1 研究背景
新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合程度不斷加深，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為我國(guó)把握新機(jī)遇、培育新動(dòng)能、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略選擇。離散行業(yè)作為制造業(yè)的重要門(mén)類(lèi)，普遍存在工序離散、多品種小批量和混線(xiàn)生產(chǎn)需求強(qiáng)烈、技術(shù)工藝和供應(yīng)鏈復(fù)雜、生產(chǎn)制造周期長(zhǎng)、綜合效率低、人力成本高等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)型升級(jí)需求迫切，是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主攻方向。
1.1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的困境
我國(guó)離散行業(yè)規(guī)模大、門(mén)類(lèi)廣、主體多，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期且復(fù)雜的工程。在基礎(chǔ)方面，離散制造企業(yè)普遍自動(dòng)化、數(shù)字化水平較低，高端軟硬件及關(guān)鍵技術(shù)對(duì)外依賴(lài)嚴(yán)重，要素資源保障不足等問(wèn)題依然嚴(yán)峻。在場(chǎng)景方面，行業(yè)領(lǐng)域不同、業(yè)務(wù)模式差異、工序流程多樣催生了豐富的離散場(chǎng)景，企業(yè)整體數(shù)字化改造難度大、成本高 ；在數(shù)據(jù)方面，設(shè)備種類(lèi)繁多、接口協(xié)議不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)隱私和安全等問(wèn)題導(dǎo)致數(shù)據(jù)在不同設(shè)備、系統(tǒng)、企業(yè)間的互聯(lián)互通困難 ；在效益方面，大部分中小企業(yè)在轉(zhuǎn)型過(guò)程中缺乏業(yè)務(wù)牽引和政策支持，轉(zhuǎn)型場(chǎng)景不明晰、收益低等問(wèn)題也導(dǎo)致中小企業(yè)轉(zhuǎn)型動(dòng)力不足。
1.2 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性
中國(guó)是全世界離散制造最集中的國(guó)家，離散制造業(yè)增加值占我國(guó)工業(yè)增加值 50% 以上。當(dāng)前，與歐美德日等發(fā)達(dá)國(guó)家在完成工業(yè)化的基礎(chǔ)上推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型相比，我國(guó)需要同時(shí)兼顧工業(yè)化進(jìn)程和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，離散行業(yè)發(fā)展起步晚，普遍存在基礎(chǔ)技術(shù)薄弱、核心技術(shù)缺乏、產(chǎn)品附加值低、生產(chǎn)成本能耗高、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，高質(zhì)量發(fā)展需求迫切，亟需通過(guò)數(shù)字化技術(shù)賦能傳統(tǒng)離散行業(yè)改造升級(jí)，提升離散行業(yè)數(shù)字化水平，解決高質(zhì)量發(fā)展過(guò)程中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)和堵點(diǎn)，支撐離散制造企業(yè)提質(zhì)、降本、增效。
1.3 數(shù)字化場(chǎng)景資源池建設(shè)的意義
近年來(lái)，國(guó)家及地方持續(xù)關(guān)注制造業(yè)場(chǎng)景建設(shè)與試點(diǎn)示范。《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》指出圍繞工廠、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，開(kāi)展多場(chǎng)景、全鏈條、多層次應(yīng)用示范。《江蘇省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》指出面向裝備制造領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)面向特定場(chǎng)景的模塊化生產(chǎn)單元。
場(chǎng)景是數(shù)字化技術(shù)在制造過(guò)程單個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，中小企業(yè)以場(chǎng)景為單元開(kāi)展“智改數(shù)轉(zhuǎn)”易于實(shí)施、成效顯著。企業(yè)可以根據(jù)自身情況，優(yōu)先選擇改造成本低、業(yè)務(wù)需求強(qiáng)的場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)字化改造。場(chǎng)景具有泛用性和可復(fù)制性，建設(shè)場(chǎng)景資源池并整合匯聚技術(shù)路線(xiàn)清晰、應(yīng)用示范性強(qiáng)的場(chǎng)景資源，企業(yè)可以“詞典式”查詢(xún)行業(yè)典型場(chǎng)景數(shù)字化解決方案，對(duì)標(biāo)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效，指導(dǎo)數(shù)字化場(chǎng)景改造，加速場(chǎng)景的復(fù)制推廣。
