Pengembangan manufaktur Otomatisasi Cerdas

| Otak Industri Flint, Penulis | Gui Jiaxi

Rencana Lima Tahun ke-14 Tiongkok mulai diluncurkan sepenuhnya pada tahun 2021, dan lima tahun ke depan akan menjadi tahap penting untuk membangun keunggulan baru dalam ekonomi digital. Mengambil manufaktur otomasi cerdas sebagai peluang untuk mempromosikan pengembangan industri manufaktur berkualitas tinggi tidak hanya menjadi arah utama pengembangan terintegrasi ekonomi digital China dan ekonomi riil, tetapi juga merupakan terobosan kunci untuk realisasi dual- pola perkembangan sirkulasi.

Sejak merebaknya epidemi COVID-19, sebagian besar perusahaan manufaktur mengalami gangguan produksi, pemutusan rantai pasokan, dan dimulainya kembali produksi. Keunggulan kompetitif yang dikumpulkan oleh perusahaan yang sudah mapan selama bertahun-tahun dapat ditumbangkan, dan perusahaan baru juga dapat mengambil kesempatan untuk tumbuh dengan cepat. Pola persaingan industri ini diharapkan dapat dibentuk kembali.

Namun, banyak perusahaan manufaktur sekarang salah paham dengan berfokus pada pengoptimalan teknologi titik tunggal dan meremehkan peningkatan nilai secara keseluruhan, yang mengakibatkan pulau data yang serius, peralatan dan konektivitas sistem yang buruk, dan masalah lainnya. Dan dalam hal transformasi manufaktur cerdas, sebagian besar pemasok di pasar tidak memiliki kemampuan untuk mengintegrasikan solusi. Semua ini telah menyebabkan investasi besar di perusahaan, tetapi dengan efek yang kecil.

Artikel ini akan membahas secara komprehensif jalan pengembangan berkualitas tinggi dari industri manufaktur otomatisasi pintar China dari perspektif tinjauan pengembangan industri, status pengembangan perusahaan, dan transformasi industri.

01, Ikhtisar Pengembangan manufaktur otomatisasi pintar China

Strategi Manufaktur Cerdas Negara-Negara Besar di Dunia

A) Amerika Serikat-"Rencana Strategis Manufaktur Lanjutan Nasional", strategi yang mengedepankan tujuan strategis pembangunan sistem pendidikan investasi UKM, kerjasama multi-sektor, investasi federal, investasi R&D nasional, dll., Dengan fokus pada pembangunan industri Internet. “Strategi Kepemimpinan Manufaktur Lanjutan Amerika” menekankan tiga arah strategis utama untuk meningkatkan rantai pasokan manufaktur domestik melalui pengembangan teknologi baru, pengembangan tenaga kerja, dan ekspansi. Teknologi yang relevan termasuk robot industri, infrastruktur kecerdasan buatan, keamanan dunia maya, bahan berkinerja tinggi, manufaktur aditif, manufaktur berkelanjutan, manufaktur biofarmasi, alat dan manufaktur desain semikonduktor, produksi keamanan pangan pertanian dan rantai pasokan, dll.

B) Jerman-”Rekomendasi Implementasi Strategi Industri 4.0”, yang mengusulkan dan mendefinisikan revolusi industri keempat, yaitu Industri 4.0. Sebagai bagian dari dunia yang cerdas dan berjejaring, Industri 4.0 berfokus pada penciptaan produk, prosedur, dan proses yang cerdas. Tema kuncinya adalah pabrik cerdas, produksi cerdas, dan logistik cerdas. Industri 4.0 Jerman berfokus pada lima bidang utama-integrasi horizontal di bawah jaringan nilai, rekayasa ujung-ke-ujung dari seluruh rantai nilai, integrasi vertikal dan sistem manufaktur jaringan, infrastruktur sosial baru di tempat kerja, teknologi sistem jaringan-fisik virtual.

