当前,新一轮科技革命和产业变革进入应用拓展期,工业化与信息化融合向更大范围、更深层次、更高水平拓展,推动制造业生产方式和产业组织方式根本性变革。
制造体系是以产品的生产为核心,包括需求分析、设计、生产、销售和售后等关键环节。随着社会分工的不断深化,以标准化为基础,制造体系不断朝着专业化、社会化方向发展,生产效率极大提高。制作的完整过程中伴随大量的信息,如市场需求信息、设计研发信息、生产制造信息、市场反馈信息等,信息以数据形式在制作的完整过程中流动,形成“信息流”,与“物流”“资金流”等一同支撑制作的完整过程的运转。
制造体系将与供应链体系深层次地融合,供应链支撑制造体系运转,同时广义的制造体系维持供应链的形成和稳定。制造体系要达到“优质、高效、绿色、人性、安全”的目标,就需要以信息化为基础,将整个制造体系中的各要素协调优化,实现制造体系的系统化、一体化、智慧化。制造体系组成及内部关系如图1所示。
制造体系数字化转型的基础原理:(1)将制造体系的所有的环节、各个要素信息化、数字化。(2)通过系统理论、信息技术、网络技术、智能技术等实现数据整合、集成。(3)制造体系的整体最优化,实现数字化转变发展方式与经济转型,基础原理如图2所示。
数字化转型会对制造业产生以下作用和影响:(1)自动化:生产环境更加人性化,人工逐步被代替。(2)高质量:通过数字化实现质量精确把控,产品质量逐步的提升。(3)生产社会化:以数字化为基础,社会化分工进一步细化,各个制造环节和要素将专业化、模块化、标准化,制造服务更加专业,产生智慧研发、智慧物流、智慧营销等新业态,生产效率逐步的提升。(4)绿色化:通过数字化精确控制能耗、原材料用量、排放等,生产制造更加绿色。(5)注重安全:人身安全、财产安全得到更优秀的保障,信息安全提高到重要位置。
传统制造体系以满足市场需求为目标,组织并且开展生产活动,并提供市场需要的产品,体系结构如图3所示。传统制造体系是以某个企业或公司集团为主体组织生产,要求企业具有相对完整的组织架构和独立生产某种产品的能力。
当前制造体系数字化转型模式:(1)企业对各个工作版块、工作环节进行信息化、数字化改造。(2)将各个信息系统标准化,统一术语、数据格式和接口,逐步打破信息孤岛,实现信息互联。(3)信息系统对接工业互联网和云平台,实现企业与市场、产业链的协同。数字化转型后制造体系如图4所示。
未来可能的制造体系模式:以客户的真实需求为中心,以服务型制造为基本形式,逐步实现制造体系的网络化、云端化,制造模式转变为“云设计、云生产、云销售”(见图5),能够改变供应体系模式,促进制造体系与供应链体系深度融合。
云制造以需求为核心,将需求分析、设计开发、生产、管理、营销等环节云端化,打破现有产品由单一企业制造的模式,实现产品与需求直接对接。将制造体系通过云平台分解到各类企业中,制造企业、设计开发企业、管理运营公司可以提供专业化、标准化、系列化、组合化的设计、制造和管理服务,形成制造基础能力,由云端整合制造资源,调用组合制造基础能力,输出满足需求的产品或服务,最终满足需求。云制造模式将设计开发服务、生产制造服务、运营管理服务作为供应链体系中的重要输出,逐步将制造体系融入供应链体系,拉近制造与需求的距离。
制造体系数字化转型是一个一直在升级的过程:(1)信息化、数字化改造:制造体系各环节、各要素进行信息化、数字化改造。例如,在生产线增加各类传感器,采集生产的全部过程中的各种状态信息(包括加工数量、加工参数、环境参数等),建立生产过程的监测管理信息系统。(2)智能化:以信息化为基础,利用互联网将所有的环节的信息系统连接,并增加自动控制和执行装置,利用生产目标信息、生产的全部过程信息、控制算法等实现部分制造工序的自动化、智能化。(3)智慧化:进一步引入大数据、云计算等新一代信息技术,逐步打破各个信息系统的信息孤岛,进行工厂、园区乃至整个产业的协调控制,实现制造体系智慧化。(4)云制造:制造体系模式变革,将制造体系融入供应链体系,实现需求驱动的云制造。
制造体系数字化转型路径:(1)数字车间建设:工厂的基本信息化、数字化改造。(2)智慧工厂(园区)建设:厂区(园 区)内信息化升级。(3)智慧产业链建设:产业链的智慧化升级。(4)制造模式改革:实现云营销、云设计开发、云管理、云制造。制造体系数字化转型的过程与路径如图6所示。
顶层规划基础制造能力,深化制造业社会分工,构建覆盖全面、专业性强、优质高效的制造体系。进一步推进“制造业单项冠军企业”“专精特新‘小巨人’企业”培育工作,布局建立高质量的基础制造能力。同步开展制造企业的数字化改造,逐步将模拟信号转化为数字信号,以数字化统一信息化,为打破不同信息系统的信息孤岛奠定基础。
制造体系是供应链体系中的基础性环节,如制造体系与需求端距离较远,市场信息反馈到制造体系并作出响应的过程会产生一定的滞后,导致供需在一定时间段内产生不平衡,使某类产品价格大大波动,不利于产业的稳定。因此,通过数字化促进制造体系转型,将设计、开发、生产、管理等信息孤岛联通,形成服务型制造能力;逐步将“以产品为核心”的制造模式转化为“以提供服务型制造能力”为核心的制造模式,改变制造体系在供应链体系中的位置,最终将制造体系融入供应链体系,将制造能力直接对接消费需求,拉进制造体系与需求端的距离。
标准化在制造体系模式变革过程中起到重要的支撑作用。一方面,标准化在制造业社会分工过程中起到了统一、协调等基础性作用。另一方面,标准化是信息化的基础,通过标准能统一术语、数据格式和接口,统一信息交换和理解,对破除信息孤岛具备极其重大作用。要以标准化为基础,指导和支撑制造体系数字化转型。
如果想构建制造业数字转型标准体系,就要从整体出发,考虑制造体系数字化转型的所有的环节和要素,构建涵盖基础通用(术语、图形符号等)、设计开发、制造、信息通信、生产性物流、人财物管理、质量控制等模块及各模块一体化等方面的标准体系,系统支撑制造体系数字化转型工作。
云制造模式能够直接对接需求和生产。以按需分配为基础的按需生产,能大大降低市场机制中的不确定性,减少由于供需不平衡带来的资源浪费,是未来可能会产生的一种社会生产模式,也是分配方式的要求。因此,应主动探索与迎接制造体系的新模式、新变革,提前布局建立云制造生态系统。
如果想构建新型制造体系云平台,就要赋予云平台整合资源的能力。鼓励企业探索新生产模式,找准企业在产业链供应链中的位置,提升公司专业制造能力。对公司进行信息化改造,引导“上云上平台”,将企业的制造能力作为一种服务挂到平台。
制造体系逐步实现数字化、网络化、云端化、智慧化是制造业发展的趋势,特别要重视云平台的作用,运用云平台将需求与供给对接,实现制造模式变革。要以制造企业的信息化、数字化改造为基础,以标准化为重要支撑,逐步探索与建立云制造生态系统,改变制造体系在供应链体系中的位置,为未来制造体系转型变革奠定基础。
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