Desarrollo de fabricación de automatización inteligente

| Flint Industry Brain, Autor | Gui Jiaxi

El decimocuarto plan quinquenal de China comenzó a lanzarse por completo en 2021, y los próximos cinco años serán una etapa importante para construir nuevas ventajas en la economía digital. Tomar la fabricación de automatización inteligente como una oportunidad para promover el desarrollo de alta calidad de la industria manufacturera no es solo la dirección principal del desarrollo integrado de la economía digital y la economía real de China, sino también un avance clave para la realización de un nuevo sistema dual. patrón de desarrollo de la circulación.

Desde el estallido de la epidemia de COVID-19, la mayoría de las empresas manufactureras han experimentado interrupciones en la producción, rupturas de la cadena de suministro y reanudación de la producción. Las ventajas competitivas acumuladas por las empresas establecidas a lo largo de los años pueden verse subvertidas y las nuevas empresas también pueden aprovechar las oportunidades para crecer rápidamente. Se espera que el patrón de competencia de la industria sea remodelado.

Sin embargo, muchas empresas de fabricación ahora caen en el malentendido de centrarse en la optimización de la tecnología de un solo punto y subestimar la mejora del valor general, lo que resulta en islas de datos graves, equipos deficientes y conectividad del sistema y otros problemas. Y en términos de transformación de fabricación inteligente, la mayoría de los proveedores del mercado no tienen la capacidad de integrar soluciones. Todo esto ha dado lugar a grandes inversiones en empresas, pero con escaso efecto.

Este artículo discutirá exhaustivamente el camino del desarrollo de alta calidad de la industria de fabricación de automatización inteligente de China desde las perspectivas de la descripción general del desarrollo industrial, el estado de desarrollo empresarial y la transformación industrial.

01, Descripción general del desarrollo de la fabricación de automatización inteligente de China

Estrategias de fabricación inteligente de los principales países del mundo

A) Estados Unidos- ”Plan Estratégico Nacional de Manufactura Avanzada”, la estrategia plantea los objetivos estratégicos de construcción del sistema educativo de inversión en PYMES, cooperación multisectorial, inversión federal, inversión nacional en I + D, etc., enfocándose en la construcción de la industria. Internet. La "Estrategia de liderazgo de fabricación avanzada estadounidense" enfatiza las tres direcciones estratégicas principales de mejorar la cadena de suministro de fabricación nacional a través del desarrollo de nuevas tecnologías, el cultivo de la mano de obra y la expansión. Las tecnologías relevantes incluyen robots industriales, infraestructura de inteligencia artificial, seguridad del ciberespacio, materiales de alto rendimiento, fabricación aditiva, fabricación continua, fabricación biofarmacéutica, herramientas de diseño y fabricación de semiconductores, producción y cadena de suministro de seguridad alimentaria agrícola, etc.

B) Alemania- ”Recomendaciones para la Implementación de la Estrategia Industria 4.0”, que propone y define la cuarta revolución industrial, es decir, Industria 4.0. Como parte del mundo inteligente y en red, la Industria 4.0 se centra en la creación de productos, procedimientos y procesos inteligentes. Los temas clave son las fábricas inteligentes, la producción inteligente y la logística inteligente. La industria alemana 4.0 se centra en cinco áreas principales: integración horizontal bajo la red de valor, ingeniería de extremo a extremo de toda la cadena de valor, integración vertical y sistemas de fabricación en red, nueva infraestructura social en el lugar de trabajo, tecnología de sistema físico de red virtual.

C) Francia- ”Nueva Francia industrial”, la estrategia propone remodelar la fuerza industrial a través de la innovación y colocar a Francia en el primer escalón de la competitividad industrial global. La estrategia tiene una duración de 10 años y resuelve principalmente 3 cuestiones importantes: energía, revolución digital y vida económica. Incluye 34 planes específicos como energías renovables, coche eléctrico a batería sin conductor, energía inteligente, etc., que muestran que Francia se encuentra en la tercera revolución industrial. La determinación y la fuerza para lograr la transformación industrial en China.

