Dezvoltarea producției Smart Automation

| Flint Industry Brain, Autor | Gui Jiaxi

Cel de-al 14-lea plan cincinal al Chinei a început să fie lansat pe deplin în 2021, iar următorii cinci ani vor fi o etapă importantă pentru construirea de noi avantaje în economia digitală. Luarea automatizării inteligente a producției ca o oportunitate de a promova dezvoltarea de înaltă calitate a industriei prelucrătoare nu este doar direcția principală a dezvoltării integrate a economiei digitale a Chinei și a economiei reale, ci și o descoperire cheie pentru realizarea unui nou sistem dual. model de dezvoltare a circulației.

De la izbucnirea epidemiei de COVID-19, majoritatea companiilor producătoare au suferit întreruperi de producție, întreruperi ale lanțului de aprovizionare și reluarea producției. Avantajele competitive acumulate de companiile consacrate de-a lungul anilor pot fi subminate, iar noi companii pot profita, de asemenea, de oportunități de creștere rapidă. Modelul concurenței în industrie Este de așteptat să fie remodelat.

Cu toate acestea, multe companii producătoare cad acum în înțelegerea greșită de a se concentra pe optimizarea tehnologiei într-un singur punct și de a subestima îmbunătățirea globală a valorii, ceea ce duce la insule serioase de date, echipamente slabe și conectivitate a sistemului și alte probleme. Și în ceea ce privește transformarea inteligentă a producției, majoritatea furnizorilor de pe piață nu au capacitatea de a integra soluții. Toate acestea au dus la investiții mari în întreprinderi, dar cu efect redus.

Acest articol va discuta cuprinzător drumul dezvoltării de înaltă calitate a industriei industriale de automatizare inteligentă din China din perspectiva dezvoltării industriale, a stării de dezvoltare a întreprinderii și a transformării industriale.

01, Prezentare generală a dezvoltării automate inteligente a producției din China

Strategii inteligente de producție ale țărilor majore din lume

A) Statele Unite – „Planul strategic național de producție avansată”, strategia prezintă obiectivele strategice ale construcției sistemului de educație pentru investiții pentru IMM-uri, cooperare multisectorială, investiții federale, investiții naționale în cercetare și dezvoltare etc., concentrându-se pe construcția de industria industrială. Internet. „Strategia American Advanced Manufacturing Leadership” subliniază cele trei direcții strategice majore de îmbunătățire a lanțului de aprovizionare de producție internă prin dezvoltarea de noi tehnologii, cultivarea forței de muncă și extinderea. Tehnologiile relevante includ roboți industriali, infrastructura de inteligență artificială, securitatea spațiului cibernetic, materiale de înaltă performanță, producție aditivă, producție continuă, producție biofarmaceutică, instrumente de proiectare și fabricare a semiconductorilor, producție și lanț de aprovizionare pentru siguranța alimentară agricolă etc.

B) Germania-”Recomandări pentru Implementarea Strategiei Industrie 4.0”, care propune și definește a patra revoluție industrială, adică Industria 4.0. Ca parte a lumii inteligente și în rețea, Industry 4.0 se concentrează pe crearea de produse, proceduri și procese inteligente. Temele cheie sunt fabricile inteligente, producția inteligentă și logistica inteligentă. Industria germană 4.0 se concentrează pe cinci domenii majore - integrare orizontală în rețeaua valorii, inginerie end-to-end a întregului lanț valoric, integrare verticală și sisteme de producție în rețea, nouă infrastructură socială la locul de muncă, rețea virtuală - tehnologia sistemului fizic.

C) Franța – „Noua Franță Industrială”, strategia propune remodelarea puterii industriale prin inovare și plasarea Franței în primul eșalon al competitivității industriale globale. Strategia durează 10 ani și rezolvă în principal 3 probleme majore: energia, revoluția digitală și viața economică. Include 34 de planuri specifice precum energie regenerabilă, mașină electrică fără șofer cu baterie, energie inteligentă etc., care arată că Franța se află la a treia revoluție industrială. Determinarea și puterea de a realiza transformarea industrială în China.

D) Japonia – „Cartea albă de fabricație din Japonia” (denumită în continuare „Cartea albă”). „Cartea albă” analizează situația actuală și problemele industriei manufacturiere din Japonia. Pe lângă introducerea succesivă a politicilor de dezvoltare viguroasă a roboților, a vehiculelor cu energie nouă și a imprimării 3D, subliniază, de asemenea, Pentru a juca rolul IT. „Cartea Albă” consideră, de asemenea, formarea profesională în întreprinderi, moștenirea competențelor pentru tineri și formarea talentelor în știință și inginerie drept probleme care trebuie rezolvate urgent. „Cartea albă” a fost actualizată la versiunea din 2019, iar ajustarea conceptului inițial a început să se concentreze asupra „industriei interconectate”. A stabilit o poziționare diferită față de Internetul industrial din SUA, sperând să evidențieze poziția de bază a „industriei”.

