、零部件生產(chǎn)廠等資源整合，以信息管理為整個制造網(wǎng)格系統(tǒng)提供行動依據(jù)，形成網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，提高各部門協(xié)同效率。針對不同型號的裝備制造需求，制定個性化組裝方案，構(gòu)建生產(chǎn)工位、生產(chǎn)線及生產(chǎn)車間邏輯模型，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)核心生產(chǎn)要素狀態(tài)監(jiān)控及作業(yè)狀態(tài)管控，及時調(diào)整生產(chǎn)所需的人、機(jī)、料、法、環(huán)等配套供給。如，長安汽車構(gòu)建數(shù)字化工廠運(yùn)營方案，實現(xiàn)生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、工藝、物流、能源等業(yè)務(wù)數(shù)字化、透明化、可視化。

（四）開展供應(yīng)鏈整合和一體化管理

利用大數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)，將供應(yīng)鏈中涉及的各個環(huán)節(jié)、關(guān)鍵指標(biāo)和數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析，建立實時報表，洞察供應(yīng)鏈運(yùn)作情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。通過數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對市場需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，實時調(diào)整生產(chǎn)計劃、優(yōu)化庫存管理、配置人力資源，減少訂單滯銷和缺貨的風(fēng)險。通過供應(yīng)鏈協(xié)同平臺和在線協(xié)作工具，實現(xiàn)供應(yīng)商、合作伙伴和客戶之間的實時協(xié)同和信息共享，建立供應(yīng)鏈伙伴網(wǎng)絡(luò)，提高供應(yīng)鏈協(xié)同能力和響應(yīng)速度，實現(xiàn)訂單的快速處理和信息的及時傳遞。如，中車唐山機(jī)車軌道交通裝備全供應(yīng)鏈協(xié)同管理，實現(xiàn)了物流與信息流的統(tǒng)一，有效提升庫存周轉(zhuǎn)效率。

（一）著力引進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)，構(gòu)建智能制造新體驗

通過構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，配置機(jī)器人、AGV小車、邊緣計算盒等設(shè)備，推動生產(chǎn)過程高度智能化，減少人員投入。廣泛運(yùn)用3D打印技術(shù)，開展制造特殊材料、零部件修復(fù)和快速原型制作，實現(xiàn)快速成型、個性化定制和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，減少生產(chǎn)周期和成本。創(chuàng)新應(yīng)用虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，進(jìn)行設(shè)計驗證、培訓(xùn)模擬和遠(yuǎn)程協(xié)作，打造更直觀和沉浸式的裝備設(shè)計和操作體驗。

（二）基于數(shù)據(jù)驅(qū)動資源優(yōu)化配置，提高全要素生產(chǎn)效率

基于生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化改造和業(yè)務(wù)系統(tǒng)上云，將原本固化在裝備制造行業(yè)生產(chǎn)流程中的隱形數(shù)據(jù)顯性化，將分散在各個生產(chǎn)車間的散亂數(shù)據(jù)匯聚成大數(shù)據(jù)資源。在設(shè)備運(yùn)維、生產(chǎn)排產(chǎn)、物流運(yùn)輸、銷售服務(wù)等重點(diǎn)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析計算、模擬預(yù)測、智能決策等模型，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)流程優(yōu)化，提高物料、資金、人力等全要素生產(chǎn)效率。

（三）構(gòu)建無人化或少人化工廠，實現(xiàn)工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的智能化和高效性

通過運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動化控制系統(tǒng)等，讓機(jī)器執(zhí)行裝配、焊接、噴涂等各種復(fù)雜任務(wù)，取代人工操作，減少對人工勞動的依賴，提高生產(chǎn)制造自動化和安全水平，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率和一致性。此外，無人化工廠還可以實現(xiàn)24小時連續(xù)生產(chǎn)，不受人力資源限制，提高生產(chǎn)能力。

（四）構(gòu)建平臺化組織，提高組織靈活性和創(chuàng)新能力

基于數(shù)字平臺推動企業(yè)組織向扁平化轉(zhuǎn)變，提高信息流轉(zhuǎn)效率。建立項目團(tuán)隊動態(tài)調(diào)整機(jī)制，根據(jù)客戶要求和項目需求快速變更團(tuán)隊組成，提高組織響應(yīng)速度和敏捷性，打造富有創(chuàng)造力、積極性的敏捷型組織團(tuán)隊。整合企業(yè)各部門、供應(yīng)鏈企業(yè)和合作伙伴，推動數(shù)據(jù)信息跨企業(yè)流通，促進(jìn)企業(yè)間緊密協(xié)作，開展高效協(xié)同研發(fā)、協(xié)同生產(chǎn)。

（五）加速向高端化、服務(wù)化轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)業(yè)綜合競爭力

通過加大核心技術(shù)研發(fā)投入，提高自主創(chuàng)新能力，引入新材料、新工藝、新技術(shù)和新裝備，不斷提升產(chǎn)品技術(shù)含量和價值水平，推動產(chǎn)業(yè)高端化躍升。通過深刻洞察市場需求，集成先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，將智能系統(tǒng)與先進(jìn)裝備進(jìn)行融合，打造個性化定制產(chǎn)品，滿足不同用戶的差異化需求，提供高品質(zhì)售后服務(wù)和跟蹤咨詢，提升產(chǎn)品附加值，推動產(chǎn)業(yè)體系向服務(wù)市場延伸，貼近消費(fèi)端，拓展盈利新空間。

（六）加速構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動決策體系，應(yīng)對供應(yīng)鏈復(fù)雜性和可持續(xù)發(fā)展新要求

為應(yīng)對全球供應(yīng)鏈穩(wěn)定性降低局面，裝備制造行業(yè)加速建立數(shù)字化供應(yīng)鏈管理體系，整合跨地區(qū)供應(yīng)商和合作伙伴，確保物資的及時供應(yīng)和質(zhì)量控制。同時，還面臨更高的環(huán)境保護(hù)要求和可持續(xù)發(fā)展壓力，企業(yè)基于數(shù)據(jù)分析優(yōu)化能源利用和污染物控制，減少能源消耗、減少廢棄物和排放物的產(chǎn)生，推進(jìn)綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

（七）充分利用裝備產(chǎn)品智能化基礎(chǔ)，打造精準(zhǔn)化治理體系

引導(dǎo)裝備制造行業(yè)企業(yè)在各類裝備產(chǎn)品預(yù)裝智能傳感模塊，精準(zhǔn)掌握裝備運(yùn)行工況、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，為政府部門探索數(shù)字化安全監(jiān)管、極端情況產(chǎn)能調(diào)度等治理場景提供堅實支撐。鼓勵裝備制造行業(yè)企業(yè)加強(qiáng)合作，探索關(guān)鍵數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，建立挖掘機(jī)運(yùn)行指數(shù)、基建開工指數(shù)等行業(yè)“風(fēng)向標(biāo)”，驅(qū)動政府部門科學(xué)決策、精準(zhǔn)施策，進(jìn)一步放大政府治理效能。(賽迪問道數(shù)字化轉(zhuǎn)型（二十六）)

編輯：王改靜

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