Ontwikkeling van de productie van slimme automatisering

| Flint Industry Brain, auteur | Gui Jiaxi

Het 14e vijfjarenplan van China werd in 2021 volledig gelanceerd en de komende vijf jaar zullen een belangrijke fase zijn voor het opbouwen van nieuwe voordelen in de digitale economie. Slimme automatiseringsproductie beschouwen als een kans om de hoogwaardige ontwikkeling van de maakindustrie te bevorderen, is niet alleen de belangrijkste richting van de geïntegreerde ontwikkeling van de digitale economie van China en de reële economie, maar ook een belangrijke doorbraak voor de realisatie van een nieuwe dual- ontwikkelingspatroon van de bloedsomloop.

Sinds het uitbreken van de COVID-19-epidemie hebben de meeste productiebedrijven te maken gehad met productieonderbrekingen, onderbrekingen in de toeleveringsketen en hervatting van de productie. De concurrentievoordelen die in de loop der jaren door gevestigde bedrijven zijn opgebouwd, kunnen worden ondermijnd, en nieuwe bedrijven kunnen ook kansen grijpen om snel te groeien. Het concurrentiepatroon van de industrie Het zal naar verwachting worden hervormd.

Veel productiebedrijven vervallen nu echter in het misverstand om zich te concentreren op single-point technologie-optimalisatie en het onderschatten van de algehele waardeverbetering, wat resulteert in ernstige data-eilanden, slechte apparatuur en systeemconnectiviteit en andere problemen. En wat betreft de transformatie van slimme productie, hebben de meeste leveranciers op de markt niet de mogelijkheid om oplossingen te integreren. Dit alles heeft geleid tot grote investeringen in ondernemingen, maar met weinig effect.

In dit artikel wordt uitgebreid ingegaan op de weg van hoogwaardige ontwikkeling van China's slimme automatiseringsindustrie vanuit het perspectief van overzicht van industriële ontwikkeling, ontwikkelingsstatus van ondernemingen en industriële transformatie.

01, Overzicht van China's ontwikkeling van slimme automatiseringsproductie:

Slimme productiestrategieën van grote landen ter wereld

A) Het "National Advanced Manufacturing Strategic Plan" van de Verenigde Staten, de strategie stelt de strategische doelstellingen naar voren van de opbouw van een onderwijssysteem voor investeringen in het MKB, multisectorale samenwerking, federale investeringen, nationale R&D-investeringen, enz., gericht op de bouw van de industriële internetten. De "American Advanced Manufacturing Leadership Strategy" benadrukt de drie belangrijkste strategische richtingen voor het verbeteren van de binnenlandse productietoeleveringsketen door de ontwikkeling van nieuwe technologieën, het cultiveren van mankracht en uitbreiding. Relevante technologieën zijn onder meer industriële robots, kunstmatige-intelligentie-infrastructuur, cyberspace-beveiliging, hoogwaardige materialen, additieve productie, continue productie, biofarmaceutische productie, ontwerptools en productie van halfgeleiders, productie en toeleveringsketen voor voedselveiligheid in de landbouw, enz.

B) Duitsland - "Aanbevelingen voor de implementatie van de Industrie 4.0-strategie", die de vierde industriële revolutie voorstelt en definieert, namelijk Industrie 4.0. Als onderdeel van de intelligente en genetwerkte wereld richt Industrie 4.0 zich op het creëren van intelligente producten, procedures en processen. De belangrijkste thema's zijn intelligente fabrieken, intelligente productie en intelligente logistiek. German Industry 4.0 richt zich op vijf belangrijke gebieden: horizontale integratie onder het waardenetwerk, end-to-end engineering van de gehele waardeketen, verticale integratie en genetwerkte productiesystemen, nieuwe sociale infrastructuur op de werkplek, virtueel netwerk-fysische systeemtechnologie.