場(chǎng)景資源池是對(duì)接離散行業(yè)供需雙方的窗口，服務(wù)商可以對(duì)標(biāo)優(yōu)秀數(shù)字化場(chǎng)景解決方案，不斷提升服務(wù)能力，并尋找具有轉(zhuǎn)型需求的潛在客戶(hù)。企業(yè)可以快速挖掘業(yè)務(wù)需求，并尋找符合自身需求的優(yōu)質(zhì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)商。
2 典型離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景
離散行業(yè)各細(xì)分行業(yè)之間由于生產(chǎn)模式、工藝流程、產(chǎn)品形態(tài)、資源特點(diǎn)等存在差距，且不同企業(yè)之間的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和營(yíng)運(yùn)管理、面臨的發(fā)展問(wèn)題和生存挑戰(zhàn)、企業(yè)和場(chǎng)景數(shù)字化水平各異，因此不同行業(yè)和企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中的場(chǎng)景存在個(gè)性路徑和特色模式。
本章重點(diǎn)基于當(dāng)前離散行業(yè)急切的數(shù)字化需求，梳理了典型數(shù)字化場(chǎng)景，研究場(chǎng)景數(shù)字化難點(diǎn)和痛點(diǎn)，分析對(duì)應(yīng)場(chǎng)景典型應(yīng)用案例，旨在解決離散制造企業(yè)數(shù)字化改造與轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中無(wú)參考、無(wú)指引的問(wèn)題。行業(yè)和場(chǎng)景分類(lèi)參考《智能制造典型場(chǎng)景參考指引 (2021年 )》《中國(guó)智能制造發(fā)展研究報(bào)告：智能工廠》《中國(guó)智能制造發(fā)展研究報(bào)告：系統(tǒng)解決方案》，以及 GB/T 39116—2020《智能制造能力成熟度模型》的 20 個(gè)能力子域。面向裝備制造、電子信息、消費(fèi)品 3 個(gè)離散制造重點(diǎn)行業(yè)，圍繞通用場(chǎng)景和行業(yè)場(chǎng)景 2 個(gè)場(chǎng)景分類(lèi)，整理形成了 20 個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景，如圖 1 所示。
圖1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景
2.1 通用場(chǎng)景
通用場(chǎng)景是指滿(mǎn)足不同行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型共性需求的場(chǎng)景，具備在同行業(yè)內(nèi)及不同行業(yè)間的推廣價(jià)值。通用場(chǎng)景部分整理了裝備制造、電子信息和消費(fèi)品 3 個(gè)行業(yè)存在共性需求和相似解決方案的數(shù)字化典型場(chǎng)景，包括智能排產(chǎn)與調(diào)度、人機(jī)協(xié)同作業(yè)、質(zhì)量智能檢測(cè)、全過(guò)程質(zhì)量追溯、全流程精益生產(chǎn)管理、能耗數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)、環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié) 7個(gè)場(chǎng)景，場(chǎng)景內(nèi)容見(jiàn)表 1。
表1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型通用場(chǎng)景內(nèi)容
2.2 行業(yè)場(chǎng)景
2.2.1 裝備制造行業(yè)場(chǎng)景
裝備制造包括通用裝備制造、專(zhuān)用裝備制造、汽車(chē)制造、鐵路、船舶、電氣機(jī)械、航空航天等行業(yè)門(mén)類(lèi)，以離散制造為主。裝備制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦知識(shí)工程、AR/VR、數(shù)字孿生、可重構(gòu)生產(chǎn)、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)、柔性敏捷生產(chǎn)等典型場(chǎng)景，打造高效柔性、敏捷響應(yīng)、人機(jī)協(xié)同和動(dòng)態(tài)調(diào)度能力，不斷優(yōu)化裝備產(chǎn)品性能和服務(wù)水平。基于此，整理出數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真、柔性加工裝配、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷、設(shè)備全生命周期管理 4 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細(xì)場(chǎng)景內(nèi)容見(jiàn)表 2。
表2 裝備制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景內(nèi)容
2.2.2 電子信息行業(yè)場(chǎng)景
電子信息包括電子元器件、集成電路、計(jì)算機(jī)、信息通信設(shè)備、消費(fèi)電子等行業(yè)門(mén)類(lèi)，以離散制造為主，且細(xì)分行業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)特點(diǎn)差異較大。
