スマートオートメーション製造開発

| フリントインダストリーブレイン、著者| Gui Jiaxi

中国の第14次5か年計画は、2021年に完全に開始され、次の5年間は、デジタル経済に新たな利点を構築するための重要な段階となるでしょう。スマートオートメーション製造を製造業の質の高い発展を促進する機会としてとらえることは、中国のデジタル経済と実体経済の統合的発展の主な方向性であるだけでなく、新しいデュアルを実現するための重要なブレークスルーでもあります。循環発達パターン。

COVID-19の流行が発生して以来、ほとんどの製造会社は、生産の中断、サプライチェーンの中断、および生産の再開を経験しています。確立された企業が長年にわたって蓄積してきた競争上の優位性が損なわれる可能性があり、新しい企業も急速に成長する機会をつかむ可能性があります。業界の競争パターン再形成が見込まれます。

しかし、多くの製造会社は現在、シングルポイントテクノロジーの最適化に焦点を合わせ、全体的な価値の向上を過小評価しているという誤解に陥り、深刻なデータアイランド、不十分な機器とシステムの接続などの問題を引き起こしています。そして、スマートな製造変革の観点から、市場のほとんどのサプライヤーはソリューションを統合する能力を持っていません。これらすべてが企業への大規模な投資につながっていますが、効果はほとんどありません。

この記事では、産業開発の概要、企業の開発状況、および産業の変革の観点から、中国のスマート自動化製造業の高品質な開発の道を包括的に説明します。

01、中国のスマート自動化製造開発の概要

世界の主要国のスマート製造戦略

A）米国-「国家先進製造戦略計画」、戦略は、産業の建設に焦点を当てた中小企業投資教育システム構築、多部門協力、連邦投資、国家研究開発投資などの戦略目標を提唱しますインターネット。「アメリカの先進製造業リーダーシップ戦略」は、新技術の開発、人材の育成、拡大を通じて国内製造業のサプライチェーンを改善するという3つの主要な戦略的方向性を強調しています。関連する技術には、産業用ロボット、人工知能インフラストラクチャ、サイバースペースセキュリティ、高性能材料、添加剤製造、連続製造、生物医薬品製造、半導体設計ツールと製造、農業食品安全生産とサプライチェーンなどが含まれます。

B）ドイツ-「インダストリー4.0戦略の実施に関する推奨事項」。これは、第4の産業革命、つまりインダストリー4.0を提案および定義しています。インダストリー4.0は、インテリジェントでネットワーク化された世界の一部として、インテリジェントな製品、手順、およびプロセスの作成に重点を置いています。重要なテーマは、インテリジェントな工場、インテリジェントな生産、インテリジェントなロジスティクスです。ドイツのインダストリー4.0は、バリューネットワークの下での水平統合、バリューチェーン全体のエンドツーエンドエンジニアリング、垂直統合とネットワーク化された製造システム、職場の新しい社会インフラ、仮想ネットワーク-物理システム技術の5つの主要分野に焦点を当てています。

C）フランス-「新産業フランス」、戦略は革新を通じて産業力を再形成し、フランスを世界的な産業競争力の最初の段階に置くことを提案しています。この戦略は10年間続き、主にエネルギー、デジタル革命、経済生活という3つの主要な問題を解決します。これには、再生可能エネルギー、バッテリー式電気自動車、スマートエネルギーなど、34の具体的な計画が含まれており、フランスが3番目の産業革命にあることを示しています。中国で産業変革を達成するための決意と強さ。

D）日本-「日本製造白書」（以下「白書」という）。「白書」は、日本の製造業の現状と問題点を分析したものです。ロボット、新エネルギー車、3Dプリンティングを精力​​的に開発するための政策を次々と導入することに加えて、ITの役割を果たすためにも強調しています。「ホワイトペーパー」では、企業の職業訓練、若者の技能継承、科学と工学の才能の訓練も、緊急に解決する必要のある問題と見なしています。「ホワイトペーパー」は2019年版に更新され、当初のコンセプト調整は「相互接続された業界」に焦点を合わせ始めました。「インダストリー」のコアポジションを強調することを期待して、米国のインダストリアルインターネットとは異なる位置付けを確立しました。

E）中国-「中国製造2025」、文書の主なプログラムは次のとおりです。

「1つの」目標：大きな製造国から強力な製造国への変革。

「2つの」統合：情報化と工業化の深い統合。

「3つの」段階的な戦略目標：最初のステップは、10年以内に強力な製造国になるよう努力することです。第2段階、2035年までに、中国の製造業は全体として世界の製造業パワーキャンプの中間レベルに到達するでしょう。第3のステップは、中国の100周年を迎え、主要な製造国としての地位を確立し、その総合力が世界の製造力の最前線となることです。

