裝備制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型分析-基于CMMM評估

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是通過將業(yè)務(wù)數(shù)字化整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全鏈貫通，幫助企業(yè)規(guī)避轉(zhuǎn)型困難。同時(shí)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不能一蹴而就，也具有曲折往復(fù)的特點(diǎn)。鑒于裝備制造業(yè)工序多、路徑長、離散化程度高，開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐時(shí)，應(yīng)該從企業(yè)核心競爭力出發(fā)，以提質(zhì)增效為目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)主要問題，依托新技術(shù)，思考如何選型，如何組織，如何實(shí)施。1裝備制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，裝備制造業(yè)的發(fā)展水平是新型工業(yè)化的重要支撐力量，也代表著一個(gè)國家綜合國力和技術(shù)水平。下游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級對裝備制造業(yè)提出更高的要求，裝備數(shù)字化已成為企業(yè)發(fā)展的必然選擇。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中企業(yè)將面臨一些問題：（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM及設(shè)計(jì)變更大型裝備制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難題多，涉及不同種類的BOM清單，需要有針對性的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，變更配套工藝，修改技術(shù)文檔及有效管控過程。（2）生產(chǎn)周期長，在制品難管控產(chǎn)品生產(chǎn)往往需要經(jīng)過幾十道加工工序，成品經(jīng)裝配、調(diào)試、入庫、出廠后還需要繼續(xù)售后服務(wù)。由于產(chǎn)品的零部件來自不同制造廠，各環(huán)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分散存儲，“信息孤島”效應(yīng)明顯，某一加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題會給產(chǎn)品進(jìn)度帶來較大影響。此外，現(xiàn)有大型裝備的訂單管理模式較為粗獷，極大制約企業(yè)加工效能的提升。（3）標(biāo)準(zhǔn)工藝難制定由于機(jī)械行業(yè)設(shè)備、人員狀況復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中無法按標(biāo)準(zhǔn)工藝執(zhí)行；導(dǎo)致多種加工工藝流程并存，成為生產(chǎn)現(xiàn)場管理的難點(diǎn)。（4）生產(chǎn)現(xiàn)場狀況無法實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生缺料、返工，以及工藝問題時(shí)，管理人員往往無法及時(shí)知曉，因而延誤解決，影響生產(chǎn)進(jìn)度。而某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題可能導(dǎo)致交貨延期，庫存激增等問題。2裝備制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢如今，裝備制造行業(yè)已經(jīng)從指數(shù)增長進(jìn)入存量增長階段，面臨產(chǎn)品開發(fā)投入大、效率低、服務(wù)響應(yīng)慢，售后服務(wù)被動(dòng)，成本居高不下，行業(yè)增速放緩、市場環(huán)境變化等不利局面，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為裝備制造企業(yè)的迫切需求。（1）解決方案在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，企業(yè)基于數(shù)據(jù)和模型發(fā)現(xiàn)問題，通過場景化解決方案解答難題。（2）商業(yè)模式由產(chǎn)品中心向客戶中心轉(zhuǎn)變隨著市場要求不斷提高，裝備制造企業(yè)從單純的設(shè)備供應(yīng)者變?yōu)檎w方案的解決者，從提供標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┒ㄖ苹a(chǎn)品。相應(yīng)的，產(chǎn)品和服務(wù)的內(nèi)在邏輯也從“以產(chǎn)品為中心”轉(zhuǎn)向“以客戶為中心”，倒逼企業(yè)通過數(shù)字化手段提升自身實(shí)時(shí)洞察能力，為客戶參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、服務(wù)等全生命周期打造良好體驗(yàn)環(huán)境。（3）企業(yè)決策模式發(fā)生改變隨著以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)改變了裝備制造企業(yè)的決策模式。通過大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)、倉儲、配送、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化建模及過程優(yōu)化，智能排查經(jīng)營漏洞、生成策略、選擇策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能決策。