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2.2 数字化助力的工业制造供应链

2.2.1 生产制造供应链的智慧化

数字化对各个产业的影响是深刻且全方位的,尤其是第二产业中的工业制造业。目前中国制造业虽然取得了飞跃性的发展,成为世界制造中心,然而整个生产过程中能耗较大。2021年,我国国内生产总值(GDP)达11.4万亿元,稳居世界第二,占全球经济总量18%。然而,我国创造单位GDP所消耗的资源却较高,研究表明,我国在能耗总量不变的情况下,单位能耗减少1个百分点,GDP增加0.362个百分点;在单位能耗不变的情况下,能耗总量增加1个百分点,GDP增加0.767个百分点。 这说明在中国经济发展过程中对能源消耗的依赖远超过对技术进步的依赖。而要降低单位GDP能耗,就需要从产业结构、技术进步和开放度上入手。 显然,全面提升产业制造业的效率和效能,需要在技术进步和产业升级上下功夫。在这一背景下,如何提升产业供应链竞争力便成为生产制造业发展需要解决的核心难点。

数字化为解决上述难题提出了大体的思路,将互联网、物联网和云计算等现代技术嵌入产业的发展变革中,将会对制造业产生以下三个方面的影响:

第一,形成信息数据嵌入式的全周期技术或产品开发与生产管理。通过现代新型技术的运用,特别是集成动态数字存储、感知和通信能力,整合整个供应链和生命周期中的各种必需信息,整个生产制造管理能实现智能化的全程有效控制和管理。因此,技术和产品的提供不再是简单地实现其使用价值,而是透过产品和技术蕴涵的信息和数据,在能量消耗整体最小的状况下,使得客户实现发展的价值。因此,制造业的数字化并不是一味地追求机器人生产、3D打印或者单纯地使用某些物联网技术,而是借助现代信息和物联技术实现产业全生命周期管理。例如德国西门子提出工业4.0主要包括两个方面的内容:一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产系统,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及其他先进技术在工业生产过程中的应用等。作为一套完整且精密的创新工业体系,工业4.0覆盖产品设计、生产规划、生产工程、生产执行、售后服务等全部制造相关环节。通过信息物理系统(cyber physical system,CPS)的搭建,产品生命周期中的全部信息,生产的每一个步骤所需要的全部信息都可以输入系统,这不仅将显著提升生产效率,还能实现更灵活、智能的制造,并节约能耗物耗,满足环保要求。西门子同时还认为,工业4.0的实现包含三大关键因素:一是融合的生产网络,帮助价值链上下游获取实时的产品、生产信息;二是依托数字企业平台,实现产品设计与生产的数字化网络化无缝集成;三是生产的运行全部基于CPS,为真实的物理世界包括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数字“双胞胎”。所有这些都是为了打造更为智能化的全周期的生产供应链体系。

第二,形成自组织的产业生产过程和生态化。自组织的产业生产过程就是能集成所有的产业主体,形成跨条线、跨部门、跨区域,与政府、企业、行业协会等广结联盟,与物联网和互联网相融合的产业共同进化的生产体系,其结果是既实现自组织的价值生产,同时又提升整个产业网络的竞争力,最终实现产业可持续和可循环。在数字化时代,生产制造过程是一个多利益主体交互的复杂经营过程,其成员包括核心企业、配套企业、供应商、分销商、经销商、第三方物流、客户、行业组织、政府管理部门、金融机构等,在一定程度上还包括竞争者和社会团体,这些成员之间构成了价值链,不同的链之间通过互联网和物联网相互交织形成了价值网,物质、能量和信息等通过价值网在联合体成员间流动和循环。随着参与主体的多样化,供应链运营的层级也逐渐生态化和自组织化,也就是说生产制造的协调和互动不仅仅是直接上下游之间的协调和互动,也是沿着纵向延伸(供应商的供应商、客户的客户)、横向延伸(各类协同经营组织,诸如物流服务商、技术合作伙伴等)以及外围延伸(诸如金融机构、行业组织、政府管理部门等)多向复杂的互动和协调过程。除此之外,业务的集成度也越来越高,即供应链运营活动也逐渐生态化,这包括设计、采购、研发、生产、分销、营销、融资、通关商检、税务、外汇、保险等多种活动协同进行,而不是孤立地展开某一活动,其目的在于通过集成化、生态化的活动运营,实现供应链系统总成本最低,而不是单纯追求某一环节的成本最优。