C) Prancis-”Perancis Industri Baru”, strategi yang diusulkan untuk membentuk kembali kekuatan industri melalui inovasi dan menempatkan Prancis pada eselon pertama daya saing industri global. Strategi ini berlangsung selama 10 tahun dan terutama memecahkan 3 masalah utama: energi, revolusi digital, dan kehidupan ekonomi. Ini mencakup 34 rencana spesifik seperti energi terbarukan, mobil tanpa pengemudi baterai-listrik, energi pintar, dll., Menunjukkan bahwa Prancis berada dalam revolusi industri ketiga. Tekad dan kekuatan untuk mencapai transformasi industri di Cina.

D) Japan-”Japan Manufacturing White Paper” (selanjutnya disebut “White Paper”). “White Paper” menganalisis situasi dan masalah saat ini dari industri manufaktur Jepang. Selain secara berturut-turut memperkenalkan kebijakan untuk gencar mengembangkan robot, kendaraan energi baru, dan 3D printing, juga ditekankan Untuk memainkan peran TI. “Buku Putih” juga menganggap pelatihan kejuruan perusahaan, pewarisan keterampilan bagi kaum muda, dan pelatihan bakat di bidang sains dan teknik sebagai masalah yang perlu segera dipecahkan. “White Paper” telah diperbarui ke versi 2019, dan penyesuaian konsep awal telah mulai berfokus pada “industri yang saling terhubung”. Ini telah menetapkan posisi yang berbeda dari Internet Industri AS, berharap untuk menyoroti posisi inti dari "industri".

E) China-”Made in China 2025″, program utama dari dokumen tersebut adalah:

Tujuan “Satu”: bertransformasi dari negara manufaktur besar menjadi negara manufaktur yang kuat.

Integrasi “Dua”: integrasi mendalam antara informatisasi dan industrialisasi.

“Tiga” tujuan strategis langkah demi langkah: langkah pertama adalah berusaha untuk menjadi negara manufaktur yang kuat dalam sepuluh tahun; langkah kedua, pada tahun 2035, industri manufaktur China secara keseluruhan akan mencapai level menengah dari kubu kekuatan manufaktur dunia; langkah ketiga adalah ketika peringatan 100 tahun RRC, statusnya sebagai negara manufaktur utama akan dikonsolidasikan, dan kekuatan komprehensifnya akan menjadi yang terdepan dalam kekuatan manufaktur dunia.

Prinsip "empat": dipimpin pasar, dipandu pemerintah; berdasarkan perspektif jangka panjang saat ini; kemajuan yang komprehensif, terobosan kunci; pengembangan independen, dan kerjasama win-win.

Kebijakan "lima": didorong oleh inovasi, mengutamakan kualitas, pengembangan hijau, optimalisasi struktur, dan berorientasi pada bakat.

"Lima" proyek besar: proyek konstruksi pusat inovasi manufaktur, proyek fondasi industri yang kuat, proyek manufaktur otomatisasi pintar, proyek manufaktur hijau, proyek inovasi peralatan kelas atas.

Terobosan dalam "sepuluh" bidang utama: teknologi informasi generasi baru, peralatan mesin dan robot CNC kelas atas, peralatan kedirgantaraan, peralatan teknik kelautan dan kapal berteknologi tinggi, peralatan transit kereta api canggih, kendaraan hemat energi dan energi baru, peralatan listrik, bahan baru, biomedis Dan peralatan medis berperforma tinggi, mesin dan peralatan pertanian.

Atas dasar “Made in China 2025”, negara telah secara berturut-turut memperkenalkan kebijakan tentang Internet industri, robot industri, dan integrasi industrialisasi dan industrialisasi. manufaktur otomatisasi pintar telah menjadi fokus dari Rencana Lima Tahun ke-14.

Tabel 1: Ringkasan kebijakan terkait manufaktur pintar China Sumber: Pembuatan Firestone berdasarkan informasi publik

Struktur Teknis Utama Sistem Standar manufaktur otomatisasi pintar

Pada tingkat pengembangan teknologi manufaktur otomasi pintar, menurut "Pedoman Pembangunan Sistem Standar Manufaktur otomasi pintar Nasional" yang dikeluarkan oleh negara, teknologi manufaktur otomasi pintar dapat dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu, layanan cerdas, pabrik cerdas , dan peralatan cerdas.

