數(shù)字化轉(zhuǎn)型制造業(yè)企業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型制造業(yè)企業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)

現(xiàn)在，數(shù)字化時代已經(jīng)進入了一個數(shù)字時代。數(shù)字技術在媒體、生活、經(jīng)濟、社會、文化、醫(yī)療等領域得到了廣泛應用和取得了顯著成效。隨著技術創(chuàng)新、客戶需求以及外部環(huán)境因素的加速變化,數(shù)字化技術和制造業(yè)的結合越來越緊密,制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也正在加速推進。從國際看,新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正在興起,制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢和競爭格局面臨重大調(diào)整。發(fā)達國家紛紛提出了“工業(yè)4.0”“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”戰(zhàn)略,圍繞制造業(yè),制定戰(zhàn)略、出臺政策、投入資金,彰顯國家意志,試圖贏得制造業(yè)競爭新優(yōu)勢。在中國,工信部也提出“兩化深度融合”和“中國制造2025”戰(zhàn)略,以推進信息通信技術與制造業(yè)深度融合為主線,以推廣智能制造為切入點,強化工業(yè)基礎能力,提高綜合集成水平,全面推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,推動中國制造實現(xiàn)由大變強的歷史性跨越。數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)在是一個勢不可當?shù)内厔?根據(jù)著名的咨詢機構IDC和其他咨詢機構的預測,2020年全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關的產(chǎn)業(yè)的增加值會達到18萬億美元。從制造業(yè)企業(yè)的角度,主要有兩個方面的問題要解決:一個是企業(yè)內(nèi)部價值鏈的整合和打通。另外一個就是企業(yè)外部的數(shù)字化資源怎么有效利用。在企業(yè)內(nèi)部,比如怎么利用內(nèi)部的工具和流程驅(qū)動生產(chǎn)、供應鏈、研發(fā)、市場、服務等企業(yè)價值鏈的打通,這是制造業(yè)企業(yè)需要關注的核心問題。制造業(yè)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心要素步驟:一、企業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀評估;二、精益生產(chǎn)與工藝優(yōu)化;三、自動化優(yōu)化與集成規(guī)劃;四、信息化優(yōu)化與集成規(guī)劃;五、數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖設計。數(shù)字化轉(zhuǎn)型與不斷變化的數(shù)字經(jīng)濟直接相關,因為在數(shù)字經(jīng)濟環(huán)境下,基于技術的支持,個人、企業(yè)乃至整個社會都實現(xiàn)了實時互聯(lián)。大家不妨想想那些正在改變商業(yè)本質(zhì)的高級功能——高度互聯(lián):隨時隨地溝通,實現(xiàn)高度互聯(lián);無限的計算能力:各種各樣的平臺,提供無限的計算能力;云計算:輕松訪問托管的軟件和服務;傳感器和移動設備激增:提供新的源源不斷的信息流,以及大量的信息訪問渠道;網(wǎng)絡安全加強:支持用戶安全地訪問和使用重要信息,最小化內(nèi)外部安全漏洞。中國中小型制造業(yè)企業(yè)在過去幾十年的發(fā)展過程中成長迅猛,對數(shù)字化的需求越來越旺盛,隨著公司規(guī)模的不斷擴展,他們對IT&OT的需求也越來越多,特別是在新技術的驅(qū)動下,中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求同樣勢不可當。