智能制造白皮书

数字化转型 智卓能越制运造营白赋皮能书制造企业 霍尼韦尔精益数字化研究院 e-Works研究院 目录 变局：数字经济浪潮“不期而至”，中国制造何去何从？3 困局：数字化转型“恰逢其时”，制造企业任重道远4 破局：聚焦6大关键能力，探索数字化转型最佳路径8 举措一：定义企业数字化转型最佳路径8 举措二：构建企业数字化转型能力框架11 立局：“1+2+N”加速制造企业数字化转型落地12 “1”：管理与数字化紧密结合的数字化转型方法体系12 “1+2”：精益+数字化工具双管齐下实现持续改善14 “1+2+N”：软硬件多场景融合打造一体化解决方案15 解局：世界级工厂的数字化转型之道23 合肥美桥――设备管理数字化，开启数字化转型重要一步23 中联重科智能――探索精益企业与智慧工厂融合发展之路25 海信集团――工业互联网平台实现信息闭环25 码捷苏州工厂――基于HOS和MOM的霍尼韦尔首家世界级工厂26 结语27 变局 复VU杂C性A（不稳定Volatile、不确定性Uncertain、 数中字国经制济造浪何潮去“何不从期？而至” 长，为世界经济复苏与增长注入了重要动力。 临，全球Co经m济p发le展x和面模临糊的性不确Am定b性ig进u一ou步s）增时强。代面来对规不模确及定体性量导却致逐的年经增济加，持成续为低了迷低，迷全经球济数形字势经下济的一数抹字亮经色济。更2是02展0现年出，面强对大突的如发其展来韧的性新，冠实肺现炎逆疫势情增， 根据中国信息通信研究院发布的《全球数字经济白皮书》数据显示，2020年数字经济的规模再上新台阶，47个国家数字经济增加值规模达到32.6万亿美元，同比名义增长3.0%，占GDP比重为43.7%，产业数字化仍然是数字经济发展的主引擎，占数字经济比重为84.4%。其中，2020年我国数字经济规模近5.4万亿美元，居世界第二位，同比增长 9.6%，增速位于全球第一。此外，自2017年“数字经济”首次出现在政府工作报告以来，截至目前已四次被写入政府工作报告。2021年的“十四五”规划政府工作报告再次强调了“加快数字化发展，打造数字经济新优势”，同时，政府多部门也在不断释放加快数字经济发展的政策信号，数字经济已然成为我国经济发展的新引擎。 然而，相较于服务业领域的数字化应用和推进速度，作为我国经济发展主导力量的中国制造业，数字化转型进程却明显滞后。数据显示，2020年，我国服务业的数字经济渗透率为40.7%，制造业的数字经济渗透率则仅为21%，数字化程度有待进一步提升。与此同时，我国制造业面临着中低端产业向东南亚转移、发达国家高端制造业竞争壁垒加大、自身的同质化竞争严重、利润率水平持续走低等诸多发展困境，想要推动数字技术在制造业生产、研发、设计、制造、管理等领域的深化应用，加快重点制造领域数字化、智能化转型进程，仍然存在很多挑战。 因此，作为未来数字经济的主战场，中国制造业如何借助数字经济赋能转型，顺利应对VUCA时代的挑战，扭转发展困境，实现“中国制造”向“中国智造”的转型，成为每一家制造企业都需要深入思考的问题。 困局 数制字造化企转业型任“重恰道逢远其时” 迅速席卷全球。 代以大信数息据技、术云为计核算心、的物新联一网轮、科人技工革智命能和、产5业G变等革新正一在优化加都速，具数备了据良的好采的集、技术存基储、础，传数输、字化展转现、型分的析浪潮与 我国经历四十年改革开放和连续高速增长，也已经进入了中速增长平台和高质量驱动的阶段，处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期，数字化成为实现高质量发展的基本路径。特别是2020年，突如其来的疫情让中国企业尤其是制造企业经历了前所未有的困境，同时也感受到了数字化对企业“转危为机”的重要性。制造企业的决策者们开始重新审视数字化转型对企业的价值与意义，并且用实际行动加速企业数字化转型的进程。 