E) China-”Made in China 2025”, programul principal al documentului este:

„Unul” obiectiv: transformarea dintr-o țară producătoare mare într-o țară producătoare puternică.

Integrare „Două”: integrarea profundă a informatizării și industrializării.

„Trei” obiective strategice pas cu pas: primul pas este să depuneți eforturi pentru a deveni o țară producătoare puternică în zece ani; al doilea pas, până în 2035, industria prelucrătoare a Chinei în ansamblu va atinge nivelul de mijloc al taberei de putere de producție a lumii; al treilea pas este atunci când aniversarea a 100 de ani a RPC, statutul său de țară producătoare majoră va fi consolidat, iar puterea sa cuprinzătoare va fi în fruntea puterilor producătoare ale lumii.

Cele „patru” principii: condus de piață, ghidat de guvern; bazat pe perspectiva actuală, pe termen lung; progres cuprinzător, descoperiri cheie; dezvoltare independentă și cooperare câștig-câștig.

Politica „cinci”: bazată pe inovație, calitate în primul rând, dezvoltare ecologică, optimizarea structurii și orientată către talent.

„Cinci” proiecte majore: proiect de construcție a centrului de inovare în producție, proiect de fundație industrială puternică, proiect de producție de automatizare inteligentă, proiect de producție ecologică, proiect de inovare a echipamentelor de ultimă generație.

Descoperiri în „zece” domenii-cheie: tehnologie informațională de nouă generație, mașini-unelte și roboți CNC de ultimă generație, echipamente aerospațiale, echipamente de inginerie marină și nave de înaltă tehnologie, echipamente avansate de tranzit feroviar, vehicule care economisesc energie și energie nouă, echipamente electrice, materiale noi, biomedicină și echipamente medicale de înaltă performanță, mașini și echipamente agricole.

Pe baza „Made in China 2025”, statul a introdus succesiv politici privind internetul industrial, roboții industriali și integrarea industrializării și industrializării. producția de automatizare inteligentă a devenit punctul central al celui de-al 14-lea plan cincinal.

Tabelul 1: Rezumatul politicilor Chinei legate de producția inteligentă Sursa: Firestone Creation pe baza informațiilor publice

Structura tehnică cheie a sistemului standard de producție inteligentă de automatizare

La nivelul dezvoltării tehnologiei de fabricație a automatizării inteligente, conform „Orientărilor pentru construirea unui sistem standard național de producție a automatizării inteligente” emise de stat, tehnologia de producție a automatizării inteligente poate fi împărțită în trei părți majore, și anume, servicii inteligente, fabrici inteligente. , și echipamente inteligente.

Figura 1: cadru de producție de automatizare inteligentă Sursa: Firestone Creation pe baza informațiilor publice

Numărul de brevete naționale poate reflecta în mod intuitiv dezvoltarea tehnologiei de fabricare a automatizării inteligente în țară și trilioane de orașe club. Scenele industriale și dimensiunile eșantionului suficient de mari de date industriale mari, software industrial, cloud industrial, roboți industriali, Internet industrial și alte brevete pot reflecta dezvoltarea tehnologiei.

Distribuția și finanțarea companiilor de producție inteligente din China
De când strategia „Made in China 2025” a fost propusă în 2015, piața primară acordă de multă atenție sectorului de producție inteligentă. Chiar și în timpul pandemiei de COVID-19 din 2020, investițiile în producția inteligentă au continuat să crească.

Evenimentele de investiții în producție inteligentă și de finanțare sunt concentrate în principal în Beijing, regiunea deltei fluviului Yangtze și zona Greater Bay Guangdong-Hong Kong-Macao. Din perspectiva sumei de finanțare, regiunea deltei fluviului Yangtze are cea mai mare sumă totală de finanțare. Finanțarea zonei Marii Golfului Guangdong-Hong Kong-Macao este concentrată în principal în Shenzhen.
Figura 2: Situația de finanțare a producției inteligente în trilioane de orașe (100 de milioane de yuani) Sursa: Firestone Creation este compilată conform datelor publice, iar timpul statistic este până în 2020

02. Dezvoltarea întreprinderilor de producție de automatizare inteligentă din China

În prezent, s-au înregistrat unele realizări în dezvoltarea întreprinderilor de producție de automatizare inteligentă în China:

Din 2016 până în 2018, China a implementat 249 de proiecte pilot demonstrative de producție inteligentă, iar implementarea producției inteligente pentru întreprinderi a fost implementată treptat de la testarea apei; departamentele relevante au finalizat, de asemenea, formularea sau revizuirea a 4 standarde naționale pentru producția inteligentă, făcând întreprinderea inteligentă Standardul este mai standardizat.

