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1、制造業企業實施數字化轉型的背景
中國工程院院長周濟在2017世界智能制造大會上提到：數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造，是企業實施智能制造三個基本范式，三個范式次第展開、迭代升級。數字化不僅是企業發展必然經歷的一個階段，也是企業實施智能制造的重要基礎。對于制造型企業來說，實現對采購、研發、生產、質量、倉儲、商業交易等業務過程的有效管理必然伴隨著大量的數據采集及分析管理，傳統上受限于技術發展及業務流程管理水平，這些數據多以手工記錄、單機工控系統記錄及功能單一的信息化系統記錄，隨著企業的不斷發展，新技術和新方法的應用幫助企業逐步將一些手工記錄報表向電子化轉移，低級的單機自動化升級為高級的集成聯網自動化，信息化管理系統也會擴展出更多的模塊覆蓋更多的節點，企業的數據量和業務流程的復雜性成倍增加，而且在這些業務過程中，數字化的深度和廣度還會隨著IT技術的進步不斷發展，這些都為制造型企業數字化發展帶來挑戰。
2.1數字化轉型的路徑概述
數字化將物料、設備、人員、工藝標準及倉屬生產設施等各種生產資源形成一個一個的數據節點，通過物聯網技術實現貫穿圍繞產品和各種生產要素的橫向、縱向的鏈接和端對端的數字化集成。在此基礎上，數字化助推制造型企業創新與轉型升級呂黎(中策橡膠集團有限公司，浙江杭州310018)摘要：本文從制造型企業數字化轉型背景出發，通過比較國內發展較為成熟的徐工Xrea工業互聯網、海爾COSMOPlat平臺以及輪胎行業應用數字化提升效率的典型案例，來說明數字化如何幫助制造型企業實現創新與轉型升級。最后以企業為例，解析制造業通過在數字化的基礎上在制造端應用人工智能技術提質增效、在銷售端應用物聯網技術將產品數據向用戶延伸，打造服務型制造新模式，助推企業的創新與轉型升級。制造業數字化的進一步發展有以下3個創新路徑。（1）通過數字化技術將制造過程的人、機、料、法、環、測等各種生產要素的數據提取出來，應用人工智能技術對生產要素的輸入和產品輸出進行優化，提升生產效率，降低制造成本。（2）通過數字化提升流程銜接效率，在制造端通過數字化技術將物料、設備、工裝、生產實時狀態及交付訂單信息接入網絡，采用大數據技術進行動態優化，降低人工干預，將大大提高生產流程的銜接效率。在研發端通過應用PLM、CAD/CAE等信息化技術及手段實現產品研發過程數字化，產品開發、測試、仿真、數學建模這些以往需要大量轉換及重復確認的工作都將通過數字化手段大幅提高效率。以制造端和研發端的數字化為基礎，結合市場端的數字化信息，大幅企業的內部供應鏈效率，將為企業發展帶來新的驅動點。（3）制造業數字化以及大數據的收集、分析和應用，可將產品數據進一步延伸到客戶端，催生服務型制造，將為企業運營和管理提供新的發展路徑。
2.2國內制造企業數字化創新發展路徑
（1）徐工集團：建設徐工Xrea工業互聯網平臺，聚焦業務應用場景，為客戶創造價值。Xrea工業互聯網平臺遵循“數據+模型=服務”模式，構建基于微服務架構的數字模型，把工業技術原理、行業知識、模型工具軟件化、模塊化，封裝成微服務和工業應用。滿足制造業多樣化、個性化場景的需求，助推傳統制造向智能制造轉型升級[1]。（2）海爾集團：建設COSMOPlat將企業從以產品為中心轉移到以用戶為中心，把用戶需求、用戶體驗作為推動自身迭代升級的主要驅動力。海爾通過建設COSMOPlat平臺助力企業實現“三聯”和“三化”。其中“三聯”是指：聯全要素（用戶需求和工廠設備以及所有環節的人互聯）、聯網器（用戶的需求通過“網器（產品）”和工廠要素相連）、聯全流程（用戶和全環節的互聯），“三化”即柔性化、智能化、數字化?！叭摗睂呔龋叭睂咝蔥2]。COSMOPlat通過在交互、定制、研發、采購、制造、物流、服務全流程節點的業務模式變革，輸出七類可社會化復制的應用模塊，幫助企業實現產品生產高精度下的高效率。另一方面，COSMOPlat可為企業智能制造轉型升級提供軟硬一體的大規模定制整體解決方案和增值服務[3]。
2.3國內輪胎行業數字化創新實踐路徑