Gambar 1: kerangka kerja manufaktur otomatisasi pintar Sumber: Pembuatan Firestone berdasarkan informasi publik

Jumlah paten nasional secara intuitif dapat mencerminkan perkembangan teknologi manufaktur otomatisasi pintar di negara ini dan triliunan kota klub. Adegan industri dan ukuran sampel yang cukup besar dari data besar industri, perangkat lunak industri, cloud industri, robot industri, Internet industri, dan paten lainnya dapat mencerminkan perkembangan teknologi.

Distribusi dan pembiayaan perusahaan manufaktur pintar China
Sejak strategi “Made in China 2025” diusulkan pada 2015, pasar primer telah lama memperhatikan sektor manufaktur pintar. Bahkan selama pandemi COVID-19 2020, investasi manufaktur pintar terus tumbuh.

Acara investasi dan pembiayaan manufaktur cerdas sebagian besar terkonsentrasi di Beijing, wilayah Delta Sungai Yangtze, dan Wilayah Teluk Besar Guangdong-Hong Kong-Makau. Dilihat dari jumlah pembiayaan, wilayah Delta Sungai Yangtze memiliki total jumlah pembiayaan tertinggi. Pembiayaan Wilayah Teluk Besar Guangdong-Hong Kong-Makau sebagian besar terkonsentrasi di Shenzhen.
Gambar 2: Situasi pembiayaan manufaktur pintar di triliunan kota (100 juta yuan) Sumber: Firestone Creation disusun menurut data publik, dan waktu statistik hingga 2020

02. Pengembangan Perusahaan manufaktur otomatisasi pintar China

Saat ini, beberapa pencapaian telah dibuat dalam pengembangan perusahaan manufaktur otomatisasi pintar di Cina:

Dari 2016 hingga 2018, China menerapkan 249 proyek percontohan manufaktur cerdas, dan penerapan manufaktur cerdas untuk perusahaan telah diluncurkan secara bertahap dari pengujian air; departemen terkait juga telah menyelesaikan perumusan atau revisi 4 standar nasional untuk manufaktur cerdas, membuat perusahaan cerdas Standarnya lebih terstandarisasi.

“Laporan Tahunan Pengembangan Manufaktur Cerdas China 2017-2018” menunjukkan bahwa China pada awalnya telah membangun 208 bengkel digital dan pabrik pintar, yang mencakup 10 bidang utama dan 80 industri, dan pada awalnya membangun sistem standar manufaktur cerdas yang disinkronkan dengan internasional. Dari 44 pabrik mercusuar di dunia, 12 di antaranya berlokasi di China, dan 7 di antaranya merupakan pabrik mercusuar end-to-end. Pada tahun 2020, tingkat kontrol numerik dari proses utama perusahaan manufaktur di bidang utama di Cina akan melebihi 50%, dan tingkat penetrasi bengkel digital atau pabrik pintar akan melebihi 20%.

Di bidang perangkat lunak, industri integrasi sistem manufaktur otomatisasi pintar China terus berkembang pesat pada 2019, dengan peningkatan tahun-ke-tahun sebesar 20,7%. Skala pasar Internet industri nasional telah melampaui 70 miliar yuan pada 2019.

Di bidang perangkat keras, didorong oleh bertahun-tahun rekayasa manufaktur otomatisasi cerdas, industri baru China seperti robot industri, manufaktur aditif, dan sensor industri telah berkembang pesat. Mempopulerkan dan menerapkan berbagai model manufaktur otomatisasi pintar baru yang khas telah secara signifikan mempercepat laju peningkatan industri.

