Sviluppo della produzione di automazione intelligente

| Cervello dell'industria della selce, autore | Gui Jiaxi

Il 14° piano quinquennale della Cina è stato lanciato completamente nel 2021 e i prossimi cinque anni saranno una tappa importante per costruire nuovi vantaggi nell'economia digitale. Prendere la produzione di automazione intelligente come un'opportunità per promuovere lo sviluppo di alta qualità dell'industria manifatturiera non è solo la direzione principale dello sviluppo integrato dell'economia digitale cinese e dell'economia reale, ma anche un passo avanti fondamentale per la realizzazione di un nuovo dualismo modello di sviluppo della circolazione.

Dallo scoppio dell'epidemia di COVID-19, la maggior parte delle aziende manifatturiere ha subito interruzioni della produzione, interruzioni della catena di approvvigionamento e ripresa della produzione. I vantaggi competitivi accumulati dalle aziende consolidate nel corso degli anni possono essere sovvertiti e anche le nuove aziende possono cogliere opportunità per crescere rapidamente. Il modello di concorrenza del settore dovrebbe essere rimodellato.

Tuttavia, molte aziende manifatturiere ora cadono nell'equivoco di concentrarsi sull'ottimizzazione della tecnologia a punto singolo e di sottovalutare il miglioramento del valore complessivo, con il risultato di gravi isole di dati, apparecchiature e connettività di sistema scadenti e altri problemi. E in termini di trasformazione della produzione intelligente, la maggior parte dei fornitori sul mercato non ha la capacità di integrare soluzioni. Tutto ciò ha portato a grandi investimenti nelle imprese, ma con scarso effetto.

Questo articolo discuterà in modo completo la strada dello sviluppo di alta qualità dell'industria manifatturiera dell'automazione intelligente cinese dal punto di vista della panoramica dello sviluppo industriale, dello stato di sviluppo dell'impresa e della trasformazione industriale.

01, Panoramica dello sviluppo della produzione di automazione intelligente in Cina

Strategie di produzione intelligente dei principali paesi del mondo

A) Il "Piano strategico per la produzione avanzata nazionale" degli Stati Uniti, la strategia propone gli obiettivi strategici della costruzione del sistema di educazione agli investimenti delle PMI, della cooperazione multisettoriale, degli investimenti federali, degli investimenti nazionali in R&S, ecc., concentrandosi sulla costruzione dell'industria Internet. La "Strategia di leadership industriale avanzata americana" sottolinea le tre principali direzioni strategiche per migliorare la catena di approvvigionamento manifatturiera nazionale attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie, la coltivazione della manodopera e l'espansione. Le tecnologie rilevanti includono robot industriali, infrastrutture di intelligenza artificiale, sicurezza del cyberspazio, materiali ad alte prestazioni, produzione additiva, produzione continua, produzione biofarmaceutica, strumenti di progettazione e produzione di semiconduttori, produzione di sicurezza alimentare agricola e catena di fornitura, ecc.

B) Germania-”Raccomandazioni per l'attuazione della Strategia Industria 4.0”, che propone e definisce la quarta rivoluzione industriale, ovvero Industria 4.0. In quanto parte del mondo intelligente e interconnesso, Industria 4.0 si concentra sulla creazione di prodotti, procedure e processi intelligenti. I temi chiave sono fabbriche intelligenti, produzione intelligente e logistica intelligente. L'Industria 4.0 tedesca si concentra su cinque aree principali: integrazione orizzontale sotto la rete del valore, ingegneria end-to-end dell'intera catena del valore, integrazione verticale e sistemi di produzione in rete, nuova infrastruttura sociale sul posto di lavoro, tecnologia del sistema fisico di rete virtuale.

C) Francia-”Nuova Francia industriale”, la strategia propone di rimodellare la forza industriale attraverso l'innovazione e collocare la Francia al primo posto della competitività industriale globale. La strategia dura 10 anni e risolve principalmente 3 grandi questioni: energia, rivoluzione digitale e vita economica. Include 34 piani specifici come energie rinnovabili, auto elettriche a batteria senza conducente, energia intelligente, ecc., mostrando che la Francia è nella terza rivoluzione industriale. La determinazione e la forza per realizzare la trasformazione industriale in Cina.

