Desenvolvimento de fabricação de automação inteligente

| Cérebro da indústria de Flint, autor | Gui Jiaxi

O 14º Plano Quinquenal da China começou a ser totalmente lançado em 2021 e os próximos cinco anos serão uma etapa importante para a construção de novas vantagens na economia digital. Tomar a fabricação de automação inteligente como uma oportunidade para promover o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de manufatura não é apenas a direção principal do desenvolvimento integrado da economia digital e da economia real da China, mas também um avanço fundamental para a realização de um novo padrão de desenvolvimento de circulação.

Desde a eclosão da epidemia de COVID-19, a maioria das empresas de manufatura experimentou interrupções na produção, quebras na cadeia de suprimentos e retomada da produção. As vantagens competitivas acumuladas por empresas estabelecidas ao longo dos anos podem ser subvertidas, e novas empresas também podem aproveitar oportunidades para crescer rapidamente. O padrão de competição da indústria Espera-se que seja reformulado.

No entanto, muitas empresas de manufatura agora caem no equívoco de focar na otimização de tecnologia de ponto único e subestimar o aumento de valor geral, resultando em sérias ilhas de dados, equipamentos e conectividade de sistema deficientes e outros problemas. E em termos de transformação de manufatura inteligente, a maioria dos fornecedores no mercado não tem a capacidade de integrar soluções. Tudo isso levou a grandes investimentos em empresas, mas com pouco efeito.

Este artigo discutirá de forma abrangente o caminho do desenvolvimento de alta qualidade da indústria de manufatura de automação inteligente da China a partir das perspectivas da visão geral do desenvolvimento industrial, do status do desenvolvimento empresarial e da transformação industrial.

01, Visão geral do desenvolvimento de fabricação de automação inteligente da China

Estratégias de fabricação inteligente dos principais países do mundo

A) Os Estados Unidos- ”Plano Estratégico Nacional de Manufatura Avançada”, a estratégia apresenta os objetivos estratégicos de construção de sistema de educação de investimento em PMEs, cooperação multissetorial, investimento federal, investimento nacional em P&D, etc., com foco na construção do setor industrial Internet. A “Estratégia de Liderança em Manufatura Avançada da América” enfatiza as três principais direções estratégicas de melhoria da cadeia de suprimentos de manufatura doméstica por meio do desenvolvimento de novas tecnologias, cultivo de mão de obra e expansão. As tecnologias relevantes incluem robôs industriais, infraestrutura de inteligência artificial, segurança do ciberespaço, materiais de alto desempenho, manufatura aditiva, manufatura contínua, manufatura biofarmacêutica, ferramentas de projeto e manufatura de semicondutores, produção de segurança alimentar agrícola e cadeia de suprimentos, etc.

B) Alemanha- ”Recomendações para a Implementação da Estratégia Indústria 4.0”, que propõe e define a quarta revolução industrial, ou seja, a Indústria 4.0. Como parte do mundo inteligente e conectado em rede, a Indústria 4.0 se concentra na criação de produtos, procedimentos e processos inteligentes. Os temas principais são fábricas inteligentes, produção inteligente e logística inteligente. A Indústria Alemã 4.0 concentra-se em cinco áreas principais - integração horizontal sob a rede de valor, engenharia ponta a ponta de toda a cadeia de valor, integração vertical e sistemas de manufatura em rede, nova infraestrutura social no local de trabalho, tecnologia de sistema físico de rede virtual.

C) França- ”Nova França Industrial”, a estratégia se propõe a remodelar a força industrial por meio da inovação e colocar a França no primeiro escalão da competitividade industrial global. A estratégia dura 10 anos e resolve principalmente 3 grandes questões: energia, revolução digital e vida econômica. Inclui 34 planos específicos como energias renováveis, carro elétrico a bateria sem motorista, energia inteligente, etc., mostrando que a França está na terceira revolução industrial. A determinação e a força para alcançar a transformação industrial na China.