Namun, peluang dan tantangan hidup berdampingan. Saat ini, pengembangan perusahaan manufaktur otomatisasi pintar di Cina menghadapi hambatan berikut:

1. Kurangnya desain tingkat atas

Banyak perusahaan manufaktur yang belum membuat cetak biru pengembangan smart manufacturing dari level strategis. Akibatnya, transformasi digital tidak memiliki kepemimpinan pemikiran dan perencanaan strategis, serta perencanaan tujuan nilai bisnis secara keseluruhan dan analisis penilaian status saat ini. Oleh karena itu, sulit untuk mengintegrasikan teknologi baru secara mendalam dengan skenario aplikasi manufaktur otomatisasi pintar. Sebaliknya, sistem hanya dapat dibangun atau dimodifikasi sebagian sesuai dengan kebutuhan produksi yang sebenarnya. Akibatnya, perusahaan telah jatuh ke dalam kesalahpahaman fokus pada perangkat keras dan perangkat lunak, dan pada bagian dan secara keseluruhan, dan investasi tidak kecil tetapi dengan sedikit efek.

2. Fokus pada pengoptimalan teknologi titik tunggal, dan meremehkan peningkatan nilai secara keseluruhan

Sebagian besar perusahaan menyamakan konstruksi manufaktur cerdas dengan investasi teknologi dan perangkat keras. Misalnya, banyak perusahaan menggunakan jalur produksi otomatis untuk menghubungkan proses independen, atau mengganti tenaga kerja manual dengan peralatan otomatis. Di permukaan, tingkat otomatisasi telah meningkat, tetapi itu membawa lebih banyak masalah. Misalnya, jalur produksi kurang fleksibel dari sebelumnya dan hanya dapat beradaptasi dengan produksi satu varietas; sistem manajemen peralatan tidak mengikuti dan sering menyebabkan kegagalan peralatan, tetapi meningkatkan beban kerja pemeliharaan Peralatan.

Ada juga perusahaan yang secara membabi buta mengejar fungsi sistem yang besar dan lengkap, dan sistem digital mereka tidak sesuai dengan manajemen dan proses bisnis mereka sendiri, yang pada akhirnya mengarah pada pemborosan investasi dan peralatan yang menganggur.

3. Beberapa penyedia solusi dengan kemampuan integrasi

Manufaktur industri mencakup banyak bidang, dan arsitektur sistemnya sangat kompleks. Perusahaan yang berbeda menghadapi persyaratan R&D, manufaktur, dan manajemen proses yang berbeda. Solusi standar seringkali sulit digunakan secara langsung oleh perusahaan manufaktur. Pada saat yang sama, ada banyak teknologi yang terlibat dalam pembuatan otomatisasi pintar, seperti komputasi awan, robot industri, visi mesin, kembar digital, dll., dan teknologi ini masih berkembang pesat.

Oleh karena itu, perusahaan memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk mitra. Mereka tidak hanya membantu perusahaan mengevaluasi status quo, menetapkan rencana tingkat atas untuk manufaktur otomatisasi cerdas, dan merancang kerangka kerja keseluruhan, tetapi juga merancang penerapan teknologi digital dan cerdas untuk mencapai TI dan otomasi industri. Integrasi sistem teknologi (OT). Namun, sebagian besar pemasok di pasar fokus pada solusi di satu atau sebagian area dan tidak memiliki kemampuan solusi terintegrasi satu atap. Untuk perusahaan manufaktur yang tidak memiliki kemampuan integrasi sistem mereka sendiri, ada hambatan besar untuk mempromosikan manufaktur otomatisasi pintar.

03. Enam langkah untuk mempercepat transformasi manufaktur pintar

Bahkan jika perusahaan mengenali masalah di atas, masih tidak dapat dengan cepat menerobos dan mendorong transformasi untuk mencapai peningkatan nilai secara keseluruhan. Flint menggabungkan kesamaan perusahaan terkemuka dalam transformasi manufaktur otomatisasi cerdas, dan mengacu pada pengalaman proyek yang sebenarnya, dan memberikan 6 saran berikut untuk memberikan beberapa referensi dan inspirasi kepada perusahaan dalam berbagai tahap pengembangan berbagai industri.