電子信息行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦人機(jī)高效協(xié)作、在線(xiàn)精密檢測(cè)、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化、工藝動(dòng)態(tài)優(yōu)化等典型場(chǎng)景，打造高效配送、資源協(xié)同和柔性生產(chǎn)能力，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性。基于此，本文整理出可重構(gòu)柔性生產(chǎn)、數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與可制造性分析、工藝動(dòng)態(tài)優(yōu)化、供應(yīng)鏈彈性管控 4 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細(xì)場(chǎng)景內(nèi)容見(jiàn)表 3。
表3 電子信息行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景內(nèi)容
2.2.3 消費(fèi)品行業(yè)場(chǎng)景
消費(fèi)品包括食品飲料、 生物醫(yī)藥、 家電服裝、家居日化等行業(yè)門(mén)類(lèi)，涵蓋離散制造和流程制造，以客戶(hù)為中心組織生產(chǎn)是行業(yè)主要特點(diǎn)。消費(fèi)品行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦人工智能、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新技術(shù)和大規(guī)模個(gè)性化定制、銷(xiāo)售驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)優(yōu)化等典型場(chǎng)景，打造以用戶(hù)需求為中心的制造體系，提升全生命周期質(zhì)量管控、需求敏捷感知和產(chǎn)銷(xiāo)用協(xié)同能力。基于此，本文整理出個(gè)性化定制與敏捷生產(chǎn)、生產(chǎn)計(jì)劃動(dòng)態(tài)優(yōu)化和銷(xiāo)售計(jì)劃動(dòng)態(tài)優(yōu)化、物流監(jiān)測(cè)與優(yōu)化等 5 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細(xì)場(chǎng)景內(nèi)容見(jiàn)表 4。
表 4 消費(fèi)品行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景內(nèi)容
3 典型場(chǎng)景資源池建設(shè)路徑建議
離散行業(yè)生產(chǎn)流程長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多、場(chǎng)景散，數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)象多、難度大、周期長(zhǎng)，需要以細(xì)粒度的場(chǎng)景為單位和臺(tái)階做深、做細(xì)、做實(shí)一個(gè)個(gè)場(chǎng)景的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“由點(diǎn)及線(xiàn)”“由線(xiàn)到面”“由面成網(wǎng)”之勢(shì)，帶動(dòng)全行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景資源池是一個(gè)平臺(tái)庫(kù)，同時(shí)也是一個(gè)生態(tài)體系，包含大量離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景資源的同時(shí)，也涵蓋場(chǎng)景的整理、篩選、評(píng)估以及資源池運(yùn)營(yíng)和對(duì)外服務(wù)等內(nèi)容。亟需打通場(chǎng)景資源池建設(shè)與應(yīng)用全流程，結(jié)合數(shù)字化場(chǎng)景的來(lái)源與作用，圍繞“選”“建”“用”3 個(gè)方面開(kāi)展資源池建設(shè)與應(yīng)用工作，高效支撐場(chǎng)景匯聚和對(duì)外服務(wù)，助力離散制造業(yè)各行業(yè)、全環(huán)節(jié)、細(xì)場(chǎng)景的高質(zhì)量數(shù)字化轉(zhuǎn)型。離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景資源池建設(shè)路線(xiàn)如圖 2 所示。
圖 2 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景資源池建設(shè)路線(xiàn)
3.1“選”數(shù)字化場(chǎng)景