「4つの」原則：市場主導、政府主導。現在の長期的な視点に基づいています。包括的な進歩、重要なブレークスルー。独立した開発、そしてお互いに有利な協力。

「5つの」ポリシー：イノベーション主導、品質第一、グリーン開発、構造最適化、人材志向。

「5つの」主要プロジェクト：製造イノベーションセンター建設プロジェクト、産業強力基盤プロジェクト、スマート自動化製造プロジェクト、グリーン製造プロジェクト、ハイエンド機器イノベーションプロジェクト。

「10」の主要分野におけるブレークスルー：新世代情報技術、ハイエンドCNC工作機械およびロボット、航空宇宙機器、海洋工学機器およびハイテク船、高度な鉄道輸送機器、省エネおよび新エネルギー車両、電力機器、新素材、生物医学および高性能医療機器、農業機械および機器。

「中国製造2025」に基づいて、州は産業用インターネット、産業用ロボット、および工業化と工業化の統合に関する政策を次々と導入してきました。スマート自動化製造は、第14次5カ年計画の焦点となっています。

表1：中国のスマート製造関連ポリシーの概要出典：公開情報に基づくファイアストンの作成

スマート自動化製造標準システムの主要な技術構造

スマートオートメーション製造技術開発のレベルでは、国が発行した「国家スマートオートメーション製造標準システムの構築に関するガイドライン」によると、スマートオートメーション製造技術は、インテリジェントサービス、インテリジェントファクトリーの3つの主要部分に分けることができます。 、およびインテリジェント機器。

図1：スマート自動化製造フレームワーク出典：公開情報に基づくファイアストンの作成

国内特許の数は、国内および数兆のクラブ都市におけるスマート自動化製造技術の開発を直感的に反映することができます。産業シーンおよび産業ビッグデータ、産業ソフトウェア、産業クラウド、産業ロボット、産業インターネットおよびその他の特許の十分に大きいサンプルサイズは、技術の発展を反映することができます。

中国のスマート製造会社の流通と資金調達
2015年に「中国製造2025」戦略が提案されて以来、プライマリーマーケットは長い間スマート製造業に注目してきました。2020年のCOVID-19の大流行の間でさえ、スマートな製造業への投資は成長し続けています。

スマートな製造業への投資と資金調達のイベントは、主に北京、長江デルタ地域、広東-香港-マカオグレーターベイエリアに集中しています。融資額の観点から見ると、揚子江デルタ地域の総融資額が最も多い。広東-香港-マカオグレーターベイエリアの資金調達は、主に深センに集中しています。
図2：兆都市（1億元）におけるスマートマニュファクチャリングの資金調達状況出典：Firestone Creationは公開データに基づいて編集されており、統計時間は2020年までです。

02.中国のスマート自動化製造企業の発展

現在、中国でのスマート自動化製造企業の発展にはいくつかの成果があります。

2016年から2018年にかけて、中国は249のスマート製造パイロット実証プロジェクトを実施し、企業向けのスマート製造の展開は、水のテストから徐々に展開されてきました。関連部門はまた、スマート製造のための4つの国家規格の策定または改訂を完了し、企業をインテリジェントにしました。規格はより標準化されています。

「2017-2018中国スマート製造開発年次報告書」は、中国が最初に208のデジタルワークショップとスマートファクトリーを構築し、10の主要分野と80の産業をカバーし、国際と同期したスマート製造標準システムを最初に確立したことを示しています。世界の44の灯台工場のうち、12は中国にあり、そのうちの7つはエンドツーエンドの灯台工場です。2020年までに、中国の主要分野における製造企業の主要プロセスの数値制御率は50％を超え、デジタルワークショップやスマートファクトリーの普及率は20％を超えるでしょう。

ソフトウェア分野では、中国のスマート自動化製造システム統合産業は2019年も急速に発展し続け、前年比で20.7％増加しました。全国の産業用インターネット市場の規模は2019年に700億元を超えました。

長年のスマートオートメーション製造エンジニアリングによって推進されているハードウェア分野では、産業用ロボット、添加剤製造、産業用センサーなどの中国の新興産業が急速に発展しています。さまざまな典型的な新しいスマート自動化製造モデルの普及と適用により、産業のアップグレードのペースが大幅に加速しました。

ただし、機会と課題は共存しています。現在、中国でのスマート自動化製造企業の発展は、以下のボトルネックに直面しています。

1.トップレベルのデザインの欠如

多くの製造会社は、戦略レベルからのスマート製造の開発の青写真をまだ描いていません。その結果、デジタルトランスフォーメーションには、ソートリーダーシップと戦略的計画、および全体的なビジネス価値目標計画と現在のステータス評価分析が欠けています。したがって、新しいテクノロジーをスマート自動化製造アプリケーションのシナリオと緊密に統合することは困難です。代わりに、システムは、生産の実際のニーズに応じて部分的にのみ構築または変更できます。その結果、企業はハードウェアとソフトウェア、そして部品と全体に焦点を当てるという誤解に陥り、投資は少額ではありませんがほとんど効果がありません。