D) Japón: "Informe técnico de fabricación de Japón" (en lo sucesivo, "Informe técnico"). El "Libro Blanco" analiza la situación actual y los problemas de la industria manufacturera de Japón. Además de introducir sucesivamente políticas para desarrollar enérgicamente robots, vehículos de nueva energía e impresión 3D, también hace hincapié en el papel de TI. El “Libro Blanco” también considera la formación profesional empresarial, la herencia de competencias de los jóvenes y la formación de talentos en ciencia e ingeniería como problemas que deben resolverse con urgencia. El "Libro Blanco" se ha actualizado a la versión de 2019, y el ajuste del concepto original ha comenzado a centrarse en la "industria interconectada". Ha establecido un posicionamiento diferente al de Internet industrial de EE. UU., Con la esperanza de resaltar la posición central de la “industria”.

E) China- ”Hecho en China 2025 ″, el programa principal del documento es:

“Uno” objetivo: transformar de un gran país manufacturero a un fuerte país manufacturero.

Integración “dos”: integración profunda de la informatización y la industrialización.

“Tres” objetivos estratégicos paso a paso: el primer paso es esforzarse por convertirse en un país fabricante fuerte en diez años; el segundo paso, para el 2035, la industria manufacturera de China en su conjunto alcanzará el nivel medio del campo de potencia manufacturera del mundo; el tercer paso es cuando se cumpla el centenario de la República Popular China, se consolidará su condición de principal país fabricante, y su fuerza integral estará a la vanguardia de las potencias manufactureras del mundo.

Los "cuatro" principios: guiados por el mercado, guiados por el gobierno; basado en la perspectiva actual a largo plazo; avance integral, avances clave; desarrollo independiente y cooperación de beneficio mutuo.

La política de los “cinco”: impulsada por la innovación, calidad primero, desarrollo ecológico, optimización de estructuras y orientada al talento.

“Cinco” proyectos principales: proyecto de construcción del centro de innovación de fabricación, proyecto de cimientos sólidos industriales, proyecto de fabricación de automatización inteligente, proyecto de fabricación ecológica, proyecto de innovación de equipos de alta gama.

Avances en "diez" áreas clave: tecnología de la información de nueva generación, máquinas herramienta y robots CNC de alta gama, equipos aeroespaciales, equipos de ingeniería marina y barcos de alta tecnología, equipos avanzados de tránsito ferroviario, vehículos de ahorro de energía y nuevas energías, equipos de potencia, nuevos materiales, biomedicina y equipos médicos de alto rendimiento, maquinaria y equipos agrícolas.

Sobre la base de "Made in China 2025", el estado ha introducido sucesivamente políticas sobre Internet industrial, robots industriales e integración de la industrialización y la industrialización. La fabricación de automatización inteligente se ha convertido en el foco del decimocuarto plan quinquenal.

Tabla 1: Resumen de las políticas relacionadas con la fabricación inteligente de China Fuente: Creación de Firestone basada en información pública

Estructura técnica clave del sistema estándar de fabricación de automatización inteligente

A nivel de desarrollo de tecnología de fabricación de automatización inteligente, de acuerdo con las "Directrices para la construcción del sistema estándar de fabricación de automatización inteligente nacional" emitidas por el estado, la tecnología de fabricación de automatización inteligente se puede dividir en tres partes principales, a saber, servicios inteligentes, fábricas inteligentes y equipos inteligentes.

Figura 1: marco de fabricación de automatización inteligente Fuente: Creación de Firestone basada en información pública

El número de patentes nacionales puede reflejar intuitivamente el desarrollo de la tecnología de fabricación de automatización inteligente en el país y en un billón de ciudades club. Las escenas industriales y los tamaños de muestra suficientemente grandes de big data industrial, software industrial, nube industrial, robots industriales, Internet industrial y otras patentes pueden reflejar el desarrollo de la tecnología.

Distribución y financiación de las empresas de fabricación inteligente de China
Desde que se propuso la estrategia “Made in China 2025” en 2015, el mercado primario ha estado prestando atención al sector de fabricación inteligente durante mucho tiempo. Incluso durante la pandemia de COVID-19 de 2020, la inversión en fabricación inteligente ha seguido creciendo.