輪胎行業一般采用典型的流程制造模式，生產技術成熟，過程控制廣泛采用比較成熟的自動化控制技術，同時在企業部署ERP、MES、WMS等信息化管理系統。在企業數字化方面也普遍形成一定的規模，具備企業數字化進一步發展的基礎。（1）萬力輪胎：通過深度應用MES，企業數字化圍繞工序標準化和過程精準化萬力輪胎通過學習汽車制造的全線流水線管理觀念，應用工業自動化和信息化手段制定每個工藝用時標準。通過向制藥業學習制造過程的精密管理方法，企業通過MES系統，將所有的設備、機器人以及工藝流程全線打通，實現了全領域智能化、全流程自動化、全方位綠色化，成為“快、好、省”的智慧型工廠[4]。（2）三角輪胎：兩化融合提升流程效率三角輪胎在生產設備上進行持續升級，實現生產工序的高度自動化，結合MES系統的應用，通過設備互聯、RFID識別、傳感器、工藝數據采集等，以數據驅動決策。其中生產計劃端，用MES反饋實績結合APS滾動排產，降低在制品占用。在工藝控制層，采集工藝參數結合SPC分析控制，不斷提高品質。以生產端的數字化應用為基礎向供應鏈端延伸。在橫向上，SRM+ERP+CRM一體化集成，優化供應鏈成本，提高供應鏈效率。在縱向上，應用產品全生命周期管理PLM，實現市場需求、研發設計(EBOM)、生產制造(MBOM)的全面管理。最后通過市場、研發、生產過程數據持續積累，基于輪胎的“大數據”進行品質提升。在橫向與縱向集成的基礎上，通過電子商務系統+PLM+MES實現“端到端”集成[5]。（3）森麒麟輪胎：構造出以自動化、信息化、智能化、個性化為特點的智慧工廠研發森麒麟智能管理系統，系統包含從密煉到硫化的全自動化制造系統、綜合管理與過程監測管理系統（MES）、成品胎分揀檢驗與入庫自動化系統、輪胎成品倉儲智能化系統（WMS）、產品全生命周期管理系統（PLM）、企業資源計劃系統（ERP）等，通過Anymes輪胎APP實現系統全過程的瞬時、實時監管，大幅度提高產品生產效率和質量[6]。
3、數字化助推企業創新與轉型升級典型案例分析
我國制造業企業大規模發展始于改革開放后，經過近40年的發展，如今多數企業都具備了一定的數字化基礎，企業的數字化按照布局特點可以分為4個階段。
3.1工業自動化技術應用階段
80年代以來，企業以電氣自動化技術應用為基礎，采用電磁閥、繼電器、簡單的PLC、DCS系統等控制裝置，用以提高生產設備單機的生產效率，降低勞動強度。在此期間，有些企業還在熱工管路控制、能源儲存及調度等工序集中分布且有一定復雜程度的過程導入DCS（集散控制系統），企業逐步進入工業自動化控制的初級階段。
3.2制造過程的流程再造階段
進入90年代，隨著國內市場的打開，北美、西歐、日本等發達國家在工業自動化上的先進技術逐漸傳播到國內，變頻電機、伺服驅動系統及PLC的規模化應用幫助企業實現一定程度的集成控制。在物流環節，企業采用信息管理系統、自動化物料存儲、分揀和搬運設備等，使貨物在流轉過程中按需存取與分揀成為可能。在生產環節，自動化物流系統與生產線對接，根據生產需要在特定的時間將特定的原料和半成品物料自動輸出到生產線，使制品的供給數量和生產所需的數量達到一個最佳值。
3.3工業化和信息化兩化融合階段
工業化發展的同時，計算機的應用也幫助企業提高了業務流程管理效率，國內制造業自80年代中期以來，開始在化工行業的配方計算、員工工資管理等數據量大且準確性要求高的地方應用計算機，隨著計算機技術的進一步發展，陸續在財務電算化和檔案數字化等個別領域采用計算機來提升個體的工作效率。進入21世紀以來，隨著IT技術的進一步發展，企業圍繞產品研發、企業資源管理、制造過程管理、人員管理、企業管理等過程，全面探索和應用信息化新技術、新方法來改造企業運營管理方式。ERP系統、OA系統、PLM系統、MES系統、產品條碼系統、倉儲管理WMS系統開始在企業全面應用，這些信息化系統應用統一的編碼標準通過不同的接口和中間數據庫，借助于跨平臺、跨地區的網絡通信能力以及與之匹配的統計分析、權限管理幫助企業實現了生產管理、采購倉儲、質量管理、營銷管理、財務管理的集成，企業在業務管理上基本實現了數字化。
3.4企業數字化建設全面拓展階段
2010年以來，工業控制系統網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業控制網絡互聯、無線技術等多種IT行業的新技術融合進來，企業數字化建設進入全面拓展階段，數字不再局限于制造現場的工業控制網絡或者業務流程當中，而是借助于MES、ERP、PLM等軟件平臺的數據接口和數據管理能力，將工業自動化控制系統端、智能檢測端、手持掃碼端、RFID接收端甚至手機APP端等大量與公司業務管理直接或者間接相關的數據全部整合到平臺中，極大的提升了企業數字化水平。