2.シングルポイントテクノロジーの最適化に焦点を当て、全体的な価値の向上を軽蔑します

ほとんどの企業は、スマートな製造構造をテクノロジーとハードウェアへの投資と同一視しています。たとえば、多くの企業は、独立したプロセスを接続するために自動化された生産ラインを展開したり、手作業を自動化された機器に置き換えたりしています。表面的には、自動化のレベルは向上していますが、それはより多くの問題をもたらしています。たとえば、生産ラインは以前よりも柔軟性が低く、単一の品種の生産にしか適応できません。機器管理システムはこれに従わず、頻繁に機器の故障を引き起こしましたが、機器のメンテナンス作業量が増加しました。

また、大規模で完全なシステム機能を盲目的に追求している企業もあり、自社のデジタルシステムは自社の管理プロセスやビジネスプロセスと一致しないため、最終的には投資の浪費や機器のアイドル状態につながります。

3.統合機能を備えたソリューションプロバイダーはほとんどありません

工業生産は多くの分野をカバーしており、システムアーキテクチャは非常に複雑です。さまざまな企業がさまざまな研究開発、製造、およびプロセス管理の要件に直面しています。標準化されたソリューションは、製造会社が直接使用するのが難しいことがよくあります。同時に、クラウドコンピューティング、産業用ロボット、マシンビジョン、デジタルツインなど、スマートオートメーションの製造に関連する多くの技術があり、これらの技術はまだ急速に進化しています。

したがって、企業はパートナーに対して非常に高い要件を持っています。これらは、企業が現状を評価し、スマート自動化製造のトップレベルの計画を確立し、全体的なフレームワークを設計するのに役立つだけでなく、ITおよび産業用自動化を実現するためのデジタルおよびインテリジェントテクノロジーのアプリケーションを設計するのにも役立ちます。テクノロジー（OT）システムの統合。ただし、市場のほとんどのサプライヤは、単一または部分的な領域のソリューションに焦点を合わせており、ワンストップの統合ソリューション機能を備えていません。独自のシステム統合機能を持たない製造会社にとって、スマート自動化製造の推進には大きな障害があります。

03.スマートマニュファクチャリングの変革を加速するための6つの対策

たとえ会社が上記の問題を認識したとしても、それでも、全体的な価値の向上を達成するために、迅速に突破して変革を促進することはできません。Flintは、スマート自動化製造の変革における主要企業の共通点を組み合わせ、実際のプロジェクトの経験を参照し、さまざまな業界のさまざまな開発段階にある企業にいくつかの参照とインスピレーションを与えるために、次の6つの提案を提供します。

シーンの価値を決定する

スマート自動化製造は、テクノロジーとソリューション主導から商業的価値主導に移行しています。企業はまず、スマートマニュファクチャリングを通じて達成する目標、現在のビジネスモデルと製品を革新する必要があるかどうかを検討し、次にこれに基づいてコアビジネスプロセスを再設計し、最後にスマートマニュファクチャリングによってもたらされる新しいビジネスモデルと新しいビジネスプロセスの価値を評価する必要があります。 。

大手企業は、自社の特性に応じて最も実現する必要のある価値分野を特定し、テクノロジーとアプリケーションのシナリオを緊密に統合して、対応するインテリジェントシステムを導入することで価値マイニングを実現します。

ITとOTの統合のトップレベルのアーキテクチャ設計

スマート自動化製造の開発に伴い、エンタープライズアプリケーション、データアーキテクチャ、および運用アーキテクチャはすべて新しい課題に直面しています。企業の従来のITテクノロジーは、生産プロセス管理のニーズを満たすことができませんでした。OTとITの統合は、将来のスマート自動化製造の実現を成功させるための基盤です。さらに、企業のスマート自動化製造変革の成功は、まず、前向きなトップレベルの設計に依存します。この段階から、変更の影響と対策に注目し始めます。

実用的なデジタル化の基盤

スマート自動化製造では、企業は生産プロセス全体のデジタル化に基づいたインテリジェンスを実現する必要があります。したがって、企業は、自動化機器と生産ライン、情報システムアーキテクチャ、通信インフラストラクチャ、およびセキュリティ保証において強固な基盤を持つ必要があります。たとえば、IOTやその他の基本的なネットワークが整備され、機器は高度に自動化されてオープンであり、複数のデータ収集方法をサポートし、情報システムセキュリティや産業用制御システムネットワークセキュリティ用のセキュリティシステムを含む、スケーラブルで安全かつ安定したITインフラストラクチャをサポートします。