不過,必須承認的是相比于大企業(yè),中小型制造業(yè)企業(yè)在人才、資金、技術與管理等方面都較為落后,中小企業(yè)由于其業(yè)務特性導致了其對數(shù)字化轉(zhuǎn)型缺乏緊迫感,數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗相對不足,沒有樹立相對科學的轉(zhuǎn)型升級體系方法論,不能夠相對精準把握數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心要素和戰(zhàn)略取舍。數(shù)字時代的到來,已是社會經(jīng)濟發(fā)展中不可逆轉(zhuǎn)的一種趨勢,所以,本文通過一個實際案例,指出中小型制造業(yè)企業(yè)如何善用新的變化形式來革新管理理念、手段與結構,進一步推動可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。如何以更低的IT&OT成本搭建完整的按需管理方案?如何推動業(yè)務增長、實現(xiàn)卓越運營?如何通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理關鍵的業(yè)務流程?其他關鍵業(yè)務如何實現(xiàn)數(shù)字化管理?a公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑選擇以下用A公司來代表案例企業(yè),A公司是一家生產(chǎn)低壓電氣系列產(chǎn)品,集科研、制造、加工、貿(mào)易于一體的多元化科技型中小型企業(yè),為實現(xiàn)新時期的轉(zhuǎn)型、提升未來的綜合競爭力,擬建立數(shù)字化工廠。但“數(shù)字化工廠”建設是一個龐大、復雜的系統(tǒng)工程,需要按照“總體規(guī)劃、分步實施”的原則,做好頂層設計,對工程的建設目標、內(nèi)容及建設步驟、優(yōu)先級等進行詳細的規(guī)劃。A公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑,遵循精益生產(chǎn)(LeanProduction)的思想,結合業(yè)界的相對最佳實踐進行對標,構造出針對數(shù)字化企業(yè)的評估體系,同時整合匯總A公司的企業(yè)戰(zhàn)略目標,通過價值流分析,得出實現(xiàn)均衡化生產(chǎn)、現(xiàn)場可視化管理的策略及具體措施,應用仿真技術實現(xiàn)設計、工藝、生產(chǎn)一體化并建立持續(xù)改進機制,提出新工廠布局的初步方案并對現(xiàn)有工藝進行優(yōu)化。篩選自動化實施點并提出自動化集成的實施建議,梳理信息化應用構架并提出信息化集成的實施路線圖,最后得出信息化集成、自動化集成、軟硬件選型、實施計劃關鍵行動項等內(nèi)容。下面將針對A公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心要素步驟一一展開說明。企業(yè)管理水平數(shù)字化企業(yè)是現(xiàn)代企業(yè)運行的一種新模式。它將信息技術、現(xiàn)代管理技術和制造技術相結合,并應用到企業(yè)產(chǎn)品生命周期全過程和企業(yè)運行管理的各個環(huán)節(jié),實現(xiàn)產(chǎn)品設計制造、企業(yè)管理、生產(chǎn)控制過程以及制造裝備的數(shù)字化和集成化,提升企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力、經(jīng)營管理水平和生產(chǎn)制造能力,從而提高企業(yè)綜合競爭能力。數(shù)字化企業(yè)的建設,其最終目的不僅是要提高經(jīng)濟效益與資源利用效率,還要提高企業(yè)的非經(jīng)濟效益,增強研發(fā)創(chuàng)新能力,提高人員素質(zhì),改善業(yè)務流程等。這種多重性決定了選擇評估方法時,應采用多指標的綜合評價,進行全方位的考核與評估。基于以上原則,參考德國機械設備制造業(yè)聯(lián)合會(VDMA)的“工業(yè)4.0成熟度評測”,我們制定了數(shù)字化企業(yè)評估范圍。