當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時代,數(shù)字化技術(shù)在媒體、生活、經(jīng)濟(jì)、社會、文化和醫(yī)療等各個領(lǐng)域不斷擴(kuò)大應(yīng)用并取得顯著成效。
【編者按】本文作者為蔚藍(lán)工業(yè)CEO,前西門子研究院高級顧問,專注企業(yè)數(shù)字化工廠規(guī)劃咨詢和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案。分享此文供業(yè)內(nèi)人士參考。
隨著技術(shù)創(chuàng)新、客戶需求以及外部環(huán)境因素的加速變化,數(shù)字化技術(shù)和制造業(yè)的結(jié)合越來越緊密,制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也正在加速推進(jìn)。
從國際看,新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正在興起,制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢和競爭格局面臨重大調(diào)整。發(fā)達(dá)國家紛紛提出了“工業(yè)4.0”“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”戰(zhàn)略,圍繞制造業(yè),制定戰(zhàn)略、出臺政策、投入資金,彰顯國家意志,試圖贏得制造業(yè)競爭新優(yōu)勢。在中國,工信部也提出“兩化深度融合”和“中國制造2025”戰(zhàn)略,以推進(jìn)信息通信技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線,以推廣智能制造為切入點(diǎn),強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力,提高綜合集成水平,全面推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,推動中國制造實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)的歷史性跨越。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)在是一個勢不可當(dāng)?shù)内厔?根據(jù)著名的咨詢機(jī)構(gòu)IDC和其他咨詢機(jī)構(gòu)的預(yù)測,2020年全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的增加值會達(dá)到18萬億美元。從制造業(yè)企業(yè)的角度,主要有兩個方面的問題要解決:
一個是企業(yè)內(nèi)部價值鏈的整合和打通。
另外一個就是企業(yè)外部的數(shù)字化資源怎么有效利用。
在企業(yè)內(nèi)部,比如怎么利用內(nèi)部的工具和流程驅(qū)動生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、研發(fā)、市場、服務(wù)等企業(yè)價值鏈的打通,這是制造業(yè)企業(yè)需要關(guān)注的核心問題。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型與不斷變化的數(shù)字經(jīng)濟(jì)直接相關(guān),因?yàn)樵跀?shù)字經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,基于技術(shù)的支持,個人、企業(yè)乃至整個社會都實(shí)現(xiàn)了實(shí)時互聯(lián)。大家不妨想想那些正在改變商業(yè)本質(zhì)的高級功能——高度互聯(lián):隨時隨地溝通,實(shí)現(xiàn)高度互聯(lián);無限的計算能力:各種各樣的平臺,提供無限的計算能力;云計算:輕松訪問托管的軟件和服務(wù);傳感器和移動設(shè)備激增:提供新的源源不斷的信息流,以及大量的信息訪問渠道;網(wǎng)絡(luò)安全加強(qiáng):支持用戶安全地訪問和使用重要信息,最小化內(nèi)外部安全漏洞。
中國中小型制造業(yè)企業(yè)在過去幾十年的發(fā)展過程中成長迅猛,對數(shù)字化的需求越來越旺盛,隨著公司規(guī)模的不斷擴(kuò)展,他們對IT&OT的需求也越來越多,特別是在新技術(shù)的驅(qū)動下,中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求同樣勢不可當(dāng)。不過,必須承認(rèn)的是相比于大企業(yè),中小型制造業(yè)企業(yè)在人才、資金、技術(shù)與管理等方面都較為落后,中小企業(yè)由于其業(yè)務(wù)特性導(dǎo)致了其對數(shù)字化轉(zhuǎn)型缺乏緊迫感,數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)相對不足,沒有樹立相對科學(xué)的轉(zhuǎn)型升級體系方法論,不能夠相對精準(zhǔn)把握數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心要素和戰(zhàn)略取舍。
數(shù)字時代的到來,已是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可逆轉(zhuǎn)的一種趨勢,所以,本文通過一個實(shí)際案例,指出中小型制造業(yè)企業(yè)如何善用新的變化形式來革新管理理念、手段與結(jié)構(gòu),進(jìn)一步推動可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。
如何以更低的IT&OT成本搭建完整的按需管理方案?
如何推動業(yè)務(wù)增長、實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營?
如何通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理關(guān)鍵的業(yè)務(wù)流程?
其他關(guān)鍵業(yè)務(wù)如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理?