D) Giappone-"Libro bianco sulla produzione giapponese" (di seguito denominato "Libro bianco"). Il “Libro bianco” analizza la situazione ei problemi attuali dell'industria manifatturiera giapponese. Oltre a introdurre successivamente politiche per sviluppare vigorosamente robot, nuovi veicoli energetici e stampa 3D, sottolinea anche Al fine di svolgere il ruolo dell'IT. Il “Libro bianco” considera anche la formazione professionale d'impresa, l'eredità delle competenze per i giovani e la formazione dei talenti in scienze e ingegneria come problemi che devono essere risolti con urgenza. Il "Libro bianco" è stato aggiornato alla versione 2019 e l'adeguamento del concetto originale ha iniziato a concentrarsi sull'"industria interconnessa". Ha stabilito un posizionamento diverso dall'Internet industriale statunitense, sperando di evidenziare la posizione centrale dell'"industria".

E) China-”Made in China 2025″, il programma principale del documento è:

“Uno” obiettivo: trasformarsi da grande paese manifatturiero a forte paese manifatturiero.

Integrazione “due”: profonda integrazione tra informatizzazione e industrializzazione.

“Tre” obiettivi strategici passo dopo passo: il primo passo è sforzarsi di diventare un forte Paese manifatturiero in dieci anni; il secondo passo, entro il 2035, l'industria manifatturiera cinese nel suo insieme raggiungerà il livello medio del campo di potere manifatturiero mondiale; il terzo passo è quando il 100° anniversario della RPC, il suo status di importante paese manifatturiero sarà consolidato e la sua forza globale sarà la prima linea delle potenze manifatturiere mondiali.

I “quattro” principi: guidato dal mercato, guidato dal governo; sulla base dell'attuale prospettiva a lungo termine; progresso completo, scoperte chiave; sviluppo indipendente e cooperazione vantaggiosa per entrambe le parti.

La politica dei "cinque": spinta all'innovazione, qualità prima di tutto, sviluppo verde, ottimizzazione della struttura e orientamento al talento.

"Cinque" grandi progetti: progetto di costruzione di un centro di innovazione manifatturiera, progetto di solide fondamenta industriali, progetto di produzione di automazione intelligente, progetto di produzione verde, progetto di innovazione di apparecchiature di fascia alta.

Innovazioni in "dieci" aree chiave: tecnologia dell'informazione di nuova generazione, macchine utensili e robot CNC di fascia alta, attrezzature aerospaziali, attrezzature per l'ingegneria marittima e navi ad alta tecnologia, attrezzature avanzate per il trasporto ferroviario, veicoli a risparmio energetico e nuova energia, apparecchiature elettriche, nuovi materiali, biomedicina e apparecchiature mediche ad alte prestazioni, macchine e attrezzature agricole.

Sulla base di "Made in China 2025", lo stato ha successivamente introdotto politiche su Internet industriale, robot industriali e integrazione di industrializzazione e industrializzazione. la produzione di automazione intelligente è diventata il fulcro del 14° piano quinquennale.

Tabella 1: Riepilogo delle politiche cinesi relative alla produzione intelligente Fonte: Firestone Creation basata su informazioni pubbliche

Struttura tecnica chiave del sistema standard di produzione di automazione intelligente

A livello di sviluppo della tecnologia di produzione di automazione intelligente, secondo le "Linee guida per la costruzione del sistema standard nazionale di produzione di automazione intelligente" emesse dallo stato, la tecnologia di produzione di automazione intelligente può essere suddivisa in tre parti principali, vale a dire, servizi intelligenti, fabbriche intelligenti e apparecchiature intelligenti.

Figura 1: struttura della produzione di automazione intelligente Fonte: Firestone Creation basata su informazioni pubbliche

Il numero di brevetti nazionali può riflettere intuitivamente lo sviluppo della tecnologia di produzione di automazione intelligente nel paese e in trilioni di città club. Scene industriali e campioni sufficientemente grandi di big data industriali, software industriale, cloud industriale, robot industriali, Internet industriale e altri brevetti possono riflettere lo sviluppo della tecnologia.

Distribuzione e finanziamento delle aziende manifatturiere intelligenti cinesi
Da quando è stata proposta la strategia “Made in China 2025” nel 2015, il mercato primario ha da tempo prestato attenzione al settore della produzione intelligente. Anche durante la pandemia di COVID-19 del 2020, gli investimenti nella produzione intelligente hanno continuato a crescere.