C) Frankrijk - "Nieuw Industrieel Frankrijk", de strategie stelt voor om de industriële kracht opnieuw vorm te geven door middel van innovatie en Frankrijk in het eerste echelon van het wereldwijde industriële concurrentievermogen te plaatsen. De strategie duurt 10 jaar en lost voornamelijk 3 grote vraagstukken op: energie, digitale revolutie en economisch leven. Het bevat 34 specifieke plannen, zoals hernieuwbare energie, batterijloze elektrische auto's, slimme energie, enz., wat aantoont dat Frankrijk zich in de derde industriële revolutie bevindt. De vastberadenheid en kracht om industriële transformatie in China te bereiken.

D) Japan - "Japan Manufacturing White Paper" (hierna "White Paper" genoemd). Het "Witboek" analyseert de huidige situatie en problemen van de Japanse maakindustrie. Naast het achtereenvolgens introduceren van beleid om robots, nieuwe energievoertuigen en 3D-printen krachtig te ontwikkelen, benadrukt het ook Om de rol van IT te spelen. Het "Witboek" beschouwt ook beroepsopleiding in het bedrijfsleven, het overnemen van vaardigheden voor jongeren en het opleiden van talenten in wetenschap en techniek als problemen die dringend moeten worden opgelost. Het "witboek" is bijgewerkt naar de 2019-versie en de oorspronkelijke conceptaanpassing is begonnen zich te concentreren op de "onderling verbonden industrie". Het heeft een andere positionering ingenomen dan het Amerikaanse industriële internet, in de hoop de kernpositie van de 'industrie' te benadrukken.

E) China - "Made in China 2025", het hoofdprogramma van het document is:

“Eén” doel: transformeren van een groot productieland naar een sterk productieland.

"Twee" integratie: diepe integratie van informatisering en industrialisering.

"Drie" stapsgewijze strategische doelen: de eerste stap is om te streven naar een sterk productieland in tien jaar; de tweede stap, tegen 2035, zal de Chinese verwerkende industrie als geheel het middelste niveau van 's werelds productiemachtskamp bereiken; de derde stap is wanneer de 100ste verjaardag van de VRC, zijn status als een belangrijk productieland zal worden geconsolideerd, en zijn alomvattende kracht zal de voorhoede zijn van 's werelds productiemachten.

De "vier" principes: marktgestuurd, door de overheid gestuurd; op basis van het huidige langetermijnperspectief; uitgebreide vooruitgang, belangrijke doorbraken; onafhankelijke ontwikkeling, en win-win samenwerking.

Het 'vijf'-beleid: innovatiegericht, kwaliteit voorop, groene ontwikkeling, structuuroptimalisatie en talentgericht.

"Vijf" grote projecten: het bouwproject van het productie-innovatiecentrum, het industriële sterke funderingsproject, het slimme automatiseringsproductieproject, het groene productieproject, het hoogwaardige innovatieproject voor apparatuur.

Doorbraken in "tien" sleutelgebieden: nieuwe generatie informatietechnologie, hoogwaardige CNC-bewerkingsmachines en robots, ruimtevaartapparatuur, uitrusting voor waterbouwkunde en hightech schepen, geavanceerde apparatuur voor spoorwegvervoer, energiebesparende en nieuwe energievoertuigen, elektrische apparatuur, nieuwe materialen, biogeneeskunde En hoogwaardige medische apparatuur, landbouwmachines en -uitrusting.

Op basis van "Made in China 2025" heeft de staat achtereenvolgens beleid ingevoerd op industrieel internet, industriële robots en integratie van industrialisatie en industrialisatie. slimme automatiseringsproductie is de focus geworden van het 14e vijfjarenplan.

Tabel 1: Samenvatting van China's beleid op het gebied van slimme productie Bron: Firestone Creation gebaseerd op openbare informatie

Belangrijkste technische structuur van slimme automatiseringsproductie Standaardsysteem

Op het niveau van de ontwikkeling van slimme automatiseringsproductietechnologie, kan volgens de "Richtlijnen voor de constructie van het nationale standaardsysteem voor slimme automatisering van de productie", uitgegeven door de staat, de technologie voor slimme automatiseringsproductie worden onderverdeeld in drie hoofdonderdelen, namelijk intelligente services, intelligente fabrieken , en intelligente apparatuur.