以下用A公司來代表案例企業(yè),A公司是一家生產(chǎn)低壓電氣系列產(chǎn)品,集科研、制造、加工、貿(mào)易于一體的多元化科技型中小型企業(yè),為實(shí)現(xiàn)新時期的轉(zhuǎn)型、提升未來的綜合競爭力,擬建立數(shù)字化工廠。但“數(shù)字化工廠”建設(shè)是一個龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則,做好頂層設(shè)計,對工程的建設(shè)目標(biāo)、內(nèi)容及建設(shè)步驟、優(yōu)先級等進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃。
A公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑,遵循精益生產(chǎn)(Lean Production)的思想,結(jié)合業(yè)界的相對最佳實(shí)踐進(jìn)行對標(biāo),構(gòu)造出針對數(shù)字化企業(yè)的評估體系,同時整合匯總A公司的企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo),通過價值流分析,得出實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)、現(xiàn)場可視化管理的策略及具體措施,應(yīng)用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計、工藝、生產(chǎn)一體化并建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制,提出新工廠布局的初步方案并對現(xiàn)有工藝進(jìn)行優(yōu)化。篩選自動化實(shí)施點(diǎn)并提出自動化集成的實(shí)施建議,梳理信息化應(yīng)用構(gòu)架并提出信息化集成的實(shí)施路線圖,最后得出信息化集成、自動化集成、軟硬件選型、實(shí)施計劃關(guān)鍵行動項(xiàng)等內(nèi)容。下面將針對A公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心要素步驟一一展開說明。
步驟一:企業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀評估
數(shù)字化企業(yè)是現(xiàn)代企業(yè)運(yùn)行的一種新模式。它將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合,并應(yīng)用到企業(yè)產(chǎn)品生命周期全過程和企業(yè)運(yùn)行管理的各個環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計制造、企業(yè)管理、生產(chǎn)控制過程以及制造裝備的數(shù)字化和集成化,提升企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力、經(jīng)營管理水平和生產(chǎn)制造能力,從而提高企業(yè)綜合競爭能力。
數(shù)字化企業(yè)的建設(shè),其最終目的不僅是要提高經(jīng)濟(jì)效益與資源利用效率,還要提高企業(yè)的非經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新能力,提高人員素質(zhì),改善業(yè)務(wù)流程等。這種多重性決定了選擇評估方法時,應(yīng)采用多指標(biāo)的綜合評價,進(jìn)行全方位的考核與評估?；谝陨显瓌t,參考德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(VDMA)的“工業(yè)4.0成熟度評測”,我們制定了數(shù)字化企業(yè)評估范圍。
步驟二:精益生產(chǎn)與工藝優(yōu)化
為深入了解生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀,在數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃期的起始階段,我們對A公司的現(xiàn)有價值流進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,覆蓋到全部工序環(huán)節(jié),收集數(shù)據(jù)包括每個工序的:節(jié)拍時間、加工周期、批量大小、在制品數(shù)量、換型時間、班次、操作員數(shù)量、一次合格率、設(shè)備年檢修時間等。基于需求和產(chǎn)線的設(shè)計節(jié)拍,主要從整體的產(chǎn)線平衡、生產(chǎn)柔性限制、拉動導(dǎo)入、工藝痛點(diǎn)以及數(shù)據(jù)采集需求五個方面進(jìn)行改進(jìn)空間識別,分別有助于提高效率減少投資、減少批量限制、縮短制造交付周期、優(yōu)化工藝流程以及提高智能化水平。
產(chǎn)品未來需求 = 1500萬/年,可用工作天數(shù):26×11 = 286天,日可用工作時間:8小時,客戶需求節(jié)拍 = 0.549秒/極,當(dāng)前自動線設(shè)計節(jié)拍:2.4秒。