Gli investimenti e gli eventi di finanziamento della produzione intelligente sono concentrati principalmente a Pechino, nella regione del delta del fiume Yangtze e nella Greater Bay Area di Guangdong-Hong Kong-Macao. Dal punto di vista dell'importo del finanziamento, la regione del delta del fiume Yangtze ha l'importo totale del finanziamento più elevato. Il finanziamento della Greater Bay Area Guangdong-Hong Kong-Macao è concentrato principalmente a Shenzhen.
Figura 2: La situazione finanziaria della produzione intelligente in trilioni di città (100 milioni di yuan) Fonte: Firestone Creation è compilata in base a dati pubblici e il tempo statistico è fino al 2020

02. Sviluppo delle imprese di produzione di automazione intelligente in Cina

Al momento, sono stati ottenuti alcuni risultati nello sviluppo di imprese manifatturiere di automazione intelligente in Cina:

Dal 2016 al 2018, la Cina ha implementato 249 progetti dimostrativi pilota di produzione intelligente e l'implementazione della produzione intelligente per le imprese è stata gradualmente implementata dai test dell'acqua; i dipartimenti competenti hanno inoltre completato la formulazione o revisione di 4 standard nazionali per la produzione intelligente, rendendo l'impresa intelligente. Lo standard è più standardizzato.

Il "Rapporto annuale sullo sviluppo della produzione intelligente in Cina 2017-2018" mostra che la Cina ha inizialmente costruito 208 laboratori digitali e fabbriche intelligenti, coprendo 10 settori principali e 80 industrie, e inizialmente ha stabilito un sistema standard di produzione intelligente sincronizzato con quello internazionale. Delle 44 fabbriche di fari nel mondo, 12 si trovano in Cina e 7 di esse sono fabbriche di fari end-to-end. Entro il 2020, il tasso di controllo numerico dei processi chiave delle imprese manifatturiere nei settori chiave in Cina supererà il 50% e il tasso di penetrazione delle officine digitali o delle fabbriche intelligenti supererà il 20%.

Nel campo del software, l'industria cinese dell'integrazione dei sistemi di produzione di automazione intelligente ha continuato a svilupparsi rapidamente nel 2019, con un aumento su base annua del 20,7%. La scala del mercato Internet industriale nazionale ha superato i 70 miliardi di yuan nel 2019.

Nel campo dell'hardware, guidato da molti anni di ingegneria della produzione di automazione intelligente, le industrie emergenti della Cina come i robot industriali, la produzione additiva e i sensori industriali si sono sviluppate rapidamente. La divulgazione e l'applicazione di una varietà di nuovi modelli tipici di produzione di automazione intelligente ha notevolmente accelerato il ritmo dell'aggiornamento industriale.

Tuttavia, opportunità e sfide coesistono. Al momento, lo sviluppo di imprese manifatturiere di automazione intelligente in Cina sta affrontando i seguenti colli di bottiglia:

1. Mancanza di design di alto livello

Molte aziende manifatturiere non hanno ancora tracciato un progetto per lo sviluppo della produzione intelligente a livello strategico. Di conseguenza, la trasformazione digitale manca di una leadership di pensiero e di una pianificazione strategica, nonché di una pianificazione generale degli obiettivi del valore aziendale e di un'analisi di valutazione dello stato attuale. Pertanto, è difficile integrare profondamente le nuove tecnologie con scenari applicativi di produzione di automazione intelligente. Il sistema, invece, può essere solo parzialmente costruito o modificato in base alle effettive esigenze di produzione. Di conseguenza, le imprese sono cadute nell'equivoco di concentrarsi sull'hardware e sul software, sulle parti e sull'insieme, e l'investimento non è piccolo ma con scarso effetto.

2. Concentrati sull'ottimizzazione della tecnologia a punto singolo e disprezza il miglioramento complessivo del valore

La maggior parte delle aziende identifica la costruzione di una produzione intelligente con gli investimenti in tecnologia e hardware. Ad esempio, molte aziende implementano linee di produzione automatizzate per collegare processi indipendenti o sostituire il lavoro manuale con apparecchiature automatizzate. In superficie, il livello di automazione è aumentato, ma ha portato più problemi. Ad esempio, la linea di produzione è meno flessibile di prima e può adattarsi solo alla produzione di una singola varietà; il sistema di gestione delle apparecchiature non ha seguito e ha causato frequenti guasti alle apparecchiature, ma ha aumentato il carico di lavoro di manutenzione delle apparecchiature.

Ci sono anche aziende che perseguono ciecamente funzioni di sistema che sono grandi e complete e i loro sistemi digitali non corrispondono ai propri processi di gestione e aziendali, il che alla fine porta a sprechi di investimenti e apparecchiature inattive.

3. Pochi fornitori di soluzioni con capacità di integrazione

La produzione industriale copre molti campi e l'architettura del sistema è molto complessa. Aziende diverse devono far fronte a requisiti di ricerca e sviluppo, produzione e gestione dei processi diversi. Le soluzioni standardizzate sono spesso difficili da utilizzare direttamente dalle aziende manifatturiere. Allo stesso tempo, ci sono molte tecnologie coinvolte nella produzione di automazione intelligente, come il cloud computing, i robot industriali, la visione artificiale, i gemelli digitali, ecc., e queste tecnologie sono ancora in rapida evoluzione.