a公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型運營中流程再造的案例分析為深入了解生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀,在數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃期的起始階段,我們對A公司的現(xiàn)有價值流進行了系統(tǒng)的分析,覆蓋到全部工序環(huán)節(jié),收集數(shù)據(jù)包括每個工序的:節(jié)拍時間、加工周期、批量大小、在制品數(shù)量、換型時間、班次、操作員數(shù)量、一次合格率、設備年檢修時間等。基于需求和產(chǎn)線的設計節(jié)拍,主要從整體的產(chǎn)線平衡、生產(chǎn)柔性限制、拉動導入、工藝痛點以及數(shù)據(jù)采集需求五個方面進行改進空間識別,分別有助于提高效率減少投資、減少批量限制、縮短制造交付周期、優(yōu)化工藝流程以及提高智能化水平。產(chǎn)品未來需求=1500萬/年,可用工作天數(shù):26×11=286天,日可用工作時間:8小時,客戶需求節(jié)拍=0.549秒/極,當前自動線設計節(jié)拍:2.4秒?；谏鲜鰯?shù)據(jù),對當前生產(chǎn)的線平衡率進行了分析,基于預估的工藝數(shù)據(jù),目前產(chǎn)線平衡率=51.9%,智能化工廠的標準是85%。線體設計節(jié)拍2.4秒,未來滿足客戶整體需求,需要4.4條線,2.55In延時測試和復校工序的預估節(jié)拍沒有滿足線體設計的2.4秒設計目標,除了優(yōu)化單機的節(jié)拍時間,可以考慮增加瓶頸工位的設備匹配數(shù)量。在提高平衡率的同時,以最少的線體數(shù)量和投資,實現(xiàn)最終客戶0.549秒的節(jié)拍需求。針對未來點焊和輔助工序廠內(nèi)自制的計劃,建議實施拉動生產(chǎn),結合在線FQC抽檢改善,可以將首件產(chǎn)品的制造周期由基于推動模式的4.75天,縮減至約40分鐘。在價值流分析的基礎上,我們對現(xiàn)有工藝流程進行了分析。自動化實施點的篩選基于兩個重要的指標:少人化&可實現(xiàn)性。少人化用于考察實施自動化后帶來的價值,可實現(xiàn)性用于考察自動化方案的實現(xiàn)難度。首先應該實施的是價值大、實現(xiàn)難度低的點。在對A公司自動化產(chǎn)線進行場景描述時,對現(xiàn)有情況進行了詳細的梳理,發(fā)現(xiàn)存在如下現(xiàn)狀和問題:在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的落地過程中,另一個很大的挑戰(zhàn)是單個信息系統(tǒng)的優(yōu)化以及多個信息系統(tǒng)的集成。隨著企業(yè)的發(fā)展,越來越多的信息系統(tǒng)被導入企業(yè),而系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)與流程間的匹配程度、系統(tǒng)構架本身的合理性等問題,向信息化集成提出了挑戰(zhàn)。為應對這一挑戰(zhàn),近年IT界提出了企業(yè)構架(EA,EnterpriseArchitecture)的規(guī)劃方法,這是一種從企業(yè)戰(zhàn)略出發(fā)去梳理業(yè)務架構,進一步分析和規(guī)劃IT架構,并用于指導、規(guī)范計算機信息系統(tǒng)建設的理念和方法,是當前數(shù)字化工廠、數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型規(guī)劃所采用的一種最佳實踐和方法論。通過對企業(yè)架構的分析,在對業(yè)務戰(zhàn)略和業(yè)務流程理解的基礎上,對企業(yè)的信息系統(tǒng)進行總體規(guī)劃和科學實施,從而可以將企業(yè)的業(yè)務戰(zhàn)略和業(yè)務流程與具體的信息系統(tǒng)緊密地結合起來,為企業(yè)描繪出一個未來的數(shù)字化企業(yè)中業(yè)務、數(shù)據(jù)、應用和技術互動的藍圖。業(yè)務架構框架以價值鏈為基礎,進行流程的逐級細化,并且定義了包括客戶管理、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造等主要的業(yè)務功能和職責,最后以流程為主要分析角度,建立業(yè)務架構框架。