第三,拓展的产业服务化网络。以技术为核心、服务为节点,以工作量为缓冲,以直接或间接服务供应商、整合服务集成商、直接或间接服务客户为成员,包括水平结构、垂直结构、斜向位置三个维度,以及管理、监控、分解或集成流程链接四种方式建构的从初始供应商到终端客户的复杂网络。在这一过程中,既能实现活动的高增值性,又能实现生产管理的标准化。 随着信息技术的发展和企业对顾客满意重要性认识的加深,世界上越来越多的制造企业不再仅仅关注实物产品的生产,而是涉及实物产品的整个生命周期,包括市场调查、实物产品开发或改进、生产制造、销售、售后服务、实物产品的报废、解体或回收。IBM长期以来一直自我定位为硬件制造商,但是进入20世纪90年代,IBM陷入了前所未有的困境,濒临破产。在郭士纳的率领下,IBM成功地由制造企业转型为信息技术和业务解决方案提供商,其全球企业咨询服务部在160多个国家和地区拥有专业的咨询顾问,是世界上最大的咨询服务组织。2019财年,IBM净利润为94.31亿美元,比2018财年的净利润87.28亿美元增长8%。 同样,GE已经发展成为集金融、医疗、能源、航空等于一体的多元化的科技、媒体和金融服务公司。耐克是一家世界著名的体育用品公司,然而,公司总部只从事研发设计和市场营销,其他所有制造环节都外包给加工质量好、成本低的生产厂。通过制造外包,耐克实际上已经成为服务企业。事实上,世界上许多优秀的制造企业纷纷把自己定位为服务企业,为顾客提供与其实物产品密切相关的服务,甚至是完全的服务产品。

2.2.2 数字化工业供应链实践:树根互联

制造业的上述三个变化,不仅能大幅提高生产过程的效率,而且能带动相关产业环节创造出新的市场和产业价值。三一重工打造的树根互联便是利用数字化实现智慧制造和生产供应链的典范。

树根互联技术有限公司是由三一重工物联网技术及运营核心团队组建,基于自主研发形成的工业互联网大数据平台,以开放的股权结构、互联网化公司的运作模式全新打造的一家工业互联网公司,与华为企业云合作共同为客户实现以最小投入、最短时间打通物联网应用“最后一公里”,为客户提供基于机器或设备的数据分析、故障预测、产品设计、运营支持及商业模式创新等工业互联网领域一站式解决方案服务,从而实现智慧制造和生产服务。例如,工程机械行业产品和服务同质化日趋严重,工程机械往往在环境复杂的建筑工地作业,设备运营管理的好坏直接影响客户的收入。复杂机械设备的操作及维修保养的技术水平往往要求较高,目前国内外各大厂商服务水平均停留在通过有限的技术熟练人员实施服务的狭义服务上,存在诸多问题:远程售后无法实时操控了解情况;巡检人员繁忙无法及时响应,巡检周期长;无法进行售后维护数据采集,售后分析困难;故障排除滞后等。面对上述挑战,树根互联依托工业互联网平台,借助3G/4G、GPS、GIS、RFID等技术,配合嵌入式智能终端、车载终端、智能手机等硬件设施,构造设备数据采集与分析机制、智能调度机制、服务订单管理机制、业绩可视化报表、关重件追溯等核心服务。同时,基于工业互联网平台的大数据PaaS服务能力,实现装备工况数据的存储、分析和应用,有效监控和优化工程机械运行工况、运行路径等参数与指标,提前预测预防故障与问题,智能调度内外部服务资源,为客户提供智慧型服务。具体讲,树根互联为生产制造企业提供了如下数字化服务:

第一,实时数据采集与回传。实时采集各品类设备机器运行的各项参数,如地理位置信息、耗油量信息、设备运行状况信息等,并将数据存储,实时分析。

第二,远程监控、分析、诊断。针对设备工况数据进行分析,解决设备与日常管理运营问题。如设备运行轨迹、历史工况分析、机群管理分析、设备实时监控分析等。通过对设备整体或零部件运行状态、异常情况、磨损程度等技术参数的大数据分析,支持客户随时随地对设备进行监控和管理。管理设备作业状况,对设备作业量(总工作时间、作业方量、油耗、发动机转速等)进行统计,方便客户工作安排、成本控制。通过获取和分析设备的实时诊断数据,深入了解客户需求,实现用户使用状况与产品生命周期的监控,为客户提供及时的设备非正常状态提醒,预防损失,也为服务工程师维修提供依据。

第三,智能故障诊断。对设备运行数据进行实时采集与处理分析,根据已设定的规则进行非法操作报警、设备异常报警、偏离预定位置报警等实时报警,以及故障远程诊断、维护,并相应与智能服务平台一键智能派工服务集成。

第四,故障预测。基于存储在大数据存储与分析平台中的数据,通过设备使用数据、工况数据、主机及配件性能数据、配件更换数据等设备与服务数据,进行设备故障、服务、配件需求的预测,为主动服务提供技术支撑,延长设备使用寿命,降低故障率。

第五,资产管理。设备解锁管理:实现系统远程锁机/解锁、多级别的锁机控制、锁机流程管理、锁机历史记录管理等。设备维保管理:实现可根据自定义参数制订合理的保养计划并提供精准的保养提醒和记录等。设备档案管理:实现设备图册管理、设备配件管理、操作保养手册管理、设备基础信息管理等。

第六,机群管理。客户对拥有的不同品类设备进行集中管理;已购机用户、有设备需求用户、项目承建方等可以在平台上进行需求管理,用户可以发布设备使用需求,项目承建方可发布设备需求并以虚拟项目形式对项目中涉及的设备进行机群管理,并主动推送相关信息。 2kqmJzOeGnuIsHnB+YlnwfHT7lB4tFN71VaRAyBNdDzyamqjsVWKGW7raKKroXTV

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