Tentukan nilai adegannya

manufaktur otomatisasi cerdas sedang bergeser dari teknologi dan berbasis solusi menjadi berbasis nilai komersial. Perusahaan pertama-tama harus mempertimbangkan tujuan apa yang ingin dicapai melalui manufaktur cerdas, apakah model bisnis dan produk saat ini perlu diinovasi, kemudian merekayasa ulang proses bisnis inti berdasarkan hal ini, dan akhirnya mengevaluasi nilai model bisnis baru dan proses bisnis baru yang dibawa oleh manufaktur cerdas. .

Perusahaan terkemuka akan mengidentifikasi area nilai yang paling perlu direalisasikan sesuai dengan karakteristik mereka sendiri, dan kemudian mengintegrasikan teknologi dan skenario aplikasi secara erat untuk mewujudkan penambangan nilai dengan menerapkan sistem cerdas yang sesuai.

Desain arsitektur tingkat atas dari integrasi TI dan OT

Dengan perkembangan manufaktur otomatisasi pintar, aplikasi perusahaan, arsitektur data, dan arsitektur operasi semuanya menghadapi tantangan baru. Teknologi TI tradisional perusahaan tidak dapat memenuhi kebutuhan manajemen proses produksi. Integrasi OT dan IT menjadi dasar keberhasilan realisasi smart automation manufacturing di masa depan. Selain itu, keberhasilan transformasi manufaktur otomatisasi cerdas perusahaan pertama-tama bergantung pada desain tingkat atas yang berwawasan ke depan. Dari tahap ini mulai memperhatikan dampak perubahan dan penanggulangannya.

Dasar dari digitalisasi pragmatis

manufaktur otomatisasi cerdas mengharuskan perusahaan untuk mewujudkan kecerdasan berdasarkan digitalisasi seluruh proses produksi. Oleh karena itu, perusahaan perlu memiliki dasar yang kuat dalam peralatan otomasi dan jalur produksi, arsitektur sistem informasi, infrastruktur komunikasi, dan jaminan keamanan. Misalnya, IoT dan jaringan dasar lainnya telah tersedia, peralatan sangat otomatis dan terbuka, mendukung berbagai metode pengumpulan data, dan infrastruktur TI yang terukur, aman, dan stabil, termasuk sistem keamanan untuk keamanan sistem informasi dan keamanan jaringan sistem kontrol industri.

Perusahaan terkemuka mewujudkan bengkel tak berawak dengan menggunakan peralatan cerdas seperti peralatan mesin CNC, robot kolaboratif industri, peralatan manufaktur aditif, dan jalur produksi cerdas, dan kemudian membangun fondasi digital sistem produksi inti melalui Internet of Things atau arsitektur Internet industri, papan iklan elektronik , dll.

Bagi perusahaan lain, memulai dengan otomatisasi produksi akan menjadi terobosan untuk memantapkan fondasi digitalisasi. Misalnya, perusahaan terpisah dapat memulai dengan membangun unit manufaktur otomatisasi pintar. Unit manufaktur otomasi pintar adalah agregasi modular, terintegrasi, dan terintegrasi dari sekelompok peralatan pemrosesan dan peralatan bantu dengan kemampuan serupa, sehingga memiliki kapasitas keluaran produksi berbagai varietas dan batch kecil, dan membantu perusahaan meningkatkan pemanfaatan peralatan dan mengoptimalkan produksi . Atas dasar otomatisasi produksi, perusahaan dapat mulai menerapkan interkoneksi dan komunikasi lini produksi cerdas, bengkel, dan sistem informasi dengan menerapkan infrastruktur seperti jaringan komunikasi IOT dan 5G.

Memperkenalkan aplikasi inti

Saat ini, sistem aplikasi inti yang diperlukan untuk pembuatan otomatisasi cerdas seperti manajemen siklus hidup produk (PLM), perencanaan sumber daya perusahaan (ERP), perencanaan dan penjadwalan lanjutan (APS), dan sistem eksekusi manufaktur (MES) belum dipopulerkan. Misalnya, dalam industri farmasi, “sistem kendali proses dan pelaksanaan manufaktur yang canggih secara universal” yang diperlukan oleh integrasi industrialisasi dan industrialisasi belum diterapkan dan diterapkan secara luas.