3企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)智能制造模型可將企業(yè)智能制造能力成熟度劃分為4個(gè)等級（見圖1），提升企業(yè)智能制造水平由低到高，逐步遞進(jìn)，不能越級提升。圖1智能制造成熟度評估模型以《智能制造能力成熟度模型》作為評估裝備制造企業(yè)制造能力的量化依據(jù)，從“智能”與“制造”兩個(gè)方面出發(fā)，涵蓋企業(yè)10大類關(guān)鍵能力，涉及27個(gè)細(xì)化要素，具體包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，按照不同等級要求，構(gòu)建智能制造能力成熟度矩陣模型（見圖2），通過線上測評、人員訪談、系統(tǒng)演示、現(xiàn)場勘查等方式驗(yàn)證企業(yè)智能制造能力，幫助企業(yè)明確改進(jìn)方向。圖2智能制造成熟度要素模型與等級明細(xì)企業(yè)通過評估并與模型對標(biāo)，了解自身智能制造水平，設(shè)定改進(jìn)目標(biāo)，通過分析，找出存在問題，制定合適的升級路徑，提升自身的能力。通過分解智能制造成熟度模型，理清企業(yè)智能制造成熟度的遞進(jìn)框架、各業(yè)務(wù)層級之間的聯(lián)系，以及每級智能制造水平的主要特征（見圖3），為企業(yè)建立一個(gè)描述智能制造綜合水平的模型，同時(shí)，為不同類型企業(yè)智能制造水平的評估提供依據(jù)。圖3基于企業(yè)制造過程中核心問題的改進(jìn)與優(yōu)化4數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用（1）智能化改造①制造裝備智能化伴隨下游需求的升級，對企業(yè)高效、高質(zhì)量制造能力要求提升，對關(guān)鍵工序的控制尤為重要，一方面要求設(shè)備在計(jì)算、通信能力的基礎(chǔ)上，還要具備一定的感知、思維與判斷、執(zhí)行等力；另一方面，借助感知、連接及分析技術(shù)，采集分析現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化（見圖4）。目前，重點(diǎn)企業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)控化率已達(dá)65%，隨著“智改數(shù)轉(zhuǎn)”深入推進(jìn)，數(shù)字化能力有望進(jìn)一步上升。圖4制造裝備智能化推進(jìn)過程②產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化首先，基于數(shù)字孿生新技術(shù)，結(jié)合有限元仿真分析手段，基于知識庫架構(gòu)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，建立原型模型，圍繞產(chǎn)品全生命周期，構(gòu)建基于設(shè)計(jì)、制造、訂單管理等全要素一體的系統(tǒng)工程框架，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)。然后，應(yīng)用人機(jī)工效學(xué)技術(shù)，提高安全性及工作效率。最后，結(jié)合ESG發(fā)展要求及“碳中和”目標(biāo)下企業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇，開展綠色設(shè)計(jì)，減少制造、使用和回收過程中的環(huán)境污染及能源高效利用。③設(shè)備管理智能化針對生產(chǎn)全過程進(jìn)行設(shè)備智能化管控。在初始階段進(jìn)行設(shè)備建模與工序匹配；采集生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，傳輸?shù)紼IMS/MES等智能決策終端，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警、維保預(yù)警等過程管理（見圖5）；為提升企業(yè)過程管理能力，將設(shè)備能效模型、MTTR/MTBF可靠性評估模型、SPC風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警控制模型融入到設(shè)備狀態(tài)分析環(huán)節(jié)，通過量化指標(biāo)，讓管理者動(dòng)態(tài)掌握企業(yè)的生產(chǎn)情況，通過全過程數(shù)據(jù)可視化為后續(xù)業(yè)務(wù)優(yōu)化改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。（2）數(shù)字化轉(zhuǎn)型整合企業(yè)內(nèi)、外部任務(wù)流、信息流及數(shù)據(jù)流，以智能化應(yīng)用為指引，優(yōu)化生產(chǎn)與運(yùn)營等核心環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①數(shù)據(jù)打通在實(shí)現(xiàn)核心體系互聯(lián)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步與外部數(shù)據(jù)連接整合，為生產(chǎn)管理提供跨流程決策支撐。②柔性自動(dòng)化通過模塊化生產(chǎn)單元、新型數(shù)字設(shè)備，以及生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)等增強(qiáng)生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性，加強(qiáng)對需求變化的適應(yīng)能力。③工廠精益管理通過建立從設(shè)備層到工廠層的精益生產(chǎn)