D) Japão- ”Livro Branco da Fabricação do Japão” (doravante denominado “Livro Branco”). O “Livro Branco” analisa a situação atual e os problemas da indústria manufatureira japonesa. Além de introduzir sucessivamente políticas para desenvolver vigorosamente robôs, novos veículos de energia e impressão 3D, também enfatiza Para desempenhar o papel de TI. O “Livro Branco” também considera o treinamento vocacional empresarial, a herança de habilidades para os jovens e a formação de talentos em ciências e engenharia como problemas que precisam ser resolvidos com urgência. O “White Paper” foi atualizado para a versão 2019 e o ajuste do conceito original começou a se concentrar na “indústria interconectada”. Ela estabeleceu um posicionamento diferente da Internet Industrial dos Estados Unidos, na esperança de destacar a posição central da “indústria”.

E) China- ”Fabricado na China 2025 ″, o programa principal do documento é:

Objetivo “Um”: transformar de um grande país manufatureiro em um forte país manufatureiro.

Integração “dois”: integração profunda de informatização e industrialização.

“Três” objetivos estratégicos passo a passo: o primeiro passo é se esforçar para se tornar um país industrial forte em dez anos; a segunda etapa, em 2035, a indústria manufatureira da China como um todo alcançará o nível médio do campo de poder manufatureiro mundial; a terceira etapa é quando o 100º aniversário da RPC, seu status como um grande país manufatureiro será consolidado e sua força abrangente estará na vanguarda das potências manufatureiras do mundo.

Os “quatro” princípios: liderado pelo mercado, orientado pelo governo; com base na perspectiva atual de longo prazo; avanço abrangente, avanços importantes; desenvolvimento independente e cooperação win-win.

A política dos “cinco”: orientada para a inovação, qualidade em primeiro lugar, desenvolvimento verde, otimização da estrutura e orientação para o talento.

“Cinco” projetos principais: projeto de construção de centro de inovação em manufatura, projeto de base sólida industrial, projeto de manufatura de automação inteligente, projeto de manufatura verde, projeto de inovação de equipamento de ponta.

Avanços em “dez” áreas-chave: tecnologia da informação de nova geração, máquinas-ferramenta CNC de ponta e robôs, equipamento aeroespacial, equipamento de engenharia naval e navios de alta tecnologia, equipamento avançado de transporte ferroviário, economia de energia e veículos novos de energia, equipamento elétrico, novos materiais, biomedicina E equipamentos médicos de alto desempenho, máquinas e equipamentos agrícolas.

Com base no “Made in China 2025 ″, o estado introduziu sucessivamente políticas de Internet industrial, robôs industriais e integração da industrialização e industrialização. a fabricação de automação inteligente se tornou o foco do 14º Plano Quinquenal.

Tabela 1: Resumo das políticas de manufatura inteligente da China Fonte: Firestone Creation com base em informações públicas

Estrutura técnica chave do sistema padrão de fabricação de automação inteligente

No nível de desenvolvimento de tecnologia de fabricação de automação inteligente, de acordo com as "Diretrizes para a Construção do Sistema Padrão Nacional de Fabricação de Automação Inteligente" emitidas pelo estado, a tecnologia de fabricação de automação inteligente pode ser dividida em três partes principais, a saber, serviços inteligentes, fábricas inteligentes , e equipamentos inteligentes.

Figura 1: estrutura de automação de manufatura inteligente Fonte: Firestone Creation com base em informações públicas

O número de patentes nacionais pode refletir intuitivamente o desenvolvimento da tecnologia de fabricação de automação inteligente no país e em trilhões de cidades-clube. Cenas industriais e tamanhos de amostra grandes o suficiente de big data industrial, software industrial, nuvem industrial, robôs industriais, Internet industrial e outras patentes podem refletir o desenvolvimento da tecnologia.

Distribuição e financiamento de empresas de manufatura inteligentes da China
Desde que a estratégia “Made in China 2025” foi proposta em 2015, o mercado primário tem prestado atenção ao setor de manufatura inteligente por muito tempo. Mesmo durante a pandemia de COVID-19 em 2020, o investimento em manufatura inteligente continuou a crescer.