Pertanto, le aziende hanno requisiti molto elevati per i partner. Non solo aiutano le aziende a valutare lo status quo, a stabilire un piano di alto livello per la produzione di automazione intelligente e a progettare il quadro generale, ma anche a progettare l'applicazione di tecnologie digitali e intelligenti per ottenere l'automazione IT e industriale. Integrazione di sistemi tecnologici (OT). Tuttavia, la maggior parte dei fornitori sul mercato si concentra su soluzioni in un'area singola o parziale e non dispone di capacità di soluzioni integrate univoche. Per le aziende manifatturiere che non dispongono delle proprie capacità di integrazione del sistema, ci sono ostacoli elevati alla promozione della produzione di automazione intelligente.

03. Sei misure per accelerare la trasformazione della produzione intelligente

Anche se l'azienda riconosce i problemi di cui sopra, non è ancora in grado di sfondare e promuovere rapidamente la trasformazione per ottenere un miglioramento complessivo del valore. Flint combina i punti in comune delle imprese leader nella trasformazione della produzione di automazione intelligente e fa riferimento all'effettiva esperienza del progetto e fornisce i seguenti 6 suggerimenti per dare un riferimento e ispirazione alle imprese nelle diverse fasi di sviluppo di vari settori.

Determina il valore della scena

la produzione di automazione intelligente si sta spostando dalla tecnologia e dalle soluzioni al valore commerciale. Le aziende dovrebbero prima considerare quali obiettivi raggiungere attraverso la produzione intelligente, se i modelli di business e i prodotti attuali devono essere innovati, quindi riprogettare i processi aziendali principali sulla base di questo e infine valutare il valore di nuovi modelli di business e nuovi processi di business determinati dalla produzione intelligente .

Le aziende leader identificheranno le aree di valore che devono essere realizzate maggiormente in base alle proprie caratteristiche, quindi integreranno strettamente la tecnologia e gli scenari applicativi per realizzare il value mining implementando i corrispondenti sistemi intelligenti.

Progettazione dell'architettura di alto livello dell'integrazione IT e OT

Con lo sviluppo della produzione di automazione intelligente, le applicazioni aziendali, l'architettura dei dati e l'architettura operativa si trovano ad affrontare nuove sfide. La tecnologia IT tradizionale delle imprese non è stata in grado di soddisfare le esigenze di gestione del processo produttivo. L'integrazione di OT e IT è la base per la realizzazione di successo della produzione di automazione intelligente in futuro. Inoltre, il successo della trasformazione della produzione di automazione intelligente dell'azienda dipende in primo luogo dal design di alto livello lungimirante. Da questa fase, inizia a prestare attenzione all'impatto del cambiamento e alle contromisure.

Le basi della digitalizzazione pragmatica

la produzione di automazione intelligente richiede alle aziende di realizzare intelligenza basata sulla digitalizzazione dell'intero processo produttivo. Pertanto, le aziende devono disporre di solide fondamenta nelle apparecchiature di automazione e nelle linee di produzione, nell'architettura dei sistemi informativi, nell'infrastruttura di comunicazione e nella garanzia della sicurezza. Ad esempio, sono presenti IOT e altre reti di base, le apparecchiature sono altamente automatizzate e aperte, supportano più metodi di raccolta dati e un'infrastruttura IT scalabile, sicura e stabile, compresi i sistemi di sicurezza per la sicurezza dei sistemi informativi e la sicurezza della rete del sistema di controllo industriale.

Le aziende leader realizzano laboratori non presidiati implementando apparecchiature intelligenti come macchine utensili CNC, robot collaborativi industriali, apparecchiature di produzione additiva e linee di produzione intelligenti, quindi stabiliscono le basi digitali dei principali sistemi di produzione attraverso l'Internet of Things o l'architettura Internet industriale, cartelloni elettronici , eccetera.

Per altre aziende, iniziare con l'automazione della produzione sarà un passo avanti per consolidare le basi della digitalizzazione. Ad esempio, le aziende discrete possono iniziare costruendo unità di produzione di automazione intelligente. L'unità di produzione di automazione intelligente è un'aggregazione modulare, integrata e integrata di un gruppo di apparecchiature di elaborazione e apparecchiature ausiliarie con capacità simili, in modo che abbia la capacità di produzione di più varietà e piccoli lotti e aiuta le aziende a migliorare l'utilizzo delle apparecchiature e ottimizzare la produzione . Sulla base dell'automazione della produzione, le imprese possono iniziare a implementare l'interconnessione e l'intercomunicazione di linee di produzione intelligenti, officine e sistemi informativi implementando infrastrutture come le reti di comunicazione IOT e 5G.