本案例以A公司的生產(chǎn)制造流程為分析范圍,覆蓋前四層的企業(yè)架構分析(Level-0到Level-3),其目的如下:第一層(Level-0)看價值,識別價值鏈視圖;第二層(Level-1)看管理,識別業(yè)務管理視圖;第三層(Level-2)看流程,識別管理流程圖;第四層(Level-3)看活動,識別活動流程圖。業(yè)務架構是基于戰(zhàn)略決定企業(yè)各組成部分如何運轉(zhuǎn)的工具,建立了企業(yè)戰(zhàn)略與日常運營之間的關聯(lián)關系。從企業(yè)級視角以一種結構化、層次化的方式描述業(yè)務流程,它具有以下兩種特征:1.以企業(yè)級視角描述全局的價值鏈。2.采用結構化的方式來組織價值鏈到任務步驟的業(yè)務流程。A公司的業(yè)務架構level0由三部分不同的流程群體組成:管理流程,確定A公司的戰(zhàn)略發(fā)展方向,關注公司的優(yōu)勢和創(chuàng)造基本的框架。業(yè)務流程,直接和客戶相關,由所有增值程序來組成,主要關注外部客戶的利益。支持流程,是保證運營的流程。通過對Leve-0~Level-4層級的業(yè)務架構梳理,期望達到的目的是:通過對A公司生產(chǎn)運作管理現(xiàn)狀和存在的問題進行深入細致分析,提出流程優(yōu)化或流程管理的新思想;通過對生產(chǎn)流程的梳理、流程優(yōu)化、流程固化和流程e化等幾個階段的研究,提出解決方案和具體實施對策,構建生產(chǎn)流程優(yōu)化模型;采用統(tǒng)一的業(yè)務流程描述語言和工具,清晰各部門職能,明確責任,解決流程不清、運行效率低下的問題;識別生產(chǎn)流程中的信息交互、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計,為A公司導入MES系統(tǒng)奠定基礎。在轉(zhuǎn)型規(guī)劃的過程中,我們也識別出了一些數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中存在的潛在風險,進入實施期后,規(guī)劃組成員應與實施團隊、供應商、公司領導層一起,進一步識別可能存在的風險,并尋找到消除、規(guī)避、控制風險的策略,確保A公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型平穩(wěn)進行。自動化優(yōu)化與集成的集成技術自動化設備替代人工作業(yè),替代率高。具備基本的人機交互功能?？梢酝ㄟ^HMI面板等顯示設備狀態(tài),檢測數(shù)據(jù)等信息。基本能夠滿足批量生產(chǎn)的要求。生產(chǎn)數(shù)據(jù)及檢測數(shù)據(jù)無系統(tǒng)采集。更換產(chǎn)品型號時,需要人工去相應設備前改參數(shù)。大部分PLC和檢測設備無通信接口,無法組成高速工業(yè)以太網(wǎng)。產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量信息無法追溯。自動化優(yōu)化與集成面向生產(chǎn)自動化和檢測自動化的一體化,包括設備的互聯(lián)互通、設備與信息系統(tǒng)的無縫連接、人機交互的界面等方面。為有效地完成自動化的集成,在項目中我們采取了如下步驟:1)實施點篩選,識別出自動化實施點的優(yōu)先級;2)功能概念描述,對自動化需要完成的功能、操作進行文字描述;3)數(shù)據(jù)傳輸與控制,分析不同智能體之間的信號傳遞及響應;4)全自動化集成,在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎上實現(xiàn)設備的互聯(lián)并與上層應用系統(tǒng)集成;5)設備選型/供應商評估。業(yè)務應用架構基于信息化現(xiàn)狀的分析,其中ERP和OA已實施,A公司目前產(chǎn)品生命周期管理存在很大的提升空間,該提升將很大程度改善設計向制造的轉(zhuǎn)化效率,故建議率先實施PLM相關的信息系統(tǒng)。A公司未來的應用架構將包含商業(yè)智能(BI)、PLM、ERP、MES、SCADA、SCM、QMS、CAPP/MPM、WMS+WCS、企業(yè)內(nèi)容管理(ECM)等核心業(yè)務應用系統(tǒng),也將包含業(yè)務流程管理(BPM)、項目管理(PM)、客戶關系管理(CRM)、人力資源管理(HR)、知識管理(KM)等支撐業(yè)務應用系統(tǒng)。另一方面,為確保各信息系統(tǒng)的平滑運行,還應建立一套完善的IT治理框架,包括:面向服務的