Os eventos de financiamento e investimento em manufatura inteligente estão concentrados principalmente em Pequim, na região do Delta do Rio Yangtze e na área da Grande Baía de Guangdong-Hong Kong-Macau. Do ponto de vista do valor do financiamento, a região do Delta do Rio Yangtze tem o maior valor total de financiamento. O financiamento da Área da Grande Baía de Guangdong-Hong Kong-Macau está principalmente concentrado em Shenzhen.
Figura 2: A situação de financiamento da manufatura inteligente em trilhões de cidades (100 milhões de yuans) Fonte: Firestone Creation é compilado de acordo com dados públicos, e o tempo estatístico é até 2020

02. Desenvolvimento de empresas de manufatura de automação inteligente da China

No momento, algumas conquistas foram feitas no desenvolvimento de empresas de manufatura de automação inteligente na China:

De 2016 a 2018, a China implementou 249 projetos-piloto de demonstração de manufatura inteligente, e a implantação de manufatura inteligente para empresas foi gradualmente implementada a partir dos testes de água; os departamentos relevantes também concluíram a formulação ou revisão de 4 padrões nacionais para manufatura inteligente, tornando a empresa inteligente. O padrão é mais padronizado.

O “Relatório Anual de Desenvolvimento de Manufatura Inteligente da China 2017-2018” mostra que a China construiu inicialmente 208 oficinas digitais e fábricas inteligentes, cobrindo 10 campos principais e 80 indústrias, e inicialmente estabeleceu um sistema padrão de manufatura inteligente sincronizado com o internacional. Das 44 fábricas de faróis no mundo, 12 estão localizadas na China e 7 delas são fábricas de faróis de ponta a ponta. Em 2020, a taxa de controle numérico de processos-chave de empresas de manufatura em áreas-chave na China excederá 50%, e a taxa de penetração de oficinas digitais ou fábricas inteligentes excederá 20%.

No campo de software, a indústria de integração de sistemas de manufatura de automação inteligente da China continuou a se desenvolver rapidamente em 2019, com um aumento anual de 20,7%. A escala do mercado industrial nacional de Internet ultrapassou 70 bilhões de yuans em 2019.

No campo de hardware, impulsionado por muitos anos de engenharia de manufatura de automação inteligente, as indústrias emergentes da China, como robôs industriais, manufatura aditiva e sensores industriais, desenvolveram-se rapidamente. A popularização e aplicação de uma variedade de novos modelos de manufatura de automação inteligente típicos acelerou significativamente o ritmo de atualização industrial.

No entanto, oportunidades e desafios coexistem. Atualmente, o desenvolvimento de empresas de manufatura de automação inteligente na China está enfrentando os seguintes gargalos:

1. Falta de design de nível superior

Muitas empresas de manufatura ainda não traçaram um plano para o desenvolvimento de manufatura inteligente de um nível estratégico. Como resultado, a transformação digital carece de liderança inovadora e planejamento estratégico, bem como planejamento geral de metas de valor de negócios e análise de avaliação do status atual. Portanto, é difícil integrar profundamente novas tecnologias com cenários de aplicativos de automação de manufatura inteligentes. Em vez disso, o sistema só pode ser parcialmente construído ou modificado de acordo com as necessidades reais de produção. Como resultado, as empresas caíram no equívoco de focar em hardware e software, em partes e no todo, e o investimento não é pequeno, mas tem pouco efeito.

2. Concentre-se na otimização de tecnologia de ponto único e despreze o aumento de valor geral

A maioria das empresas equipara construção de manufatura inteligente com investimento em tecnologia e hardware. Por exemplo, muitas empresas implantam linhas de produção automatizadas para conectar processos independentes ou substituem o trabalho manual por equipamentos automatizados. Superficialmente, o nível de automação aumentou, mas trouxe mais problemas. Por exemplo, a linha de produção é menos flexível do que antes e só pode se adaptar à produção de uma única variedade; o sistema de gerenciamento de equipamentos não acompanhou e causou falhas frequentes de equipamentos, mas aumentou a carga de trabalho de manutenção dos equipamentos.

Existem também empresas que buscam cegamente funções de sistema que são grandes e completas, e seus sistemas digitais não correspondem aos seus próprios processos de gerenciamento e negócios, o que acaba levando ao desperdício de investimento e equipamentos ociosos.

3. Poucos provedores de soluções com recursos de integração

A manufatura industrial cobre muitos campos e a arquitetura do sistema é muito complexa. Diferentes empresas enfrentam diferentes requisitos de P&D, fabricação e gerenciamento de processos. As soluções padronizadas costumam ser difíceis de usar diretamente pelas empresas de manufatura. Ao mesmo tempo, existem muitas tecnologias envolvidas na fabricação de automação inteligente, como computação em nuvem, robôs industriais, visão de máquina, gêmeos digitais, etc., e essas tecnologias ainda estão evoluindo rapidamente.