Introdurre le applicazioni principali

Al momento, i principali sistemi applicativi necessari per la produzione di automazione intelligente come la gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM), la pianificazione delle risorse aziendali (ERP), la pianificazione e la programmazione avanzate (APS) e il sistema di esecuzione della produzione (MES) non sono stati resi popolari. Ad esempio, nell'industria farmaceutica, il "sistema universale di controllo avanzato dei processi e di esecuzione della produzione" richiesto dall'integrazione di industrializzazione e industrializzazione non è stato ampiamente implementato e distribuito.

Al fine di accelerare il processo di produzione dell'automazione intelligente, dopo aver formulato un piano di sviluppo e una base digitale pragmatica, le aziende manifatturiere dovrebbero investire attivamente in sistemi applicativi di base. Soprattutto dopo la nuova epidemia di corona, le aziende manifatturiere dovrebbero prestare maggiore attenzione al miglioramento delle capacità di innovazione della gestione e all'implementazione flessibile delle catene di approvvigionamento. Pertanto, l'implementazione delle principali applicazioni di produzione di automazione intelligente come ERP, PLM, MES e sistemi di gestione della catena di approvvigionamento (SCM) dovrebbe diventare i compiti più importanti per la costruzione della produzione di automazione intelligente aziendale. IDC prevede che nel 2023, ERP, PLM e Customer Relationship Management (CRM) diventeranno le tre principali aree di investimento nel mercato delle applicazioni IT dell'industria manifatturiera cinese, rappresentando rispettivamente il 33,9%, il 13,8% e il 12,8%.

Realizzare l'interconnessione del sistema e l'integrazione dei dati

Al momento, le isole di dati e la frammentazione dei sistemi delle imprese manifatturiere hanno portato a un serio confronto digitale tra i diversi dipartimenti, con conseguenti ripetuti investimenti da parte delle imprese e il ritorno sul reddito aziendale portato dalla produzione di automazione intelligente è di gran lunga inferiore al previsto. Pertanto, la realizzazione dell'interconnessione del sistema e dell'integrazione dei dati promuoverà la collaborazione tra le unità aziendali e i dipartimenti funzionali dell'impresa e realizzerà la massimizzazione del valore e l'intelligenza completa.

La chiave per lo sviluppo della produzione di automazione intelligente aziendale in questa fase è realizzare l'integrazione verticale dei dati dal livello dell'attrezzatura al livello della fabbrica e persino alle imprese esterne, nonché l'integrazione orizzontale dei dati tra i reparti e le organizzazioni aziendali e tra gli elementi delle risorse e infine si fondono in un sistema di dati a circuito chiuso, formando la cosiddetta catena di fornitura dei dati.

Stabilire un'organizzazione digitale e una capacità di innovazione continua

La continua innovazione dell'architettura di sistema e l'organizzazione digitale svolgono un ruolo importante nella realizzazione dell'obiettivo di valore della produzione di automazione intelligente. La continua evoluzione della produzione di automazione intelligente richiede alle aziende di migliorare il più possibile la flessibilità e la reattività della struttura organizzativa e di dare pieno gioco al potenziale dei dipendenti, ovvero di stabilire un'organizzazione flessibile. In un'organizzazione flessibile, l'organizzazione sarà più piatta in modo da poter corrispondere dinamicamente all'ecosistema dei talenti man mano che le esigenze aziendali cambiano. Le organizzazioni flessibili devono essere guidate dal "leader superiore" per stimolare l'entusiasmo di tutti i dipendenti a partecipare e mobilitarsi in modo flessibile in base alle esigenze aziendali e alle capacità dei dipendenti per soddisfare le esigenze di sviluppo sostenibile della produzione di automazione intelligente.

In termini di sistema di innovazione e sviluppo delle capacità, il governo e le imprese dovrebbero unirsi orizzontalmente e verticalmente per costruire un sistema di innovazione dall'interno verso l'esterno. Da un lato, le aziende dovrebbero rafforzare la cooperazione e la coltivazione dell'innovazione con dipendenti, clienti, consumatori, fornitori, partner e start-up; d'altra parte, il governo dovrebbe istituire un team di capitale di rischio dedicato per gestire l'innovazione, come incubatori, centri creativi, fabbriche di avvio, ecc., E dare a queste istituzioni più libertà di meccanismo, allocazione dinamica e flessibile delle risorse interne ed esterne, e formare una cultura e un sistema di innovazione continua.