据e-works最新调研数据显示，99%的企业对数字化转型持支持态度，约80%的企业已经制定了数字化转型规划，且超过40%的企业已经将数字化转型作为企业核心战略。不难看出，越来越多的企业受到企业战略发展、产品创新需求、人力成本上升等因素的驱动，选择用数字化转型来对抗不确定因素，并高度认同其价值，企业数字化转型的内生动力不断被激发。 图1制造企业对数字化转型的态度（数据来源：e-works）图2促使企业数字化转型的主要动因（数据来源：e-works） 同时，尽管受到“疫情”冲击，依然有超过80%的企业保持了在数字转型方面的持续投入。其中，投资额在 300万–1000万元区间的企业比例也保持稳定上升。此外，自疫情后，无专项投入的企业比例显著缩小，这也充分说明数字化转型的价值驱动效应明显，企业内生动力正在持续释放。 图3制造企业2018–2020年数字化建设投入（数据来源：e-works） 此外，随着云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能等新兴信息技术与制造业的深度融合，数字化技术正在引发对制造业研发设计、生产制造、产业形态、商业模式、业务运营、决策方式、组织形态、企业文化等方面的深刻变革与影响。数据显示，数据采集及分析、物料与库存管理、生产运行管理、质量管理、设备维护与备件管理位列企业数字化应用的前五。并且，未来2–3年，设备数据采集、实施MES/MOM系统、实现车间设备联网、实现数字化质量管理是企业数字化建设的主要方向。 图4企业数字化技术应用情况（数据来源：e-works） 图5企业未来2–3年数字化建设方向（数据来源：e-works） 由此不难发现，企业数字化转型的热情正在被一步步点燃，数字化转型正当时。然而，根据制造企业数字化转型阶段分布自评数据显示，现阶段企业数字化转型多处于起步阶段，仅有7.1%的企业处在全面部署阶段，处在创新优化阶段的企业更是不足3%。这说明我国制造业数字化转型总体还属于成长型，未来仍然有较大的发展空间，转型之路任重道远。 毕竟数字化转型是一个长期且复杂的过程，企业在数字化转型过程中面临着技术创新、业务能力与组织架构重建、人才培养以及资金投入等方方面面的挑战，同时制造企业组织、业务、产品和价值链的复杂性，也为制造企业的数字化转型带来诸多障碍。根据e-works长期跟踪数据显示，专业人才、技术能力、资金投入是制约制造企业数字化转型的主要因素，此外还包括顶层规划缺失、管理与流程原因、转型方向不明、无成功案例借鉴等。 图6制造企业数字化转型阶段分布自评（数据来源：e-works）图7制约企业数字化转型的因素（数据来源：e-works） 具体来说，中国制造企业数字化转型面临以下八大难点与问题： 专业人才不足制约数字化转型进程。数字化/智能化转型需要培养复合型人才，但尽管部分企业采取内部培养、优秀人才输入等多种方式构建企业数字化人才体系，但对于大多数企业而言成本负担较重，存在一定风险。 企业技术能力难以全面支撑数字化转型。大多数企业对于信息技术的应用认知还停留在部署IT系统的阶段，并且经过多年传统信息技术（如ERP等）的应用，孤岛纵横、基础数据不准等问题始终困扰着企业。与此同时，云、大数据、AI、IoT等新兴技术快速发展，新旧问题叠加让传统制造企业理解、应用、掌握这些技术变得更加困难。 数字化转型缺乏足够的资金投入。传统制造企业尤其是中小企业的利润率较低，因此在数字化转型资金投入方面尤为谨慎，更加关注投资回报，往往缺乏足够的资金投入。另一方面，企业投资数字化转型项目一旦没有取得显著效果，企业进一步的数字化转型的投资动力也受到制约。 图8企业数字化转型主要难点与问题来源 数据采集与应用能力不足。数据是制造企业数字化、智能化非常重要的组成部分，也是企业重要的资产。企业涉及的数据类型多、来源多、量级大，如何获取数据、传输数据、管理数据、发挥数据价值仍然是企业亟需攻克的难题。 软硬能力失衡制造数字化转型障碍。