如何才能打造一个真正的数字化工厂

2021-02-26 13:51:22 720

近年来,随着科技的发展,数字化工厂的打造成为了很多企业的重要战略目标。那么如何打造数字化工厂成为了首要问题。

数字化工厂的四个核心特点:产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一,提供了数字化工厂的打造方式和成功蓝图。

当下,打造数字化工厂成为许多企业的重要目标,但还没有哪家企业宣布自己已经建成了一座完全数字化的工厂。那么,数字化工厂是什么?如何才能打造一个真正的数字化工厂?

工厂数字化不仅仅是制造的数字化

现在常被提及的数字化工厂只是“智能制造”的一个组成部分。在智能制造之下,传统的制造流程将被重组,其最终目的是要实现产品的智能化。其中个性化的客户需求与设计,供应商和制造商之间的信息接入与共享,售后服务的快速响应等环节与数字化工厂一起,成为智能制造非常关键的组成部分。

数字化工厂不仅可以覆盖从研发到售后的各个业务环节,也可以拓展到横向的供应商管理领域 (见图“数字化工厂的范围”)。

什么是数字化工厂?如何才能打造一个真正的数字化工厂

研发工程端的工业4.0 应用包括数字化协同合作、数字化模型和产品虚拟化,通过运用信息化技术,可以大大短研发周期、减少研发风险、提高创新效率。供应链管理主要从纵向,即产品生命周期管理,以及横向,即供应商整合管理两个角度考虑工业4.0 的应用,应用层面非常广泛,包括现在国内较熟悉的智能工厂、智能供应链、生产信息化管理系统等,可以帮助企业提升整个供应链的效率,降低成本,以及规范化管理上游端供应商质量。再往后端推移,工业4.0 技术也可被广泛应用于设备智能维护及实时服务、打造数字化工作环境,以及运用数字化技术手段提高营销效率,提供更优质的销售及售后服务等。

数字化工厂的打造有别于传统业务模式

数字化可以让制造型企业从根本上改头换面。数字化工厂的核心特点是:产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一。目前,从世界范围看,还没有一家企业宣布建成一座完全数字化的工厂。西门子虽然在全球有样板工厂,但还没有在全球范围进行全面推广。领先的制造型企业正采用一系列的先进技术实现生产乃至整条供应链的数字化。这些技术包括大数据分析解决方案、端至端的实时规划和互联、自控系统、数字孪生等。凭借这些技术,效率得以提升,企业能够批量生产高度定制化的产品。然而,想要完全发挥出数字化的潜力,企业仍需要与主要供应商和大客户实时互联。

在讨论数字化工厂的未来图景时,提到最多的是“大规模定制化生产”,这需要企业从6个维度建立相关的企业能力:

强大的客户需求收集和分析能力;

社会化交互的产品研发体系;

模块化、智能化的产品制造工艺;

高灵活度的供应链管理;

与客户需求匹配的生产能力(包括设备维护能力);

智能的库存和物流管理体系。

除了大规模定制化生产,数字化工厂的未来图景还包括能源的节约(据测算有大约12% 的能源节约空间),让供应链更加安全,以及准确地寻找到相关领域专家的问题解决方式。而且数字化工厂的生产模式不仅局限于生产终端消费品的企业,生产设备的企业一样可以通过实践数字化工厂来更好地满足客户需求、降低成本、提高交付效率、合理管理产能。

中国制造的数字化转型

德国“工业4.0”、美国“第三次工业革命”、中国“制造业2025”,世界各国纷纷提出新一代制造理念,主要是为了指导工业制造业的发展,在数字化、智能化、网络化的全球大环境下,拉动传统制造往智能制造方向升级,从而满足未来市场更快速、更个性化的需求响应,并实现更低的制造成本(见图“工业4.0 的演进过程”)。

什么是数字化工厂?如何才能打造一个真正的数字化工厂

德国的“工业4.0”是以“智能制造”为发展目标,建设“数字化工厂”,通过信息技术、广泛互联、信息交互、流程再造等一系列手段,满足消费者差异化、定制化的需求,提高生产的活性,以及向管理者提供更佳的决策支持。

美国的“第三次工业革命”提出得比较早,更多强调的还是信息化和自动化对制造业的冲击和影响。当然美国的制造业领先企业也对制造业的智能化趋势进行了布局和研究,比如通用电气公司提出的工业互联(Industrial Internet)概念,其方向侧重于将机器分析、行业洞察、自动化和商业预测连接起来。《中国制造2025》于2015 年出台,成为中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。实施制造业创新中心建设、智能制造、绿色制造、工业强基和高端装备创新五项工程,开展质量提升和服务型制造两项专项行动。其战略路径是以创新驱动为动力和引领,以工业强基和质量提升为基础,以智能制造为主攻方向,以绿色制造和服务型制造为侧翼。

总体来说,制造业数字化转型在中国还刚刚起步,在未来迈向智能制造、数字化工厂之时,也要充分利用目前中国制造业企业已广泛应用的工业自动化设备。

未来的数字化工厂首先是基于重新设计的生产流程、供应链管理流程、产品再设计,以及数据收集分析和决策系统。它需要形成一个标准,自动化设备需要接入这样的生产体系——第一,需要具备的是功能和应用场景的丰富化,满足生产需求;第二,满足信息采集的需求,这里的信息包括产品信息和操作信息;第三,要在实现标准化生产的同时(工序工艺的标准化,零部件的标准化)保留一定的生产柔性;最后,自动化设备的使用界面友好、维修养护费用较低、调试简单等特性也会加快此类设备的普及。


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