Untuk mempercepat proses manufaktur otomatisasi pintar, setelah merumuskan rencana pengembangan dan fondasi digital pragmatis, perusahaan manufaktur harus secara aktif berinvestasi dalam sistem aplikasi inti. Terutama setelah epidemi mahkota baru, perusahaan manufaktur harus lebih memperhatikan peningkatan kemampuan inovasi manajemen dan penyebaran rantai pasokan yang fleksibel. Oleh karena itu, penerapan aplikasi manufaktur otomatisasi cerdas inti seperti ERP, PLM, MES, dan sistem manajemen rantai pasokan (SCM) harus menjadi tugas terpenting untuk pembangunan manufaktur otomatisasi cerdas perusahaan. IDC memperkirakan bahwa pada tahun 2023, ERP, PLM, dan manajemen hubungan pelanggan (CRM) akan menjadi tiga area investasi teratas di pasar aplikasi TI industri manufaktur China, masing-masing menyumbang 33,9%, 13,8%, dan 12,8%.

Mewujudkan interkoneksi sistem dan integrasi data

Saat ini, pulau-pulau data dan fragmentasi sistem perusahaan manufaktur telah menyebabkan konfrontasi digital yang serius antara departemen yang berbeda, menghasilkan investasi berulang oleh perusahaan, dan pengembalian pendapatan perusahaan yang dihasilkan oleh manufaktur otomatisasi pintar jauh lebih rendah dari yang diharapkan. Oleh karena itu, realisasi interkoneksi sistem dan integrasi data akan mendorong kolaborasi di seluruh unit bisnis dan departemen fungsional perusahaan, dan mewujudkan maksimalisasi nilai dan kecerdasan komprehensif.

Kunci pengembangan manufaktur otomatisasi pintar perusahaan pada tahap ini adalah mewujudkan integrasi vertikal data dari tingkat peralatan ke tingkat pabrik dan bahkan ke perusahaan eksternal, serta integrasi horizontal data di seluruh departemen bisnis dan organisasi, dan lintas elemen sumber daya, dan akhirnya bergabung menjadi sistem data loop tertutup, membentuk apa yang disebut rantai pasokan Data.

Membangun organisasi digital dan kemampuan untuk inovasi berkelanjutan

Inovasi arsitektur sistem dan organisasi digital yang terus menerus memainkan peran penting dalam mewujudkan tujuan nilai manufaktur otomatisasi pintar. Evolusi berkelanjutan dari manufaktur otomatisasi cerdas mengharuskan perusahaan untuk meningkatkan fleksibilitas dan daya tanggap dari struktur organisasi sebanyak mungkin, dan untuk memberikan permainan penuh pada potensi karyawan, yaitu, untuk membangun organisasi yang fleksibel. Dalam organisasi yang fleksibel, organisasi akan lebih rata sehingga dapat secara dinamis menyesuaikan dengan ekosistem talenta seiring dengan perubahan kebutuhan bisnis. Organisasi yang fleksibel perlu dipimpin oleh “pemimpin puncak” untuk merangsang antusiasme semua karyawan untuk berpartisipasi, dan memobilisasi secara fleksibel berdasarkan kebutuhan bisnis dan kemampuan karyawan untuk memenuhi kebutuhan pengembangan manufaktur otomasi pintar yang berkelanjutan.

Dalam hal sistem inovasi dan peningkatan kapasitas, pemerintah dan perusahaan harus bersatu secara horizontal dan vertikal untuk membangun sistem inovasi dari dalam ke luar. Di satu sisi, perusahaan harus memperkuat kerjasama dan penanaman inovasi dengan karyawan, pelanggan, konsumen, pemasok, mitra, dan start-up; di sisi lain, pemerintah harus membentuk tim modal ventura khusus untuk mengelola inovasi, seperti inkubator, pusat kreatif, pabrik rintisan, dll. , Dan memberi lembaga-lembaga ini lebih banyak kebebasan mekanisme, alokasi sumber daya internal dan eksternal yang dinamis dan fleksibel, dan membentuk budaya dan sistem inovasi yang berkesinambungan.