數(shù)字化場(chǎng)景來(lái)源于企業(yè)實(shí)踐，包括制造企業(yè)自身的場(chǎng)景數(shù)字化建設(shè)實(shí)踐，以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)商對(duì)企業(yè)的場(chǎng)景數(shù)字化改造實(shí)踐。企業(yè)的實(shí)踐效果通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證及評(píng)估評(píng)價(jià)，最終形成量化的成果形式。“選”場(chǎng)景首先需要明確場(chǎng)景的來(lái)源，可以把評(píng)估實(shí)踐、試點(diǎn)示范、智能工廠及車(chē)間、典型案例中的場(chǎng)景作為數(shù)字化場(chǎng)景的來(lái)源。其次是場(chǎng)景篩選和分類(lèi)分級(jí)，為下一步場(chǎng)景資源池的建設(shè)打好基礎(chǔ)，按照裝備制造、電子信息、消費(fèi)品等行業(yè)先對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行行業(yè)分類(lèi)，之后按照研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)進(jìn)行環(huán)節(jié)分類(lèi)，最后按照具體場(chǎng)景進(jìn)行場(chǎng)景的分類(lèi)篩選，最終得到場(chǎng)景“單元”。
3.2“建”數(shù)字化場(chǎng)景
資源池的建設(shè)是平臺(tái)的建設(shè)，也是生態(tài)體系的建設(shè)，資源池是基礎(chǔ)，生態(tài)服務(wù)是關(guān)鍵。“建”資源池首先要對(duì)篩選分類(lèi)得到的場(chǎng)景“單元”進(jìn)行評(píng)估評(píng)價(jià)，確定場(chǎng)景的價(jià)值，為場(chǎng)景的推廣應(yīng)用作支撐，需要建立相應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)估體系、評(píng)估方法和流程，如通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審、測(cè)試驗(yàn)證以及《智能制造能力成熟度模型》等標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估認(rèn)證方法，對(duì)數(shù)字化場(chǎng)景進(jìn)行先進(jìn)性、應(yīng)用前景、技術(shù)成熟度、可推廣性、風(fēng)險(xiǎn)性、價(jià)值收益等全方面的能力評(píng)估，明確場(chǎng)景的價(jià)值。對(duì)通過(guò)評(píng)估的數(shù)字化場(chǎng)景按照行業(yè)、環(huán)節(jié)、具體場(chǎng)景、等級(jí)進(jìn)行歸類(lèi)，然后納入場(chǎng)景資源池，對(duì)未通過(guò)評(píng)估的低價(jià)值場(chǎng)景或錯(cuò)誤場(chǎng)景，則可納入如典型誤區(qū)庫(kù)等其他資源池。
3.3“用”數(shù)字化場(chǎng)景
數(shù)字化場(chǎng)景資源池建設(shè)的關(guān)鍵是對(duì)外服務(wù)，以示范、參考、指導(dǎo)等方式助力企業(yè)數(shù)字化場(chǎng)景建設(shè)。可以通過(guò)平臺(tái)的方式公開(kāi)發(fā)布優(yōu)秀場(chǎng)景案例、場(chǎng)景提供方名錄、技術(shù)邏輯方案等信息，為轉(zhuǎn)型企業(yè)和服務(wù)商打造精準(zhǔn)高效的資源獲取和服務(wù)對(duì)接平臺(tái)。有轉(zhuǎn)型需求的企業(yè)可以通過(guò)信息發(fā)現(xiàn)、場(chǎng)景對(duì)比分析，“診”自身場(chǎng)景數(shù)字化現(xiàn)狀，快速錨準(zhǔn)具體轉(zhuǎn)型場(chǎng)景，明確轉(zhuǎn)型方案和目標(biāo)，同時(shí)“選”優(yōu)秀場(chǎng)景案例指導(dǎo)自身場(chǎng)景數(shù)字化建設(shè)。服務(wù)商可以通過(guò)場(chǎng)景對(duì)標(biāo)分析，“診”自身數(shù)字化場(chǎng)景方案的成熟度和能力，“選”與自身同方向的優(yōu)秀場(chǎng)景指導(dǎo)方案優(yōu)化，持續(xù)提升服務(wù)能力。企業(yè)和服務(wù)商的成功實(shí)踐通過(guò)“驗(yàn)”之后，將不斷轉(zhuǎn)化為資源池的場(chǎng)景來(lái)源，形成“選”“建”“用”的良性閉環(huán)，不斷豐富資源池場(chǎng)景。
4 結(jié)語(yǔ)
面對(duì)離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的困境，以場(chǎng)景為抓手開(kāi)展“破局”工作，建設(shè)離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場(chǎng)景資源池，持續(xù)豐富數(shù)字化場(chǎng)景應(yīng)用案例資源，完善資源池生態(tài)體系，提升資源池供需對(duì)接服務(wù)供給能力，是推動(dòng)離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新思路和新手段。本文聚焦裝備制造、電子信息、消費(fèi)品 3 個(gè)典型離散行業(yè)，梳理分析各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場(chǎng)景特點(diǎn)和應(yīng)用案例，提出基于典型場(chǎng)景的資源池建設(shè)思路和方法，期望通過(guò)場(chǎng)景資源池為數(shù)字化轉(zhuǎn)型供需雙方供需對(duì)接橋梁，以場(chǎng)景示范和技術(shù)方案指導(dǎo)的方式引導(dǎo)企業(yè)開(kāi)展數(shù)字化改造，有助于行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、區(qū)域數(shù)字化整體水平提升，有助于離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
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