Portanto, as empresas têm requisitos muito altos de parceiros. Eles não apenas ajudam as empresas a avaliar o status quo, estabelecer um plano de alto nível para a fabricação de automação inteligente e projetar a estrutura geral, mas também projetar a aplicação de tecnologias digitais e inteligentes para obter TI e automação industrial. Integração de sistemas de tecnologia (OT). No entanto, a maioria dos fornecedores no mercado concentra-se em soluções em uma área única ou parcial e não tem recursos de solução integrada one-stop. Para empresas de manufatura que não possuem seus próprios recursos de integração de sistema, existem grandes obstáculos para a promoção da fabricação de automação inteligente.

03. Seis medidas para acelerar a transformação da manufatura inteligente

Mesmo que a empresa reconheça os problemas acima, ainda não é capaz de romper rapidamente e promover a transformação para alcançar o aumento de valor geral. Flint combina as semelhanças de empresas líderes na transformação da fabricação de automação inteligente e se refere à experiência real do projeto, e dá as 6 sugestões a seguir a fim de fornecer alguma referência e inspiração para empresas em diferentes estágios de desenvolvimento de vários setores.

Determine o valor da cena

a manufatura de automação inteligente está mudando de tecnologia e solução para valor comercial. As empresas devem primeiro considerar quais objetivos alcançar por meio da manufatura inteligente, se os modelos de negócios e produtos atuais precisam ser inovados, em seguida, fazer a reengenharia dos principais processos de negócios com base nisso e, finalmente, avaliar o valor de novos modelos de negócios e novos processos de negócios gerados pela manufatura inteligente .

As empresas líderes identificarão as áreas de valor que mais precisam ser realizadas de acordo com suas próprias características e, em seguida, integrarão de perto a tecnologia e os cenários de aplicativos para realizar a mineração de valor por meio da implantação de sistemas inteligentes correspondentes.

Projeto de arquitetura de nível superior de integração de TI e OT

Com o desenvolvimento da fabricação de automação inteligente, aplicativos corporativos, arquitetura de dados e arquitetura de operação estão enfrentando novos desafios. A tecnologia de TI tradicional das empresas tem sido incapaz de atender às necessidades de gerenciamento do processo de produção. A integração de OT e TI é a base para a realização bem-sucedida da fabricação de automação inteligente no futuro. Além disso, o sucesso da transformação de fabricação de automação inteligente da empresa depende, em primeiro lugar, do design de nível superior voltado para o futuro. A partir desta fase, começa a prestar atenção ao impacto da mudança e às contra-medidas.

A base da digitalização pragmática

A fabricação de automação inteligente exige que as empresas realizem inteligência com base na digitalização de todo o processo de produção. Portanto, as empresas precisam ter uma base sólida em equipamentos de automação e linhas de produção, arquitetura de sistema de informação, infraestrutura de comunicação e garantia de segurança. Por exemplo, IOT e outras redes básicas estão instaladas, o equipamento é altamente automatizado e aberto, suporta vários métodos de coleta de dados e uma infraestrutura de TI escalável, segura e estável, incluindo sistemas de segurança para segurança do sistema de informação e segurança da rede do sistema de controle industrial.

As empresas líderes realizam oficinas não tripuladas implantando equipamentos inteligentes, como máquinas-ferramentas CNC, robôs industriais colaborativos, equipamentos de manufatura aditiva e linhas de produção inteligentes e, em seguida, estabelecem a base digital de sistemas de produção centrais por meio da Internet das Coisas ou arquitetura industrial da Internet, painéis eletrônicos etc.

Para outras empresas, começar com a automação da produção será um avanço para solidificar a base da digitalização. Por exemplo, empresas discretas podem começar construindo unidades de manufatura de automação inteligente. A unidade de manufatura de automação inteligente é uma agregação modular, integrada e integrada de um grupo de equipamentos de processamento e equipamentos auxiliares com capacidades semelhantes, de modo que tenha a capacidade de produção de múltiplas variedades e pequenos lotes, e ajuda as empresas a melhorar a utilização do equipamento e otimizar a produção . Com base na automação da produção, as empresas podem começar a implementar a interconexão e intercomunicação de linhas de produção inteligentes, oficinas e sistemas de informação, implantando infraestrutura como IOT e redes de comunicação 5G.