Figuur 1: raamwerk voor slimme automatisering van fabricage Bron: Firestone Creatie op basis van openbare informatie

Het aantal nationale patenten kan intuïtief de ontwikkeling van slimme automatiseringsproductietechnologie in het land en in biljoen clubsteden weerspiegelen. Industriële scènes en voldoende grote steekproefomvang van industriële big data, industriële software, industriële cloud, industriële robots, industrieel internet en andere patenten kunnen de ontwikkeling van technologie weerspiegelen.

Distributie en financiering van China's slimme productiebedrijven
Sinds de strategie “Made in China 2025” in 2015 werd voorgesteld, besteedt de primaire markt al lange tijd aandacht aan de slimme maakindustrie. Zelfs tijdens de COVID-19-pandemie van 2020 zijn de investeringen in slimme productie blijven groeien.

Slimme productie-investeringen en financieringsevenementen zijn voornamelijk geconcentreerd in Peking, de Yangtze River Delta-regio en de Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area. Vanuit het perspectief van het financieringsbedrag heeft de Yangtze River Delta-regio het hoogste totale financieringsbedrag. De financiering van de Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area is voornamelijk geconcentreerd in Shenzhen.
Figuur 2: De financieringssituatie van slimme productie in biljoen steden (100 miljoen yuan) Bron: Firestone Creation is samengesteld op basis van openbare gegevens en de statistische tijd loopt tot 2020

02. Ontwikkeling van China's productiebedrijven voor slimme automatisering

Op dit moment zijn er enkele successen geboekt bij de ontwikkeling van productiebedrijven voor slimme automatisering in China:

Van 2016 tot 2018 heeft China 249 proefprojecten voor slimme productie geïmplementeerd en de inzet van slimme productie voor ondernemingen is geleidelijk uitgerold na het testen van het water; de relevante afdelingen hebben ook de formulering of herziening van 4 nationale normen voor slimme productie voltooid, waardoor de onderneming intelligent is geworden. De norm is meer gestandaardiseerd.

Het "2017-2018 China Smart Manufacturing Development Year Report" laat zien dat China in eerste instantie 208 digitale werkplaatsen en slimme fabrieken heeft gebouwd, die 10 grote velden en 80 industrieën bestrijken, en in eerste instantie een standaardsysteem voor slimme productie heeft opgezet dat is gesynchroniseerd met het internationale. Van de 44 vuurtorenfabrieken in de wereld zijn er 12 gevestigd in China en 7 daarvan zijn end-to-end vuurtorenfabrieken. Tegen 2020 zal de numerieke controlesnelheid van belangrijke processen van productiebedrijven in belangrijke gebieden in China meer dan 50% bedragen, en de penetratiegraad van digitale werkplaatsen of slimme fabrieken zal meer dan 20% bedragen.

Op softwaregebied bleef China's industrie voor slimme automatisering van productiesysteemintegratie zich snel ontwikkelen in 2019, met een jaar-op-jaar stijging van 20,7%. De omvang van de nationale industriële internetmarkt bedroeg in 2019 meer dan 70 miljard yuan.

Op het gebied van hardware, aangedreven door vele jaren van slimme automatisering, hebben de opkomende industrieën in China, zoals industriële robots, additieve productie en industriële sensoren, zich snel ontwikkeld. De popularisering en toepassing van een verscheidenheid aan typische nieuwe productiemodellen voor slimme automatisering heeft het tempo van industriële upgrades aanzienlijk versneld.

