Rozwój produkcji Smart Automation

| Mózg przemysłu krzemiennego, autor | Gui Jiaxi

Czternasty plan pięcioletni Chin zaczął być w pełni uruchamiany w 2021 r., a następne pięć lat będzie ważnym etapem budowania nowych przewag w gospodarce cyfrowej. Przyjęcie inteligentnej automatyzacji produkcji jako szansy na promowanie wysokiej jakości rozwoju przemysłu wytwórczego jest nie tylko głównym kierunkiem zintegrowanego rozwoju chińskiej gospodarki cyfrowej i gospodarki realnej, ale także kluczowym przełomem dla realizacji nowego, dwu- wzorzec rozwoju obiegu.

Od wybuchu epidemii COVID-19 większość firm produkcyjnych doświadczyło przerw w produkcji, przerw w łańcuchu dostaw i wznowienia produkcji. Przewaga konkurencyjna nagromadzona przez firmy o ugruntowanej pozycji przez lata może zostać osłabiona, a nowe firmy mogą również skorzystać z okazji do szybkiego wzrostu. Wzorzec konkurencji branżowej Oczekuje się, że ulegnie przekształceniu.

Jednak wiele firm produkcyjnych popada obecnie w nieporozumienie, koncentrując się na jednopunktowej optymalizacji technologii i nie doceniając ogólnej poprawy wartości, co skutkuje poważnymi wyspami danych, słabym sprzętem i łącznością systemową oraz innymi problemami. A jeśli chodzi o transformację inteligentnej produkcji, większość dostawców na rynku nie ma możliwości integracji rozwiązań. Wszystko to doprowadziło do dużych inwestycji w przedsiębiorstwa, ale z niewielkim skutkiem.

W tym artykule kompleksowo omówimy drogę wysokiej jakości rozwoju chińskiego przemysłu inteligentnej automatyzacji produkcji z perspektywy przeglądu rozwoju przemysłowego, stanu rozwoju przedsiębiorstw i transformacji przemysłowej.

01, Przegląd rozwoju inteligentnej automatyzacji produkcji w Chinach

Strategie inteligentnej produkcji głównych krajów na świecie

A) Stany Zjednoczone – „Narodowy plan strategiczny zaawansowanej produkcji”, strategia przedstawia strategiczne cele budowy systemu edukacji inwestycyjnej MŚP, współpracy wielosektorowej, inwestycji federalnych, krajowych inwestycji badawczo-rozwojowych itp., koncentrując się na budowie obiektów przemysłowych Internet. „American Advanced Manufacturing Leadership Strategy” kładzie nacisk na trzy główne strategiczne kierunki poprawy krajowego łańcucha dostaw produkcji poprzez rozwój nowych technologii, kultywację siły roboczej i ekspansję. Odpowiednie technologie obejmują roboty przemysłowe, infrastrukturę sztucznej inteligencji, bezpieczeństwo cyberprzestrzeni, materiały o wysokiej wydajności, produkcję addytywną, produkcję ciągłą, produkcję biofarmaceutyczną, narzędzia do projektowania i produkcji półprzewodników, produkcję i łańcuch dostaw żywności dla rolnictwa itp.

B) Niemcy – „Rekomendacje dla realizacji Strategii Przemysł 4.0”, która proponuje i definiuje czwartą rewolucję przemysłową, czyli Przemysł 4.0. Będąc częścią inteligentnego i sieciowego świata, Przemysł 4.0 koncentruje się na tworzeniu inteligentnych produktów, procedur i procesów. Kluczowymi tematami są inteligentne fabryki, inteligentna produkcja i inteligentna logistyka. Niemiecki Przemysł 4.0 koncentruje się na pięciu głównych obszarach - integracji poziomej w ramach sieci wartości, kompleksowej inżynierii całego łańcucha wartości, integracji pionowej i sieciowych systemach produkcyjnych, nowej infrastrukturze społecznej w miejscu pracy, technologii wirtualnej sieci i systemu fizycznego.