受到投资回报的牵引，企业往往将应用的重点放在自动化设备等硬件设施的升级上，很多企业并不太重视设备联网和数据采集，这样造成了企业在数字化转型中重硬轻软，能力分布失衡。 企业数字化转型缺乏全局战略支撑。数字化不仅仅是技术革新，更是经营理念、战略、组织、运营等全方位的变革，需要从全局谋划。尽管目前多数企业推动数字化转型的意愿强烈，但普遍缺乏清晰的战略目标、详细的数字化转型规划以及确保规划落地的保障措施。 企业数字化建设的管理基础薄弱。数字化转型不仅仅是技术问题，更多的是管理问题。目前企业已经应用了诸多信息系统，但是孤岛纵横，基础数据不准确，编码体系不统一等问题依旧突出，如果企业缺乏良好的管理基础，就盲目实施数字化项目，收效一定无法达到预期，因此管理基础的夯实尤为关键。 缺乏数字化建设方法和经验的指引。制造业的各个细分行业差异很大，处在各个产业链中不同位置的企业个性化很强，即使是同类企业由于企业实际建设水平的差异，数字化转型的突破口也各不相同，企业往往没有可以直接照搬的模板，缺乏可借鉴的经验和专业的指导。 面对这些难题，制造业该如何打破转型困局？如何保障数字化应用落地？如何高效地推动数字化转型？这些成为了当前制造企业关注的重中之重。 破局 聚探焦索数6字大化关转键型能最力佳路径 数的字方化式为破传解统困制局，造寻企求业合带适来的了转很型多方新法的与机路遇，径，用拥正抱确数修课字。化转型给制造业带来的红利已成为制造企业的必 举措一：定义企业数字化转型最佳路径 在拥抱数字化转型的过程中，很多企业在数字化领域已经进行了很多艰苦而勇敢的尝试。但对于大多数企业来说，它们所面临的是一段充满未知的旅程，个体的差异使得数字化转型的路径千差万别，难以寻找标准答案。 制造业数字化转型是全方位的，通常情况下，企业数字化转型可以有六种典型切入模式，即：商业模式转型、服务模式转型、研发模式转型、运营模式转型、制造模式转型和决策模式转型。商业模式转型主要指企业通过数字化手段，建立起了全新的商业模式，如按服务绩效付费（Paybyuse）；服务模式转型指企业通过开发产品服务的APP等方式，让客户可以实现自助式服务， 转变传统服务方式，从而提升服务效率；研发模式转型指在产品研发过程中广泛应用数字化技术，如通过互联网收集客户对产品的需求，在研发过程中实现众包设计等；运营模式转型指的是结合业务场景全方位应用数字化技术，帮助企业实现精细化管理；制造模式转型是通过制造环节的数字化技术应用实现制造的转型升级；决策模式转型通常指企业通过推进数字化转型，对已经拥有的海量异构数据进行多维度分析，提高数据分析的实时性和可视化，实现数据治理，基于数据驱动进行决策，并利用人工智能和大数据分析技术分析数据背后蕴含的关键信息。 图9制造企业的数字化转型模式选择 从发展路径来看，制造企业数字化转型可分为着精益化，自动化，互联，智能四个阶段。 图10智能工厂发展路径 精益化是企业走向智能的重要基础。企业需要引入5S现场管理法/精益物流（PFEP）、流程设计（designforflow）、制造质量（BIQ）、六西格玛等具体的精益管理方法和工具，指导企业改善管理状态，打好数字管理的基础。同时，数字化也是突破精益管理瓶颈的有效工具，企业需要以精益改善为抓手，通过指标驱动实现自主管理让数字化转型落地。 自动化是在精益化的基础上，从IT与OT两方面开始部署，一是升级自动化设备，实现面向库存（Buildtostock，BTS）和面向订单（Buildtoorder，BTO）的大规模标准化生产；一是开始部署工业软件，如MES、PLM、ERP等，实现业务信息的数字化管理，对于高能耗企业，利用传感器、测量仪表等获取能耗数据，建立能源管理解决方案。 互联是在精益化和自动化的基础上，强调互联互通，通过IT与OT融合，实现信息流、物流和生产设备的互联互通，如实现MES与WMS之间的集成，实现PLM与ERP之间的集成等，逐步从大规模生产演变为大规模定制，实现面向订单生产（BTO）和配置订单生产（ConfigureToO