基于上述數(shù)據(jù),對當(dāng)前生產(chǎn)的線平衡率進(jìn)行了分析,基于預(yù)估的工藝數(shù)據(jù),目前產(chǎn)線平衡率 = 51.9%,智能化工廠的標(biāo)準(zhǔn)是 85%。線體設(shè)計節(jié)拍2.4秒,未來滿足客戶整體需求,需要4.4條線,2.55In延時測試和復(fù)校工序的預(yù)估節(jié)拍沒有滿足線體設(shè)計的2.4秒設(shè)計目標(biāo),除了優(yōu)化單機(jī)的節(jié)拍時間,可以考慮增加瓶頸工位的設(shè)備匹配數(shù)量。在提高平衡率的同時,以最少的線體數(shù)量和投資,實(shí)現(xiàn)最終客戶0.549秒的節(jié)拍需求。
針對未來點(diǎn)焊和輔助工序廠內(nèi)自制的計劃,建議實(shí)施拉動生產(chǎn),結(jié)合在線FQC抽檢改善,可以將首件產(chǎn)品的制造周期由基于推動模式的4.75天,縮減至約40分鐘。在價值流分析的基礎(chǔ)上,我們對現(xiàn)有工藝流程進(jìn)行了分析。
步驟三:自動化優(yōu)化與集成規(guī)劃
自動化實(shí)施點(diǎn)的篩選基于兩個重要的指標(biāo):少人化 & 可實(shí)現(xiàn)性。少人化用于考察實(shí)施自動化后帶來的價值,可實(shí)現(xiàn)性用于考察自動化方案的實(shí)現(xiàn)難度。首先應(yīng)該實(shí)施的是價值大、實(shí)現(xiàn)難度低的點(diǎn)。在對A公司自動化產(chǎn)線進(jìn)行場景描述時,對現(xiàn)有情況進(jìn)行了詳細(xì)的梳理,發(fā)現(xiàn)存在如下現(xiàn)狀和問題:
自動化設(shè)備替代人工作業(yè),替代率高。具備基本的人機(jī)交互功能?？梢酝ㄟ^HMI面板等顯示設(shè)備狀態(tài),檢測數(shù)據(jù)等信息。基本能夠滿足批量生產(chǎn)的要求。生產(chǎn)數(shù)據(jù)及檢測數(shù)據(jù)無系統(tǒng)采集。更換產(chǎn)品型號時,需要人工去相應(yīng)設(shè)備前改參數(shù)。大部分PLC和檢測設(shè)備無通信接口,無法組成高速工業(yè)以太網(wǎng)。產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量信息無法追溯。
自動化優(yōu)化與集成面向生產(chǎn)自動化和檢測自動化的一體化,包括設(shè)備的互聯(lián)互通、設(shè)備與信息系統(tǒng)的無縫連接、人機(jī)交互的界面等方面。為有效地完成自動化的集成,在項(xiàng)目中我們采取了如下步驟:
1)實(shí)施點(diǎn)篩選,識別出自動化實(shí)施點(diǎn)的優(yōu)先級;
2)功能概念描述,對自動化需要完成的功能、操作進(jìn)行文字描述;
3)數(shù)據(jù)傳輸與控制,分析不同智能體之間的信號傳遞及響應(yīng);
4)全自動化集成,在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)并與上層應(yīng)用系統(tǒng)集成;
5)設(shè)備選型/供應(yīng)商評估。
步驟四:信息化優(yōu)化與集成規(guī)劃
在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的落地過程中,另一個很大的挑戰(zhàn)是單個信息系統(tǒng)的優(yōu)化以及多個信息系統(tǒng)的集成。隨著企業(yè)的發(fā)展,越來越多的信息系統(tǒng)被導(dǎo)入企業(yè),而系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)與流程間的匹配程度、系統(tǒng)構(gòu)架本身的合理性等問題,向信息化集成提出了挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對這一挑戰(zhàn),近年IT界提出了企業(yè)構(gòu)架(EA,Enterprise Architecture)的規(guī)劃方法,這是一種從企業(yè)戰(zhàn)略出發(fā)去梳理業(yè)務(wù)架構(gòu),進(jìn)一步分析和規(guī)劃IT架構(gòu),并用于指導(dǎo)、規(guī)范計算機(jī)信息系統(tǒng)建設(shè)的理念和方法,是當(dāng)前數(shù)字化工廠、數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型規(guī)劃所采用的一種最佳實(shí)踐和方法論。
通過對企業(yè)架構(gòu)的分析,在對業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)流程理解的基礎(chǔ)上,對企業(yè)的信息系統(tǒng)進(jìn)行總體規(guī)劃和科學(xué)實(shí)施,從而可以將企業(yè)的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)流程與具體的信息系統(tǒng)緊密地結(jié)合起來,為企業(yè)描繪出一個未來的數(shù)字化企業(yè)中業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和技術(shù)互動的藍(lán)圖。
業(yè)務(wù)架構(gòu)框架以價值鏈為基礎(chǔ),進(jìn)行流程的逐級細(xì)化,并且定義了包括客戶管理、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造等主要的業(yè)務(wù)功能和職責(zé),最后以流程為主要分析角度,建立業(yè)務(wù)架構(gòu)框架。本案例以A公司的生產(chǎn)制造流程為分析范圍,覆蓋前四層的企業(yè)架構(gòu)分析(Level-0到Level-3),其目的如下:
第一層(Level-0)看價值,識別價值鏈視圖
第二層(Level-1)看管理,識別業(yè)務(wù)管理視圖
第三層(Level-2)看流程,識別管理流程圖
第四層(Level-3)看活動,識別活動流程圖
業(yè)務(wù)架構(gòu)是基于戰(zhàn)略決定企業(yè)各組成部分如何運(yùn)轉(zhuǎn)的工具,建立了企業(yè)戰(zhàn)略與日常運(yùn)營之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。從企業(yè)級視角以一種結(jié)構(gòu)化、層次化的方式描述業(yè)務(wù)流程,它具有以下兩種特征:
1、以企業(yè)級視角描述全局的價值鏈
2、采用結(jié)構(gòu)化的方式來組織價值鏈到任務(wù)步驟的業(yè)務(wù)流程。
A公司的業(yè)務(wù)架構(gòu) level 0由三部分不同的流程群體組成:
管理流程,確定A公司的戰(zhàn)略發(fā)展方向,關(guān)注公司的優(yōu)勢和創(chuàng)造基本的框架。
業(yè)務(wù)流程,直接和客戶相關(guān),由所有增值程序來組成,主要關(guān)注外部客戶的利益。
支持流程,是保證運(yùn)營的流程。
通過對Leve-0～Level-4層級的業(yè)務(wù)架構(gòu)梳理,期望達(dá)到的目的是:通過對A公司生產(chǎn)運(yùn)作管理現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行深入細(xì)致分析,提出流程優(yōu)化或流程管理的新思想;通過對生產(chǎn)流程的梳理、流程優(yōu)化、流程固化和流程e化等幾個階段的研究,提出解決方案和具體實(shí)施對策,構(gòu)建生產(chǎn)流程優(yōu)化模型;采用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程描述語言和工具,清晰各部門職能,明確責(zé)任,解決流程不清、運(yùn)行效率低下的問題;識別生產(chǎn)流程中的信息交互、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計,為A公司導(dǎo)入MES系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
基于信息化現(xiàn)狀的分析,其中ERP和OA已實(shí)施,A公司目前產(chǎn)品生命周期管理存在很大的提升空間,該提升將很大程度改善設(shè)計向制造的轉(zhuǎn)化效率,故建議率先實(shí)施PLM相關(guān)的信息系統(tǒng)。
A公司未來的應(yīng)用架構(gòu)將包含商業(yè)智能(BI)、PLM、ERP、MES、SCADA、SCM、QMS、CAPP/MPM、WMS+WCS、企業(yè)內(nèi)容管理(ECM)等核心業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),也將包含業(yè)務(wù)流程管理(BPM)、項(xiàng)目管理(PM)、客戶關(guān)系管理(CRM)、人力資源管理(HR)、知識管理(KM)等支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。另一方面,為確保各信息系統(tǒng)的平滑運(yùn)行,還應(yīng)建立一套完善的IT治理框架,包括:面向服務(wù)的體系構(gòu)架(SOA)和事件驅(qū)動的構(gòu)架(EDA)、IT流程和IT戰(zhàn)略、IT管理/財務(wù)/管控等。
步驟五:數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖設(shè)計
在數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)展的結(jié)尾,我們根據(jù)A公司當(dāng)前的數(shù)字化水平與行業(yè)標(biāo)桿工廠水平做了對標(biāo)評估,把A公司的數(shù)字化工廠的建設(shè)分為了三個階段,第一階段為打造區(qū)域行業(yè)標(biāo)桿水平,第二階段為打造國內(nèi)行業(yè)標(biāo)桿水平,第三階段為打造國家級制造水平。并且每一個階段相關(guān)的建設(shè)活動、主要內(nèi)容、時間進(jìn)度以及初步投資估算都做了相應(yīng)的計劃和分析,使企業(yè)能夠根據(jù)自身的資金狀況以及節(jié)奏確定詳細(xì)的轉(zhuǎn)型升級路線。
在轉(zhuǎn)型規(guī)劃的過程中,我們也識別出了一些數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中存在的潛在風(fēng)險,進(jìn)入實(shí)施期后,規(guī)劃組成員應(yīng)與實(shí)施團(tuán)隊、供應(yīng)商、公司領(lǐng)導(dǎo)層一起,進(jìn)一步識別可能存在的風(fēng)險,并尋找到消除、規(guī)避、控制風(fēng)險的策略,確保A公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型平穩(wěn)進(jìn)行。