Maar kansen en uitdagingen bestaan ​​naast elkaar. Op dit moment wordt de ontwikkeling van productiebedrijven voor slimme automatisering in China geconfronteerd met de volgende knelpunten:

1. Gebrek aan ontwerp op het hoogste niveau

Veel maakbedrijven hebben nog geen blauwdruk getekend voor de ontwikkeling van smart manufacturing op strategisch niveau. Als gevolg hiervan mist digitale transformatie doordacht leiderschap en strategische planning, evenals algemene planning van bedrijfswaardedoelen en analyse van de huidige statusbeoordeling. Daarom is het moeilijk om nieuwe technologieën diep te integreren met toepassingsscenario's voor slimme automatisering. In plaats daarvan kan het systeem slechts gedeeltelijk worden gebouwd of aangepast in overeenstemming met de werkelijke productiebehoeften. Als gevolg hiervan zijn ondernemingen tot het misverstand vervallen om zich te concentreren op hardware en software, en op onderdelen en in het algemeen, en de investering is niet klein maar heeft weinig effect.

2. Focus op single-point technologie-optimalisatie en veracht de algehele waardeverbetering

De meeste bedrijven stellen slimme productieconstructies gelijk aan investeringen in technologie en hardware. Veel bedrijven zetten bijvoorbeeld geautomatiseerde productielijnen in om onafhankelijke processen met elkaar te verbinden, of vervangen handmatige arbeid door geautomatiseerde apparatuur. Op het eerste gezicht is het niveau van automatisering toegenomen, maar het heeft meer problemen met zich meegebracht. De productielijn is bijvoorbeeld minder flexibel dan voorheen en kan zich maar aanpassen aan de productie van één ras; het apparatuurbeheersysteem heeft niet gevolgd en veroorzaakte frequente apparatuurstoringen, maar verhoogde de onderhoudswerklast van de apparatuur.

Er zijn ook bedrijven die blindelings systeemfuncties nastreven die groot en compleet zijn, en hun digitale systemen niet passen bij hun eigen beheer en bedrijfsprocessen, wat uiteindelijk leidt tot verspilling van investeringen en inactieve apparatuur.

3. Weinig leveranciers van oplossingen met integratiemogelijkheden

Industriële productie omvat vele gebieden en de systeemarchitectuur is zeer complex. Verschillende bedrijven hebben te maken met verschillende vereisten op het gebied van R&D, productie en procesbeheer. Gestandaardiseerde oplossingen zijn vaak moeilijk direct te gebruiken door productiebedrijven. Tegelijkertijd zijn er veel technologieën betrokken bij de productie van slimme automatisering, zoals cloud computing, industriële robots, machine vision, digitale tweelingen, enz., en deze technologieën evolueren nog steeds snel.

Daarom stellen bedrijven zeer hoge eisen aan partners. Ze helpen bedrijven niet alleen de status-quo te evalueren, een plan op het hoogste niveau voor slimme automatiseringsproductie op te stellen en het algemene raamwerk te ontwerpen, maar ook de toepassing van digitale en intelligente technologieën te ontwerpen om IT en industriële automatisering te bereiken. Integratie van technologie (OT) systemen. De meeste leveranciers in de markt richten zich echter op oplossingen in een enkel of gedeeltelijk gebied en hebben geen allesomvattende geïntegreerde oplossingsmogelijkheden. Voor productiebedrijven die geen eigen systeemintegratiemogelijkheden hebben, zijn er grote obstakels voor de bevordering van slimme automatiseringsproductie.

03. Zes maatregelen om de transformatie van slimme productie te versnellen

Zelfs als het bedrijf de bovenstaande problemen erkent, is het nog steeds niet in staat om snel door te breken en transformatie te bevorderen om algehele waardeverbetering te bereiken. Flint combineert de overeenkomsten van toonaangevende ondernemingen bij de transformatie van slimme automatiseringsproductie en verwijst naar de daadwerkelijke projectervaring en geeft de volgende 6 suggesties om ondernemingen in verschillende ontwikkelingsstadia van verschillende industrieën enige referentie en inspiratie te geven.