C) Francja – „Nowa Francja Przemysłowa”, strategia proponuje przekształcenie siły przemysłowej poprzez innowacje i umieszczenie Francji na pierwszym szczeblu globalnej konkurencyjności przemysłowej. Strategia trwa 10 lat i rozwiązuje głównie 3 główne problemy: energetykę, rewolucję cyfrową i życie gospodarcze. Obejmuje 34 konkretne plany, takie jak energia odnawialna, akumulatory bez kierowcy, inteligentna energia itp., co pokazuje, że Francja znajduje się w trzeciej rewolucji przemysłowej. Determinacja i siła do osiągnięcia transformacji przemysłowej w Chinach.

D) Japonia — „Japan Manufacturing White Paper” (zwana dalej „White Paper”). „Biała Księga” analizuje obecną sytuację i problemy japońskiego przemysłu wytwórczego. Oprócz sukcesywnego wprowadzania polityk na rzecz energicznego rozwoju robotów, nowych pojazdów energetycznych i druku 3D, kładzie również nacisk na pełnienie roli IT. W „Białej Księdze” również kształcenie zawodowe w przedsiębiorstwach, dziedziczenie umiejętności dla młodych ludzi oraz szkolenie talentów w nauce i inżynierii są problemami, które wymagają pilnego rozwiązania. „Biała księga” została zaktualizowana do wersji z 2019 r., a pierwotne dostosowanie koncepcji zaczęło koncentrować się na „przemysłach powiązanych”. Ustanowił inną pozycję niż amerykański Internet przemysłowy, mając nadzieję na podkreślenie kluczowej pozycji „przemysłu”.

E) Chiny – „Made in China 2025”, główny program dokumentu to:

„Jeden” cel: przekształcić się z dużego kraju produkcyjnego w silny kraj produkcyjny.

Integracja „dwóch”: głęboka integracja informatyzacji i industrializacji.

„Trzy” cele strategiczne krok po kroku: pierwszym krokiem jest dążenie do tego, by za dziesięć lat stać się silnym krajem produkcyjnym; w drugim kroku, do 2035 r., przemysł wytwórczy Chin jako całość osiągnie środkowy poziom światowego obozu mocy produkcyjnej; Trzeci krok to 100. rocznica ChRL, konsolidacja jej statusu jako głównego kraju produkcyjnego, a jej wszechstronna siła stanie się awangardą światowych potęg produkcyjnych.

„Cztery” zasady: rynkowe, rządowe; w oparciu o aktualną, długoterminową perspektywę; kompleksowy rozwój, kluczowe przełomy; niezależny rozwój i współpraca typu win-win.

Polityka „pięć”: zorientowana na innowacje, na pierwszym miejscu jakość, zielony rozwój, optymalizacja struktury, zorientowana na talenty.

„Pięć” dużych projektów: projekt budowy centrum innowacji produkcyjnych, projekt silnej podstawy przemysłowej, projekt produkcji inteligentnej automatyzacji, projekt ekologicznej produkcji, projekt innowacji w zakresie zaawansowanego sprzętu.

Przełomy w „dziesięciu” kluczowych obszarach: technologia informacyjna nowej generacji, wysokiej klasy obrabiarki i roboty CNC, sprzęt lotniczy, sprzęt inżynierii morskiej i statki high-tech, zaawansowany sprzęt transportu kolejowego, energooszczędne i nowe pojazdy energetyczne, urządzenia energetyczne, nowe materiały, biomedycyna i wysokowydajny sprzęt medyczny, maszyny i urządzenia rolnicze.

Na podstawie „Made in China 2025” państwo sukcesywnie wprowadzało politykę dotyczącą Internetu przemysłowego, robotów przemysłowych oraz integracji industrializacji i industrializacji. Inteligentna automatyzacja produkcji stała się przedmiotem czternastego planu pięcioletniego.

Tabela 1: Podsumowanie chińskich polityk związanych z inteligentną produkcją Źródło: Firestone Creation na podstawie informacji publicznych

Kluczowa struktura techniczna inteligentnego systemu produkcji automatyki

Na poziomie rozwoju technologii inteligentnej automatyzacji produkcji, zgodnie z wydanymi przez państwo „Wytycznymi budowy krajowego standardowego systemu produkcji inteligentnej automatyzacji”, technologię produkcji inteligentnej automatyzacji można podzielić na trzy główne części, a mianowicie: inteligentne usługi, inteligentne fabryki i inteligentny sprzęt.