Los eventos de financiación e inversión en fabricación inteligente se concentran principalmente en Beijing, la región del delta del río Yangtze y la Gran Área de la Bahía de Guangdong-Hong Kong-Macao. Desde la perspectiva del monto de financiamiento, la región del delta del río Yangtze tiene el monto de financiamiento total más alto. La financiación de la Gran Área de la Bahía de Guangdong-Hong Kong-Macao se concentra principalmente en Shenzhen.
Figura 2: La situación financiera de la fabricación inteligente en billones de ciudades (100 millones de yuanes) Fuente: Firestone Creation se compila de acuerdo con datos públicos, y el tiempo estadístico es hasta 2020

02.Desarrollo de las empresas de fabricación de automatización inteligente de China

En la actualidad, se han logrado algunos logros en el desarrollo de empresas de fabricación de automatización inteligente en China:

De 2016 a 2018, China implementó 249 proyectos piloto de demostración de fabricación inteligente, y el despliegue de la fabricación inteligente para empresas se ha ido implementando gradualmente a partir de las pruebas del agua; Los departamentos pertinentes también han completado la formulación o revisión de 4 estándares nacionales para la fabricación inteligente, lo que hace que la empresa sea inteligente. El estándar está más estandarizado.

El “Informe anual de desarrollo de fabricación inteligente de China 2017-2018” muestra que China ha construido inicialmente 208 talleres digitales y fábricas inteligentes, que cubren 10 campos principales y 80 industrias, e inicialmente estableció un sistema estándar de fabricación inteligente sincronizado con el internacional. De las 44 fábricas de faros en el mundo, 12 están ubicadas en China y 7 de ellas son fábricas de faros de extremo a extremo. Para 2020, la tasa de control numérico de los procesos clave de las empresas manufactureras en campos clave en China superará el 50%, y la tasa de penetración de los talleres digitales o las fábricas inteligentes superará el 20%.

En el campo del software, la industria de integración de sistemas de fabricación de automatización inteligente de China continuó desarrollándose rápidamente en 2019, con un aumento interanual del 20,7%. La escala del mercado nacional de Internet industrial superó los 70.000 millones de yuanes en 2019.

En el campo del hardware, impulsado por muchos años de ingeniería de fabricación de automatización inteligente, las industrias emergentes de China, como los robots industriales, la fabricación aditiva y los sensores industriales, se han desarrollado rápidamente. La popularización y aplicación de una variedad de nuevos modelos típicos de fabricación de automatización inteligente ha acelerado significativamente el ritmo de la actualización industrial.

Sin embargo, conviven oportunidades y desafíos. En la actualidad, el desarrollo de empresas de fabricación de automatización inteligente en China se enfrenta a los siguientes obstáculos:

1. Falta de diseño de alto nivel

Muchas empresas de fabricación aún no han elaborado un plan para el desarrollo de la fabricación inteligente desde un nivel estratégico. Como resultado, la transformación digital carece de liderazgo intelectual y planificación estratégica, así como de planificación general de objetivos de valor comercial y análisis de evaluación del estado actual. Por lo tanto, es difícil integrar profundamente las nuevas tecnologías con los escenarios de aplicaciones de fabricación de automatización inteligente. En cambio, el sistema solo puede construirse o modificarse parcialmente de acuerdo con las necesidades reales de producción. Como resultado, las empresas han caído en el malentendido de centrarse en hardware y software, y en partes y en el todo, y la inversión no es pequeña pero tiene poco efecto.

2. Centrarse en la optimización de la tecnología de un solo punto y despreciar la mejora general del valor

La mayoría de las empresas equiparan la construcción de fabricación inteligente con la inversión en tecnología y hardware. Por ejemplo, muchas empresas implementan líneas de producción automatizadas para conectar procesos independientes o reemplazan el trabajo manual con equipos automatizados. En la superficie, el nivel de automatización ha aumentado, pero ha traído más problemas. Por ejemplo, la línea de producción es menos flexible que antes y solo puede adaptarse a la producción de una única variedad; el sistema de gestión de equipos no ha seguido y ha provocado frecuentes fallas en los equipos, pero ha aumentado la carga de trabajo de mantenimiento del equipo.

También hay empresas que persiguen ciegamente funciones de sistema que son grandes y completas, y sus sistemas digitales no coinciden con sus propios procesos de gestión y negocios, lo que en última instancia conduce a un desperdicio de inversión y equipos inactivos.

3. Pocos proveedores de soluciones con capacidades de integración

La fabricación industrial cubre muchos campos y la arquitectura del sistema es muy compleja. Diferentes empresas se enfrentan a diferentes requisitos de I + D, fabricación y gestión de procesos. Las soluciones estandarizadas suelen ser difíciles de utilizar directamente por las empresas de fabricación. Al mismo tiempo, hay muchas tecnologías involucradas en la fabricación de automatización inteligente, como computación en la nube, robots industriales, visión artificial, gemelos digitales, etc., y estas tecnologías aún están evolucionando rápidamente.