（1）產品研發數字化從輪胎研發過程數字化所覆蓋的配方數據、結構設計圖紙數據、花紋結構數據、CAE/CAD仿真數據等入手，部署以PLM為平臺，CAD、CAE、數字樣胎、技術文件管理、CAPP、工藝模擬仿真等模塊應用為基礎，前端鏈接ERP，后端鏈接MES的數字化設計平臺，提升產品研發效率。（2）制造過程數字化生產過程以訂單為核心，產品模塊化和生產精益化為基礎，以MES為平臺，集成信息通訊技術、數字控制技術、自動化裝備技術，實現了企業互聯化、組織單元化、加工自動化、生產柔性化、制造智能化。（3）內部供應鏈數字化在輪胎上應用條碼或RFID電子標簽作為輪胎流轉的數據載體，寫入輪胎生產數據、銷售數據、使用數據、翻新數據等，且隨時可以通過終端采集讀取相應數據，再結合相應的管理軟件，即可實現對輪胎全生命周期數據的記錄及追溯，其主要包含電子標簽、植入方法、手持終端等。
4、數字化為企業的技術進步提供新的契機
數字化為企業應用人工智能技術和產業鏈延伸提供給了可能，人工智能技術的應用改變了制造業對數據的傳統認知，使企業真正做到以數據作驅動，實現制造業數字化、智能化升級。
（1）將人工智能技術應用于產品制造過程
以過程數字化為基礎，應用工業大數據與云計算、物聯網、移動互聯網等技術的融合應用使得海量的數據能夠實時的采集、監控和感知，生產環節之間的聯系和互動更為緊密，在其基礎上應用語音識別、視覺識別、機器學習等人工智能技術，并將其全面滲透至產業鏈的各個環節，助力制造業在創新及轉型升級上走出新的道路。以輪胎行業的煉膠工序為例，借助于傳統的煉膠過程的數字化基礎，將工序數據部署到云端，在云端應用人工智能技術分析影響混煉膠品質的影響因子，將傳統橡膠制造產業轉化升級為智慧云制造，提升混煉膠的合格率，同時降低密煉時間，從而降低煉膠成本。企業將混煉膠的質量指標數據向前延伸，與天然膠檢測數據等多維原材料數據鏈貫通，從而為上游原材料供應鏈的評估也提供了大數據參考。將混煉膠的質量指標數據向后工序延伸，構造從煉膠—半制品—成型—硫化—質檢—內部物流整個輪胎生產工藝流程基于人工智能技術的智能化生產線，優化過程工藝參數，實現輪胎制造過程的智能化管控。還可將人工智能技術覆蓋到：安全管理、質量管理、環保、能源等生產輔助端，利用云平臺的技術優勢，結合人工智能技術為企業輔助生產設施設備及業務管理提供故障預警、自動反饋、動態優化等，提升企業運營效率。
（2）以數字化為基礎實現產業鏈延伸
產品以及供應鏈的數字化不僅提升了供應鏈的運行效率，還通過數字化手段將產品端、銷售端、服務端的數據貫通，形成一個閉環平臺，幫助企業提升產業鏈的響應效率。另外還可以通過在產品端植入芯片等信息載體將產品的制造數據、銷售數據、使用數據乃至報廢過程的數據全面整合，為產品研發端、售后服務端、廢品回收端等全生命周期過程提供數據支撐，幫助企業實現模式及效率創新。以輪胎行業為例，將企業的ERP系統數據、銷售平臺（天貓旗艦店、微信公眾號、微信小程序）和線下輪胎銷售服務門店相結合，運用連鎖經營模式及移動互聯網技術、大數據分析、智能車型配件匹配系統等技術手段，打通工廠—門店—消費者，實現資金流、物流、信息流的三流合一，幫助企業向汽車后服務市場延伸。全鋼子午胎系列目前已經實現在輪胎上植入芯片來采集輪胎的制造數據、在車輛上使用狀態數據，并借助于中轉模塊將數據傳輸到云服務平臺，實現車輛行駛過程中對輪胎全程實時監督管理的目的，掌控輪胎全生命周期的各項數據指標，通過對數據的分析協助司機、車隊對運輸安全、運輸成本、緊急事項處理提供科學管理手段，并引入輪胎保險產品，減輕因輪胎造成的交通事故成本。這些數據還能延伸到廢舊輪胎回收及翻新二次利用等輪胎全生命周期過程，幫助輪胎企業發展服務型制造新模式。
參考文獻：[1]本刊編輯部.徐工信息Xrea工業互聯網平臺[J].中國信息化，2018,No.292(08):42~43.[2]鄧雅靜.海爾智能制造:用“匠心”打造互聯工廠[J].電器，2017(2):49~51.[3]海爾COSMOPlat:打造工業互聯網中國樣板[J].福建質量技術監督，2018(03):59.[4]黃麗萍.國內首家智能輪胎廠—萬力輪胎合肥工廠投產[J].橡膠工業，2016(12):764~765.[5]單國玲，郭志杰，王善明.三角輪胎踐行智能制造與智慧管理的工業4.0模式[J].中國橡膠，2016,32(22):20~23.[6]林奕龍.森麒麟輪胎智能制造的實踐與發展[J].中國橡膠，2016,32(8):13~16.Digitalizationpromotestheinnovationandtransform
作者簡介：呂黎（1979-），男，工程師，碩士研究生，主要從事橡膠行業智能制造的模式及技術研究。