大手企業は、CNC工作機械、産業用協調ロボット、付加製造装置、インテリジェント生産ラインなどのインテリジェント機器を配備することで無人ワークショップを実現し、モノのインターネットまたは産業用インターネットアーキテクチャ、電子看板を通じてコア生産システムのデジタル基盤を確立します。 、など。

他の企業にとって、生産の自動化から始めることは、デジタル化の基盤を固めるための突破口となるでしょう。たとえば、個別の企業は、スマート自動化製造ユニットを構築することから始めることができます。スマートオートメーション製造ユニットは、同様の機能を備えた処理装置と補助装置のグループのモジュール式の統合統合された集合体であるため、複数の品種と小ロットの生産出力能力を備え、企業が装置の使用率を向上させ、生産を最適化するのに役立ちます。生産の自動化に基づいて、企業はIOTや5G通信ネットワークなどのインフラストラクチャを展開することにより、インテリジェントな生産ライン、ワークショップ、および情報システムの相互接続と相互通信の実装を開始できます。

コアアプリケーションを紹介する

現在、製品ライフサイクル管理（PLM）、エンタープライズリソースプランニング（ERP）、高度な計画とスケジューリング（APS）、製造実行システム（MES）など、スマートオートメーション製造に必要なコアアプリケーションシステムは普及していません。例えば、製薬業界では、工業化と工業化の統合に必要な「ユニバーサルアドバンストプロセスコントロールと製造実行システム」が広く導入・展開されていません。

スマート自動化製造のプロセスを加速するために、開発計画と実用的なデジタル基盤を策定した後、製造会社はコアアプリケーションシステムに積極的に投資する必要があります。特に新たな大流行の後、製造会社は経営革新能力の向上とサプライチェーンの柔軟な展開にもっと注意を払う必要があります。したがって、ERP、PLM、MES、サプライチェーン管理システム（SCM）などのコアスマート自動化製造アプリケーションの展開は、エンタープライズスマート自動化製造の構築にとって最も重要なタスクになるはずです。IDCは、2023年には、ERP、PLM、および顧客関係管理（CRM）が、中国の製造業のITアプリケーション市場における上位3つの投資分野となり、それぞれ33.9％、13.8％、12.8％を占めると予測しています。

システム相互接続とデータ統合を実現

現在、製造企業のデータアイランドとシステムの断片化により、異なる部門間で深刻なデジタル対立が発生し、企業による投資が繰り返されており、スマート自動化製造によってもたらされる企業収益の収益は予想よりもはるかに低くなっています。したがって、システムの相互接続とデータ統合の実現は、企業のビジネスユニットと機能部門間のコラボレーションを促進し、価値の最大化と包括的なインテリジェンスを実現します。

この段階でのエンタープライズスマートオートメーション製造の開発の鍵は、機器レベルから工場レベル、さらには外部企業へのデータの垂直統合、および事業部門や組織間でのデータの水平統合を実現することです。リソース要素全体で、最終的に閉ループデータシステムに統合され、いわゆるデータサプライチェーンが形成されます。

継続的なイノベーションのためのデジタル組織と機能を確立する

継続的に革新するシステムアーキテクチャとデジタル組織は、スマート自動化製造の価値目標を実現する上で重要な役割を果たします。スマートオートメーション製造の継続的な進化には、企業が組織構造の柔軟性と応答性を可能な限り改善し、従業員の可能性を最大限に発揮すること、つまり柔軟な組織を確立することが必要です。柔軟な組織では、組織はよりフラットになり、ビジネスニーズの変化に応じて人材エコシステムに動的に対応できるようになります。柔軟な組織は、すべての従業員の参加意欲を刺激し、ビジネスニーズと従業員の能力に基づいて柔軟に動員し、スマート自動化製造の持続可能な開発のニーズを満たすために、「トップリーダー」によって主導される必要があります。

イノベーションシステムとキャパシティビルディングの観点から、政府と企業は水平方向と垂直方向に団結して、内側から外側へのイノベーションシステムを構築する必要があります。一方では、企業は、従業員、顧客、消費者、サプライヤー、パートナー、および新興企業とのイノベーション協力と育成を強化する必要があります。一方、政府は、インキュベーター、クリエイティブセンター、スタートアップファクトリーなどのイノベーションを管理するための専用のベンチャーキャピタルチームを設立し、これらの機関にメカニズムの自由度を高め、社内外のリソースを動的かつ柔軟に割り当てる必要があります。継続的なイノベーション文化とシステムを形成します。