Por lo tanto, las empresas tienen requisitos muy altos para los socios. No solo ayudan a las empresas a evaluar el status quo, establecer un plan de alto nivel para la fabricación de automatización inteligente y diseñar el marco general, sino que también diseñan la aplicación de tecnologías digitales e inteligentes para lograr la automatización industrial y de TI. Integración de sistemas de tecnología (OT). Sin embargo, la mayoría de los proveedores en el mercado se enfocan en soluciones en un área única o parcial y no tienen capacidades integradas de solución integral. Para las empresas de fabricación que carecen de sus propias capacidades de integración de sistemas, existen grandes obstáculos para la promoción de la fabricación de automatización inteligente.

03. Seis medidas para acelerar la transformación de la fabricación inteligente

Incluso si la empresa reconoce los problemas anteriores, todavía es incapaz de abrirse paso rápidamente y promover la transformación para lograr una mejora general del valor. Flint combina los puntos en común de las empresas líderes en la transformación de la fabricación de automatización inteligente y se refiere a la experiencia real del proyecto, y ofrece las siguientes 6 sugerencias para dar alguna referencia e inspiración a empresas en diferentes etapas de desarrollo de diversas industrias.

Determina el valor de la escena.

La fabricación de automatización inteligente está pasando de la tecnología y la solución a la impulsada por el valor comercial. Las empresas deben considerar primero qué objetivos lograr a través de la fabricación inteligente, si los modelos y productos comerciales actuales deben innovarse, luego rediseñar los procesos comerciales centrales basados ​​en esto y, finalmente, evaluar el valor de los nuevos modelos comerciales y los nuevos procesos comerciales generados por la fabricación inteligente. .

Las empresas líderes identificarán las áreas de valor que deben realizarse más de acuerdo con sus propias características, y luego integrarán de cerca la tecnología y los escenarios de aplicaciones para obtener valor de la minería mediante la implementación de los sistemas inteligentes correspondientes.

Diseño de arquitectura de alto nivel de integración de TI y OT

Con el desarrollo de la fabricación de automatización inteligente, las aplicaciones empresariales, la arquitectura de datos y la arquitectura operativa se enfrentan a nuevos desafíos. La tecnología de TI tradicional de las empresas no ha podido satisfacer las necesidades de la gestión del proceso de producción. La integración de OT e IT es la base para la realización exitosa de la fabricación de automatización inteligente en el futuro. Además, el éxito de la transformación de la fabricación de automatización inteligente de la empresa depende en primer lugar del diseño de alto nivel con visión de futuro. A partir de esta etapa, comienza a prestar atención al impacto del cambio y las contramedidas.

La base de la digitalización pragmática

La fabricación de automatización inteligente requiere que las empresas obtengan inteligencia basada en la digitalización de todo el proceso de producción. Por lo tanto, las empresas deben tener una base sólida en equipos de automatización y líneas de producción, arquitectura de sistemas de información, infraestructura de comunicaciones y garantía de seguridad. Por ejemplo, IOT y otras redes básicas están en su lugar, el equipo está altamente automatizado y abierto, admite múltiples métodos de recopilación de datos y una infraestructura de TI escalable, segura y estable, incluidos los sistemas de seguridad para la seguridad del sistema de información y la seguridad de la red del sistema de control industrial.

Las empresas líderes realizan talleres no tripulados mediante la implementación de equipos inteligentes como máquinas herramienta CNC, robots industriales colaborativos, equipos de fabricación aditiva y líneas de producción inteligentes, y luego establecen la base digital de los sistemas de producción centrales a través de Internet de las cosas o arquitectura industrial de Internet, vallas publicitarias electrónicas. etc.

Para otras empresas, comenzar con la automatización de la producción será un gran avance para solidificar las bases de la digitalización. Por ejemplo, las empresas discretas pueden comenzar construyendo unidades de fabricación de automatización inteligente. La unidad de fabricación de automatización inteligente es una agregación modular, integrada e integrada de un grupo de equipos de procesamiento y equipos auxiliares con capacidades similares, de modo que tiene la capacidad de producción de múltiples variedades y lotes pequeños, y ayuda a las empresas a mejorar la utilización de los equipos y optimizar la producción. . Sobre la base de la automatización de la producción, las empresas pueden comenzar a implementar la interconexión e intercomunicación de líneas de producción inteligentes, talleres y sistemas de información mediante el despliegue de infraestructura como IOT y redes de comunicación 5G.