Rysunek 1: Ramy inteligentnej automatyzacji produkcji Źródło: Firestone Creation na podstawie informacji publicznych

Liczba patentów krajowych może intuicyjnie odzwierciedlać rozwój technologii inteligentnej automatyzacji produkcji w kraju i bilionach miast klubowych. Sceny przemysłowe i wystarczająco duże rozmiary próbek przemysłowych dużych zbiorów danych, oprogramowania przemysłowego, chmury przemysłowej, robotów przemysłowych, przemysłowego Internetu i innych patentów mogą odzwierciedlać rozwój technologii.

Dystrybucja i finansowanie inteligentnych chińskich firm produkcyjnych
Odkąd w 2015 roku zaproponowano strategię „Made in China 2025”, rynek pierwotny od dłuższego czasu zwraca uwagę na sektor inteligentnej produkcji. Nawet podczas pandemii COVID-19 w 2020 r. inwestycje w inteligentną produkcję nadal rosły.

Inteligentne inwestycje produkcyjne i wydarzenia finansowe koncentrują się głównie w Pekinie, regionie delty rzeki Jangcy oraz w rejonie Wielkiej Zatoki Guangdong-Hongkong-Makao. Z punktu widzenia kwoty finansowania region delty rzeki Jangcy ma najwyższą łączną kwotę finansowania. Finansowanie obszaru Wielkiej Zatoki Guangdong-Hongkong-Makao koncentruje się głównie w Shenzhen.
Rysunek 2: Sytuacja finansowa inteligentnej produkcji w bilionach miast (100 milionów juanów) Źródło: Firestone Creation jest kompilowany na podstawie danych publicznych, a czas statystyczny jest do 2020 r.

02. Rozwój inteligentnych przedsiębiorstw produkujących automatykę w Chinach

Obecnie dokonano pewnych osiągnięć w rozwoju przedsiębiorstw produkujących inteligentną automatykę w Chinach:

W latach 2016-2018 Chiny wdrożyły 249 pilotażowych projektów demonstracyjnych inteligentnej produkcji, a wdrażanie inteligentnej produkcji dla przedsiębiorstw zostało stopniowo wycofane z testowania wody; odpowiednie departamenty zakończyły również opracowywanie lub rewizję 4 krajowych norm dotyczących inteligentnej produkcji, dzięki czemu przedsiębiorstwo staje się inteligentne. Norma jest bardziej znormalizowana.

„Raport roczny na temat rozwoju inteligentnej produkcji chińskiej 2017-2018” pokazuje, że Chiny początkowo zbudowały 208 warsztatów cyfrowych i inteligentnych fabryk, obejmujących 10 głównych dziedzin i 80 branż, i początkowo ustanowiły standardowy system inteligentnej produkcji zsynchronizowany z międzynarodowym. Spośród 44 fabryk latarni morskich na świecie 12 znajduje się w Chinach, a 7 z nich to kompleksowe fabryki latarni morskich. Do 2020 r. wskaźnik kontroli numerycznej kluczowych procesów przedsiębiorstw produkcyjnych w kluczowych dziedzinach w Chinach przekroczy 50%, a wskaźnik penetracji warsztatów cyfrowych lub inteligentnych fabryk przekroczy 20%.

W dziedzinie oprogramowania branża integracji inteligentnych systemów produkcyjnych w Chinach nadal szybko się rozwijała w 2019 r., ze wzrostem o 20,7% rok do roku. Skala krajowego rynku Internetu przemysłowego przekroczyła w 2019 roku 70 miliardów juanów.

W dziedzinie sprzętu, napędzanej wieloletnią inżynierią inteligentnej automatyzacji produkcji, wschodzące chińskie branże, takie jak roboty przemysłowe, produkcja addytywna i czujniki przemysłowe, rozwijają się szybko. Popularyzacja i zastosowanie wielu typowych nowych modeli produkcji inteligentnej automatyki znacznie przyspieszyło tempo modernizacji przemysłu.