„Raportul anual de dezvoltare a producției inteligente din China 2017-2018” arată că China a construit inițial 208 ateliere digitale și fabrici inteligente, acoperind 10 domenii majore și 80 de industrii și a stabilit inițial un sistem standard de producție inteligent sincronizat cu cel internațional. Din cele 44 de fabrici de faruri din lume, 12 sunt situate în China, iar 7 dintre ele sunt fabrici de faruri de la capăt la capăt. Până în 2020, rata de control numeric al proceselor cheie ale întreprinderilor de producție din domenii cheie din China va depăși 50%, iar rata de penetrare a atelierelor digitale sau a fabricilor inteligente va depăși 20%.

În domeniul software-ului, industria chineză de integrare a sistemelor de automatizare inteligentă a continuat să se dezvolte rapid în 2019, cu o creștere anuală de 20,7%. Dimensiunea pieței naționale de internet industrial a depășit 70 de miliarde de yuani în 2019.

În domeniul hardware, condus de mulți ani de inginerie de producție a automatizării inteligente, industriile emergente din China, cum ar fi roboții industriali, fabricarea aditivă și senzorii industriali s-au dezvoltat rapid. Popularizarea și aplicarea unei varietăți de modele noi tipice de producție de automatizare inteligentă a accelerat semnificativ ritmul modernizării industriale.

Cu toate acestea, oportunitățile și provocările coexistă. În prezent, dezvoltarea întreprinderilor de producție de automatizare inteligentă în China se confruntă cu următoarele blocaje:

1. Lipsa designului de nivel superior

Multe companii de producție nu au elaborat încă un plan pentru dezvoltarea producției inteligente de la un nivel strategic. Ca rezultat, transformării digitale îi lipsește leadership-ul gândit și planificarea strategică, precum și planificarea globală a obiectivelor valorii afacerii și analiza de evaluare a stării curente. Prin urmare, este dificil să se integreze profund noile tehnologii cu scenarii de aplicații de producție de automatizare inteligentă. În schimb, sistemul poate fi doar parțial construit sau modificat în funcție de nevoile reale de producție. Drept urmare, întreprinderile au căzut în neînțelegerea de a se concentra pe hardware și software, și pe părți și pe ansamblu, iar investiția nu este mică, dar cu efect redus.

2. Concentrați-vă pe optimizarea tehnologiei într-un singur punct și disprețuiți creșterea valorii globale

Majoritatea companiilor echivalează construcția de producție inteligentă cu investiția în tehnologie și hardware. De exemplu, multe companii implementează linii de producție automate pentru a conecta procese independente sau înlocuiesc munca manuală cu echipamente automate. La suprafață, nivelul de automatizare a crescut, dar a adus mai multe probleme. De exemplu, linia de producție este mai puțin flexibilă decât înainte și se poate adapta doar la producția unui singur soi; sistemul de management al echipamentelor nu a urmat și a cauzat defecțiuni frecvente ale echipamentelor, dar a crescut volumul de muncă de întreținere a echipamentelor.

Există, de asemenea, companii care urmăresc orbește funcții de sistem care sunt mari și complete, iar sistemele lor digitale nu se potrivesc cu propriile procese de management și afaceri, ceea ce duce în cele din urmă la risipa de investiții și de echipamente inactive.

3. Puțini furnizori de soluții cu capacități de integrare

Producția industrială acoperă multe domenii, iar arhitectura sistemului este foarte complexă. Diferitele companii se confruntă cu cerințe diferite de cercetare și dezvoltare, producție și management al proceselor. Soluțiile standardizate sunt adesea dificil de utilizat direct de către companiile producătoare. În același timp, există multe tehnologii implicate în producția de automatizări inteligente, precum cloud computing, roboții industriali, viziunea artificială, gemenii digitali etc., iar aceste tehnologii încă evoluează rapid.

Prin urmare, companiile au cerințe foarte mari pentru parteneri. Ele nu numai că ajută companiile să evalueze status quo-ul, să stabilească un plan de nivel superior pentru producția de automatizări inteligente și să proiecteze cadrul general, ci și să proiecteze aplicarea tehnologiilor digitale și inteligente pentru a realiza automatizarea IT și industrială. Integrarea sistemelor de tehnologie (OT). Cu toate acestea, majoritatea furnizorilor de pe piață se concentrează pe soluții într-o zonă unică sau parțială și nu au capabilități de soluții integrate unice. Pentru companiile de producție cărora le lipsesc propriile capacități de integrare a sistemelor, există obstacole mari în calea promovării producției de automatizări inteligente.