Apresentar os aplicativos principais

Atualmente, os principais sistemas de aplicativos necessários para a fabricação de automação inteligente, como gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM), planejamento de recursos empresariais (ERP), planejamento e programação avançados (APS) e sistema de execução de fabricação (MES), não foram popularizados. Por exemplo, na indústria farmacêutica, o “controle de processo avançado universal e sistema de execução de fabricação” exigido pela integração da industrialização e industrialização não foi amplamente implementado e implantado.

Para acelerar o processo de fabricação de automação inteligente, depois de formular um plano de desenvolvimento e uma base digital pragmática, as empresas de manufatura devem investir ativamente em sistemas de aplicativos essenciais. Especialmente após a nova epidemia da coroa, as empresas de manufatura devem prestar mais atenção à melhoria das capacidades de inovação de gestão e à implantação flexível de cadeias de abastecimento. Portanto, a implantação de aplicativos centrais de automação inteligente de manufatura, como ERP, PLM, MES e sistemas de gerenciamento de cadeia de suprimentos (SCM), devem se tornar as tarefas mais importantes para a construção de automação inteligente de manufatura empresarial. A IDC prevê que em 2023, ERP, PLM e gerenciamento de relacionamento com o cliente (CRM) se tornarão as três principais áreas de investimento no mercado de aplicativos de TI da indústria de manufatura da China, respondendo por 33,9%, 13,8% e 12,8%, respectivamente.

Perceba a interconexão do sistema e integração de dados

No momento, as ilhas de dados e a fragmentação do sistema das empresas de manufatura levaram a um sério confronto digital entre diferentes departamentos, resultando em investimentos repetidos por parte das empresas, e o retorno sobre a receita da empresa gerado pela automação inteligente da manufatura é muito menor do que o esperado. Portanto, a realização de interconexão de sistema e integração de dados promoverá a colaboração entre unidades de negócios e departamentos funcionais da empresa, e realizará maximização de valor e inteligência abrangente.

A chave para o desenvolvimento da fabricação de automação inteligente corporativa nesta fase é realizar a integração vertical de dados do nível do equipamento ao nível da fábrica e até mesmo para empresas externas, bem como a integração horizontal de dados entre departamentos de negócios e organizações, e entre os elementos de recursos e, finalmente, se fundem em um sistema de dados de loop fechado, formando a chamada cadeia de suprimentos de dados.

Estabeleça uma organização digital e capacidade para inovação contínua

A inovação contínua da arquitetura do sistema e da organização digital desempenham um papel importante na realização do objetivo de valor da fabricação de automação inteligente. A evolução contínua da manufatura com automação inteligente exige que as empresas melhorem a flexibilidade e a capacidade de resposta da estrutura organizacional tanto quanto possível, e dêem pleno uso ao potencial dos funcionários, ou seja, estabeleçam uma organização flexível. Em uma organização flexível, a organização será mais plana para que possa corresponder dinamicamente ao ecossistema de talentos à medida que as necessidades de negócios mudam. Organizações flexíveis precisam ser lideradas pelo “líder máximo” para estimular o entusiasmo de todos os funcionários em participar e se mobilizar com flexibilidade com base nas necessidades de negócios e nas habilidades dos funcionários para atender às necessidades de desenvolvimento sustentável da fabricação de automação inteligente.

Em termos de sistema de inovação e capacitação, o governo e as empresas devem se unir horizontal e verticalmente para construir um sistema de inovação de dentro para fora. Por um lado, as empresas devem fortalecer a cooperação para a inovação e o cultivo com funcionários, clientes, consumidores, fornecedores, parceiros e empresas iniciantes; por outro lado, o governo deve estabelecer uma equipe de capital de risco dedicada para gerenciar a inovação, como incubadoras, centros criativos, fábricas de startups, etc., e dar a essas instituições mais liberdade de mecanismo, alocação dinâmica e flexível de recursos internos e externos, e formar uma cultura e sistema de inovação contínua.