Jednak możliwości i wyzwania współistnieją. Obecnie rozwój inteligentnych przedsiębiorstw produkujących automatykę w Chinach napotyka na następujące wąskie gardła:

1. Brak projektu na najwyższym poziomie

Wiele firm produkcyjnych nie opracowało jeszcze planu rozwoju inteligentnej produkcji na poziomie strategicznym. W rezultacie transformacji cyfrowej brakuje przemyślanego przywództwa i planowania strategicznego, a także ogólnego planowania celów dotyczących wartości biznesowej i analizy oceny bieżącego stanu. Dlatego trudno jest głęboko zintegrować nowe technologie ze scenariuszami zastosowań inteligentnej automatyzacji produkcji. Zamiast tego system można tylko częściowo zbudować lub zmodyfikować zgodnie z rzeczywistymi potrzebami produkcji. W rezultacie przedsiębiorstwa popadły w niezrozumienie skupiania się na sprzęcie i oprogramowaniu oraz na częściach i całości, a inwestycja nie jest mała, ale przyniosła niewielki efekt.

2. Skoncentruj się na jednopunktowej optymalizacji technologii i pogardzaj ogólnym wzrostem wartości

Większość firm utożsamia inteligentną konstrukcję produkcyjną z inwestycjami w technologię i sprzęt. Na przykład wiele firm wdraża zautomatyzowane linie produkcyjne, aby połączyć niezależne procesy lub zastąpić pracę ręczną sprzętem zautomatyzowanym. Na pozór poziom automatyzacji wzrósł, ale przyniósł więcej problemów. Na przykład linia produkcyjna jest mniej elastyczna niż wcześniej i może dostosować się tylko do produkcji jednej odmiany; system zarządzania sprzętem nie stosował się i powodował częste awarie sprzętu, ale zwiększał obciążenie konserwacją sprzętu.

Są też firmy, które ślepo realizują funkcje systemowe, które są duże i kompletne, a ich systemy cyfrowe nie pasują do ich własnych procesów zarządzania i biznesowych, co ostatecznie prowadzi do marnotrawstwa inwestycji i bezczynnego sprzętu.

3. Niewielu dostawców rozwiązań z możliwościami integracji

Produkcja przemysłowa obejmuje wiele dziedzin, a architektura systemu jest bardzo złożona. Różne firmy napotykają różne wymagania w zakresie badań i rozwoju, produkcji i zarządzania procesami. Standardowe rozwiązania są często trudne do bezpośredniego wykorzystania przez firmy produkcyjne. Jednocześnie istnieje wiele technologii związanych z inteligentną produkcją automatyzacji, takich jak przetwarzanie w chmurze, roboty przemysłowe, wizja maszynowa, cyfrowe bliźniaki itp., a technologie te nadal szybko ewoluują.

Dlatego firmy mają bardzo wysokie wymagania wobec partnerów. Pomagają one firmom nie tylko ocenić status quo, ustanowić plan najwyższego poziomu dla inteligentnej produkcji automatyki i zaprojektować ogólne ramy, ale także zaprojektować zastosowanie cyfrowych i inteligentnych technologii w celu osiągnięcia automatyzacji IT i automatyki przemysłowej. Integracja systemów technologicznych (OT). Jednak większość dostawców na rynku koncentruje się na rozwiązaniach w jednym lub częściowym obszarze i nie ma możliwości kompleksowego rozwiązania zintegrowanego. Dla firm produkcyjnych, które nie mają własnych możliwości integracji systemów, istnieją duże przeszkody w promowaniu inteligentnej automatyzacji produkcji.

03. Sześć środków przyspieszających transformację inteligentnej produkcji

Nawet jeśli firma dostrzega powyższe problemy, nadal nie jest w stanie szybko się przebić i promować transformacji w celu osiągnięcia ogólnego wzrostu wartości. Flint łączy w sobie cechy wspólne wiodących przedsiębiorstw w transformacji inteligentnej produkcji automatyki i odwołuje się do rzeczywistych doświadczeń projektowych oraz podaje następujące 6 sugestii, aby dać pewne odniesienie i inspirację dla przedsiębiorstw na różnych etapach rozwoju różnych branż.