Introducir aplicaciones principales

En la actualidad, los sistemas de aplicaciones centrales necesarios para la fabricación de automatización inteligente, como la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), la planificación de recursos empresariales (ERP), la planificación y programación avanzadas (APS) y el sistema de ejecución de fabricación (MES), no se han popularizado. Por ejemplo, en la industria farmacéutica, el “sistema de ejecución de fabricación y control de proceso avanzado universal” requerido por la integración de la industrialización y la industrialización no se ha implementado y desplegado ampliamente.

Para acelerar el proceso de fabricación de automatización inteligente, después de formular un plan de desarrollo y una base digital pragmática, las empresas de fabricación deben invertir activamente en sistemas de aplicaciones centrales. Especialmente después de la nueva epidemia de la corona, las empresas de fabricación deberían prestar más atención a la mejora de las capacidades de innovación en la gestión y al despliegue flexible de las cadenas de suministro. Por lo tanto, la implementación de aplicaciones centrales de fabricación de automatización inteligente como ERP, PLM, MES y sistemas de gestión de la cadena de suministro (SCM) deberían convertirse en las tareas más importantes para la construcción de la fabricación de automatización inteligente empresarial. IDC predice que en 2023, ERP, PLM y la gestión de relaciones con el cliente (CRM) se convertirán en las tres áreas de inversión principales en el mercado de aplicaciones de TI de la industria manufacturera de China, representando el 33,9%, 13,8% y 12,8% respectivamente.

Realice la interconexión del sistema y la integración de datos

En la actualidad, las islas de datos y la fragmentación del sistema de las empresas de fabricación han provocado una seria confrontación digital entre diferentes departamentos, lo que ha dado lugar a inversiones repetidas por parte de las empresas, y el retorno de los ingresos empresariales aportados por la fabricación de automatización inteligente es mucho menor de lo esperado. Por lo tanto, la realización de la interconexión de sistemas y la integración de datos promoverá la colaboración entre las unidades comerciales y los departamentos funcionales de la empresa, y logrará la maximización del valor y la inteligencia integral.

La clave para el desarrollo de la fabricación de automatización inteligente empresarial en esta etapa es realizar la integración vertical de datos desde el nivel del equipo hasta el nivel de fábrica e incluso a empresas externas, así como la integración horizontal de datos entre departamentos y organizaciones comerciales, y a través de elementos de recursos, y finalmente se fusionan en un sistema de datos de circuito cerrado, formando la denominada cadena de suministro de datos.

Establecer una organización digital y capacidad para la innovación continua.

La innovación continua de la arquitectura del sistema y la organización digital desempeñan un papel importante en la consecución del objetivo de valor de la fabricación de automatización inteligente. La evolución continua de la fabricación de automatización inteligente requiere que las empresas mejoren la flexibilidad y la capacidad de respuesta de la estructura organizativa tanto como sea posible, y que aprovechen al máximo el potencial de los empleados, es decir, que establezcan una organización flexible. En una organización flexible, la organización será más plana para que pueda coincidir dinámicamente con el ecosistema de talento a medida que cambian las necesidades comerciales. Las organizaciones flexibles deben ser dirigidas por el "líder superior" para estimular el entusiasmo de todos los empleados para participar y movilizarse de manera flexible en función de las necesidades comerciales y las habilidades de los empleados para satisfacer las necesidades del desarrollo sostenible de la fabricación de automatización inteligente.

En términos de sistema de innovación y desarrollo de capacidades, el gobierno y las empresas deben unirse horizontal y verticalmente para construir un sistema de innovación desde adentro hacia afuera. Por un lado, las empresas deben fortalecer la cooperación y el cultivo en innovación con empleados, clientes, consumidores, proveedores, socios y empresas emergentes; Por otro lado, el gobierno debe establecer un equipo de capital de riesgo dedicado para gestionar la innovación, como incubadoras, centros creativos, nuevas fábricas, etc., y dar a estas instituciones más libertad de mecanismo, asignación dinámica y flexible de recursos internos y externos. y formar una cultura y un sistema de innovación continua.