Bepaal de waarde van de scène

smart automation manufacturing verschuift van technologie- en oplossingsgedreven naar commerciële waardegedreven. Bedrijven moeten eerst nadenken over welke doelen ze moeten bereiken met slimme productie, of de huidige bedrijfsmodellen en producten moeten worden vernieuwd, en vervolgens de kernbedrijfsprocessen op basis hiervan opnieuw ontwerpen en ten slotte de waarde evalueren van nieuwe bedrijfsmodellen en nieuwe bedrijfsprocessen die door slimme productie tot stand worden gebracht .

Toonaangevende bedrijven zullen de waardegebieden identificeren die het meest moeten worden gerealiseerd op basis van hun eigen kenmerken, en vervolgens technologie en toepassingsscenario's nauw integreren om waardemining te realiseren door overeenkomstige intelligente systemen in te zetten.

Architectuurontwerp op het hoogste niveau van IT- en OT-integratie

Met de ontwikkeling van slimme automatiseringsproductie worden bedrijfsapplicaties, data-architectuur en operationele architectuur allemaal geconfronteerd met nieuwe uitdagingen. Traditionele IT-technologie van ondernemingen is niet in staat om te voldoen aan de behoeften van het beheer van het productieproces. De integratie van OT en IT is de basis voor de succesvolle realisatie van smart automation manufacturing in de toekomst. Bovendien hangt het succes van de transformatie van de onderneming op het gebied van slimme automatisering van de productie in de eerste plaats af van het toekomstgerichte ontwerp op topniveau. Vanaf dit stadium begint het aandacht te besteden aan de impact van de verandering en de tegenmaatregelen.

De basis van pragmatische digitalisering

slimme automatiseringsproductie vereist dat ondernemingen intelligentie realiseren op basis van de digitalisering van het gehele productieproces. Daarom moeten ondernemingen een solide basis hebben op het gebied van automatiseringsapparatuur en productielijnen, informatiesysteemarchitectuur, communicatie-infrastructuur en beveiligingsgarantie. IOT en andere basisnetwerken zijn bijvoorbeeld aanwezig, apparatuur is sterk geautomatiseerd en open, ondersteunt meerdere methoden voor gegevensverzameling en een schaalbare, veilige en stabiele IT-infrastructuur, inclusief beveiligingssystemen voor de beveiliging van informatiesystemen en netwerkbeveiliging van industriële controlesystemen.

Toonaangevende bedrijven realiseren onbemande werkplaatsen door intelligente apparatuur in te zetten, zoals CNC-bewerkingsmachines, industriële collaboratieve robots, apparatuur voor additieve productie en intelligente productielijnen, en leggen vervolgens de digitale basis van kernproductiesystemen via het internet der dingen of industriële internetarchitectuur, elektronische reclameborden , enzovoort.

Voor andere bedrijven zal het starten met productieautomatisering een doorbraak zijn om de basis van digitalisering te verstevigen. Discrete bedrijven kunnen bijvoorbeeld beginnen met het bouwen van productie-eenheden voor slimme automatisering. De productie-eenheid voor slimme automatisering is een modulaire, geïntegreerde en geïntegreerde aggregatie van een groep verwerkingsapparatuur en hulpapparatuur met vergelijkbare mogelijkheden, zodat deze de productiecapaciteit van meerdere variëteiten en kleine batches heeft en bedrijven helpt het gebruik van apparatuur te verbeteren en de productie te optimaliseren . Op basis van productieautomatisering kunnen bedrijven beginnen met het implementeren van de interconnectie en onderlinge communicatie van intelligente productielijnen, werkplaatsen en informatiesystemen door infrastructuur zoals IOT- en 5G-communicatienetwerken in te zetten.

Introduceer kerntoepassingen

Op dit moment zijn de belangrijkste applicatiesystemen die nodig zijn voor slimme automatiseringsproductie, zoals product life cycle management (PLM), enterprise resource planning (ERP), geavanceerde planning en planning (APS) en manufacturing execution system (MES), niet populair geworden. In de farmaceutische industrie is bijvoorbeeld het "universele geavanceerde procescontrole- en fabricage-uitvoeringssysteem" dat vereist is voor de integratie van industrialisatie en industrialisatie, niet op grote schaal geïmplementeerd en ingezet.