Określ wartość sceny

Inteligentna automatyzacja produkcji przechodzi od opartej na technologii i rozwiązaniach do opartej na wartości komercyjnej. Firmy powinny najpierw zastanowić się, jakie cele mają osiągnąć dzięki inteligentnej produkcji, czy obecne modele biznesowe i produkty wymagają innowacji, następnie na tej podstawie przeprojektować podstawowe procesy biznesowe, a na koniec ocenić wartość nowych modeli biznesowych i nowych procesów biznesowych wynikających z inteligentnej produkcji .

Wiodące firmy zidentyfikują obszary wartości, które wymagają największej realizacji zgodnie z ich własnymi cechami, a następnie ściśle zintegrują technologie i scenariusze aplikacji, aby zrealizować wydobywanie wartości poprzez wdrożenie odpowiednich inteligentnych systemów.

Projekt architektury najwyższego poziomu integracji IT i OT

Wraz z rozwojem inteligentnej automatyzacji produkcji aplikacje korporacyjne, architektura danych i architektura operacyjna stają przed nowymi wyzwaniami. Tradycyjna technologia informatyczna przedsiębiorstw nie była w stanie sprostać potrzebom zarządzania procesami produkcyjnymi. Integracja OT i IT jest podstawą pomyślnej realizacji inteligentnej automatyzacji produkcji w przyszłości. Ponadto powodzenie transformacji inteligentnej automatyzacji produkcji w przedsiębiorstwie zależy przede wszystkim od przyszłościowego projektu na najwyższym poziomie. Od tego etapu zaczyna zwracać uwagę na wpływ zmiany i środki zaradcze.

Podstawa pragmatycznej cyfryzacji

inteligentna automatyzacja produkcji wymaga od przedsiębiorstw realizacji inteligencji opartej na cyfryzacji całego procesu produkcyjnego. Dlatego przedsiębiorstwa muszą mieć solidne podstawy w zakresie urządzeń automatyki i linii produkcyjnych, architektury systemów informatycznych, infrastruktury komunikacyjnej i zapewnienia bezpieczeństwa. Na przykład istnieją IOT i inne podstawowe sieci, sprzęt jest wysoce zautomatyzowany i otwarty, obsługuje wiele metod gromadzenia danych oraz skalowalną, bezpieczną i stabilną infrastrukturę IT, w tym systemy bezpieczeństwa dla bezpieczeństwa systemów informatycznych i bezpieczeństwa sieci przemysłowych systemów sterowania.

Wiodące firmy realizują warsztaty bezzałogowe, wdrażając inteligentny sprzęt, taki jak obrabiarki CNC, przemysłowe roboty współpracujące, sprzęt do wytwarzania przyrostowego i inteligentne linie produkcyjne, a następnie ustanawiają cyfrowe podstawy podstawowych systemów produkcyjnych za pośrednictwem Internetu Rzeczy lub przemysłowej architektury Internetu, elektronicznych billboardów itp.

Dla innych firm rozpoczęcie od automatyzacji produkcji będzie przełomem w umacnianiu podstaw cyfryzacji. Na przykład firmy dyskretne mogą zacząć od budowy inteligentnych jednostek produkcyjnych automatyki. Jednostka produkcyjna inteligentnej automatyki to modułowa, zintegrowana i zintegrowana agregacja grupy urządzeń przetwórczych i urządzeń pomocniczych o podobnych możliwościach, dzięki czemu posiada zdolność produkcyjną wielu odmian i małych partii oraz pomaga firmom poprawić wykorzystanie sprzętu i zoptymalizować produkcję . W oparciu o automatyzację produkcji przedsiębiorstwa mogą zacząć wdrażać wzajemne połączenia i komunikację inteligentnych linii produkcyjnych, warsztatów i systemów informatycznych poprzez wdrażanie infrastruktury, takiej jak sieci komunikacyjne IOT i 5G.

Przedstaw podstawowe aplikacje

Obecnie nie spopularyzowano podstawowych systemów aplikacji niezbędnych do inteligentnej automatyzacji produkcji, takich jak zarządzanie cyklem życia produktu (PLM), planowanie zasobów przedsiębiorstwa (ERP), zaawansowane planowanie i harmonogramowanie (APS) oraz system realizacji produkcji (MES). Na przykład w przemyśle farmaceutycznym „uniwersalny zaawansowany system kontroli procesu i realizacji produkcji” wymagany przez integrację industrializacji i industrializacji nie był szeroko wdrażany i wdrażany.