Om het proces van slimme automatisering van productie te versnellen, moeten productiebedrijven, na het formuleren van een ontwikkelingsplan en een pragmatische digitale basis, actief investeren in kernapplicatiesystemen. Vooral na de nieuwe kroonepidemie zouden maakbedrijven meer aandacht moeten besteden aan het verbeteren van managementinnovatiecapaciteiten en het flexibel inzetten van supply chains. Daarom moet de inzet van kerntoepassingen voor slimme automatisering, zoals ERP, PLM, MES en supply chain management-systemen (SCM), de belangrijkste taken worden voor de constructie van slimme automatisering van ondernemingen. IDC voorspelt dat ERP, PLM en Customer Relationship Management (CRM) in 2023 de top drie van investeringsgebieden zullen worden in de IT-applicatiemarkt van de Chinese maakindustrie, goed voor respectievelijk 33,9%, 13,8% en 12,8%.

Realiseer systeeminterconnectie en data-integratie

Op dit moment hebben de data-eilanden en de systeemfragmentatie van productiebedrijven geleid tot serieuze digitale confrontaties tussen verschillende afdelingen, wat resulteert in herhaalde investeringen door bedrijven, en het rendement op bedrijfsinkomsten van slimme automatiseringsproductie is veel lager dan verwacht. Daarom zal de realisatie van systeeminterconnectie en data-integratie de samenwerking tussen bedrijfseenheden en functionele afdelingen van de onderneming bevorderen en waardemaximalisatie en uitgebreide intelligentie realiseren.

De sleutel tot de ontwikkeling van slimme automatiseringsproductie voor ondernemingen in dit stadium is het realiseren van de verticale integratie van gegevens van het apparatuurniveau tot het fabrieksniveau en zelfs naar externe ondernemingen, evenals de horizontale integratie van gegevens tussen bedrijfsafdelingen en organisaties, en over resource-elementen, en uiteindelijk samensmelten tot een gesloten datasysteem, waardoor de zogenaamde dataleveringsketen wordt gevormd.

Opzetten van een digitale organisatie en capaciteit voor continue innovatie

Continu innoverende systeemarchitectuur en digitale organisatie spelen een belangrijke rol bij het realiseren van het waardedoel van slimme automatiseringsproductie. De voortdurende evolutie van slimme automatiseringsproductie vereist dat bedrijven de flexibiliteit en het reactievermogen van de organisatiestructuur zoveel mogelijk verbeteren en het potentieel van werknemers ten volle benutten, dat wil zeggen een flexibele organisatie opzetten. In een flexibele organisatie zal de organisatie platter zijn, zodat deze dynamisch kan aansluiten bij het talentecosysteem als de bedrijfsbehoeften veranderen. Flexibele organisaties moeten worden geleid door de "topleider" om het enthousiasme van alle werknemers te stimuleren om deel te nemen, en flexibel te mobiliseren op basis van zakelijke behoeften en de capaciteiten van werknemers om te voldoen aan de behoeften van duurzame ontwikkeling van slimme automatiseringsproductie.

In termen van innovatiesysteem en capaciteitsopbouw moeten overheid en bedrijven horizontaal en verticaal samenwerken om een ​​innovatiesysteem van binnen naar buiten te bouwen. Enerzijds moeten bedrijven de samenwerking en teelt op het gebied van innovatie versterken met medewerkers, klanten, consumenten, leveranciers, partners en start-ups; aan de andere kant zou de overheid een toegewijd risicokapitaalteam moeten opzetten om innovatie te beheren, zoals incubators, creatieve centra, startup-fabrieken, enz., En deze instellingen meer vrijheid van mechanisme, dynamische en flexibele toewijzing van interne en externe middelen te geven, en vormen een continue innovatiecultuur en -systeem.