Aby przyspieszyć proces produkcji inteligentnej automatyzacji, po sformułowaniu planu rozwoju i pragmatycznych podstaw cyfrowych, firmy produkcyjne powinny aktywnie inwestować w podstawowe systemy aplikacyjne. Szczególnie po epidemii nowej korony firmy produkcyjne powinny zwracać większą uwagę na poprawę zdolności zarządzania w zakresie innowacji i elastyczne wdrażanie łańcuchów dostaw. Dlatego wdrożenie kluczowych aplikacji do inteligentnej automatyzacji produkcji, takich jak ERP, PLM, MES i systemy zarządzania łańcuchem dostaw (SCM), powinno stać się najważniejszymi zadaniami przy budowie inteligentnej automatyzacji produkcji w przedsiębiorstwie. IDC przewiduje, że w 2023 r. ERP, PLM i zarządzanie relacjami z klientami (CRM) staną się trzema najważniejszymi obszarami inwestycyjnymi na rynku aplikacji IT w chińskim przemyśle produkcyjnym, stanowiąc odpowiednio 33,9%, 13,8% i 12,8%.

Zrealizuj połączenie systemów i integrację danych

Obecnie wyspy danych i fragmentacja systemów przedsiębiorstw produkcyjnych doprowadziły do ​​poważnej konfrontacji cyfrowej między różnymi działami, co skutkuje powtarzającymi się inwestycjami przedsiębiorstw, a zwrot z dochodów przedsiębiorstw przynoszony przez inteligentną produkcję automatyzacji jest znacznie niższy niż oczekiwano. Dlatego realizacja połączenia systemów i integracji danych będzie promować współpracę między jednostkami biznesowymi i działami funkcjonalnymi przedsiębiorstwa oraz realizować maksymalizację wartości i wszechstronną inteligencję.

Kluczem do rozwoju inteligentnej automatyzacji przedsiębiorstwa na tym etapie jest realizacja pionowej integracji danych od poziomu sprzętu do poziomu fabryki, a nawet do przedsiębiorstw zewnętrznych, a także pozioma integracja danych pomiędzy działami biznesowymi i organizacjami oraz poprzez elementy zasobów, a na koniec scalają się w zamknięty system danych, tworząc tzw. łańcuch dostaw danych.

Stwórz cyfrową organizację i zdolność do ciągłych innowacji

Ciągle innowacyjna architektura systemu i organizacja cyfrowa odgrywają ważną rolę w realizacji wartościowego celu, jakim jest inteligentna produkcja automatyki. Ciągła ewolucja inteligentnej automatyzacji produkcji wymaga od firm jak największej poprawy elastyczności i reaktywności struktury organizacyjnej oraz pełnego wykorzystania potencjału pracowników, czyli stworzenia elastycznej organizacji. W elastycznej organizacji organizacja będzie bardziej płaska, dzięki czemu będzie mogła dynamicznie dopasowywać się do ekosystemu talentów w miarę zmieniających się potrzeb biznesowych. Elastyczne organizacje muszą być kierowane przez „top lidera”, aby stymulować entuzjazm wszystkich pracowników do uczestnictwa i elastycznie mobilizować się w oparciu o potrzeby biznesowe i umiejętności pracowników, aby sprostać potrzebom zrównoważonego rozwoju inteligentnej produkcji automatyki.

Jeśli chodzi o system innowacji i budowanie zdolności, rząd i przedsiębiorstwa powinny zjednoczyć się poziomo i pionowo, aby zbudować system innowacji od wewnątrz do zewnątrz. Z jednej strony firmy powinny wzmocnić współpracę i kultywowanie innowacji z pracownikami, klientami, konsumentami, dostawcami, partnerami i start-upami; z drugiej strony rząd powinien powołać dedykowany zespół venture capital do zarządzania innowacjami, takimi jak inkubatory, centra kreatywne, fabryki start-upów itp., oraz dać tym instytucjom większą swobodę mechanizmu, dynamiczną i elastyczną alokację zasobów wewnętrznych i zewnętrznych, i tworzą ciągłą kulturę i system innowacji.