03. Șase măsuri pentru a accelera transformarea producției inteligente

Chiar dacă compania recunoaște problemele de mai sus, încă nu este în măsură să străpungă rapid și să promoveze transformarea pentru a obține o creștere generală a valorii. Flint combină aspectele comune ale întreprinderilor lider în transformarea producției de automatizare inteligentă și se referă la experiența reală a proiectului și oferă următoarele 6 sugestii pentru a oferi o referință și inspirație întreprinderilor aflate în diferite stadii de dezvoltare ale diferitelor industrii.

Determinați valoarea scenei

producția de automatizare inteligentă trece de la tehnologie și soluție la bazată pe valoare comercială. Companiile ar trebui să ia în considerare mai întâi ce obiective să atingă prin fabricarea inteligentă, dacă modelele și produsele actuale de afaceri trebuie să fie inovate, apoi să reproiecteze procesele de afaceri de bază pe baza acestui lucru și, în final, să evalueze valoarea noilor modele de afaceri și a noilor procese de afaceri generate de fabricarea inteligentă. .

Companiile de vârf vor identifica zonele de valoare care trebuie realizate cel mai mult în funcție de propriile caracteristici și apoi vor integra îndeaproape tehnologia și scenariile de aplicație pentru a realiza extragerea valorii prin implementarea sistemelor inteligente corespunzătoare.

Design arhitectural de nivel superior al integrării IT și OT

Odată cu dezvoltarea producției de automatizări inteligente, aplicațiile de întreprindere, arhitectura de date și arhitectura de operare se confruntă cu noi provocări. Tehnologia IT tradițională a întreprinderilor nu a fost în măsură să răspundă nevoilor de management al procesului de producție. Integrarea OT și IT este baza realizării cu succes a producției de automatizări inteligente în viitor. În plus, succesul transformării de producție a automatizării inteligente a întreprinderii depinde în primul rând de proiectarea de nivel înalt. Din această etapă, începe să acorde atenție impactului schimbării și contramăsurilor.

Fundamentul digitalizării pragmatice

producția de automatizare inteligentă necesită întreprinderilor să realizeze inteligență bazată pe digitalizarea întregului proces de producție. Prin urmare, întreprinderile trebuie să aibă o bază solidă în echipamentele de automatizare și liniile de producție, arhitectura sistemului informațional, infrastructura de comunicații și asigurarea securității. De exemplu, IOT și alte rețele de bază sunt în vigoare, echipamentele sunt foarte automatizate și deschise, acceptă mai multe metode de colectare a datelor și o infrastructură IT scalabilă, sigură și stabilă, inclusiv sisteme de securitate pentru securitatea sistemului informațional și securitatea rețelei sistemului de control industrial.

Companiile de vârf realizează ateliere fără echipaj prin desfășurarea de echipamente inteligente, cum ar fi mașini-unelte CNC, roboți industriali colaborativi, echipamente de producție aditivă și linii de producție inteligente, apoi stabilesc fundația digitală a sistemelor de producție de bază prin Internetul lucrurilor sau arhitectura Internet industrială, panouri electronice. , etc.

Pentru alte companii, începerea cu automatizarea producției va fi o descoperire pentru consolidarea bazei digitalizării. De exemplu, companiile discrete pot începe prin a construi unități de producție de automatizare inteligente. Unitatea de producție de automatizare inteligentă este o agregare modulară, integrată și integrată a unui grup de echipamente de procesare și echipamente auxiliare cu capacități similare, astfel încât să aibă o capacitate de producție de mai multe soiuri și loturi mici și ajută companiile să îmbunătățească utilizarea echipamentelor și să optimizeze producția . Pe baza automatizării producției, întreprinderile pot începe să implementeze interconectarea și intercomunicarea liniilor de producție inteligente, atelierelor și sistemelor informaționale prin implementarea infrastructurii precum IOT și rețelele de comunicații 5G.

Introduceți aplicațiile de bază

În prezent, sistemele de aplicații de bază necesare pentru fabricarea automată inteligentă, cum ar fi managementul ciclului de viață al produsului (PLM), planificarea resurselor întreprinderii (ERP), planificarea și programarea avansată (APS) și sistemul de execuție a producției (MES) nu au fost populare. De exemplu, în industria farmaceutică, „sistemul universal avansat de control al proceselor și execuție a producției” cerut de integrarea industrializării și industrializării nu a fost implementat și implementat pe scară largă.

Pentru a accelera procesul de producție automatizată inteligentă, după formularea unui plan de dezvoltare și a unei fundații digitale pragmatice, companiile producătoare ar trebui să investească activ în sisteme de aplicații de bază. În special după noua epidemie de coroană, companiile producătoare ar trebui să acorde mai multă atenție îmbunătățirii capacităților de inovare în management și implementării flexibile a lanțurilor de aprovizionare. Prin urmare, implementarea aplicațiilor de bază de automatizare inteligentă, cum ar fi ERP, PLM, MES și sisteme de management al lanțului de aprovizionare (SCM) ar trebui să devină cele mai importante sarcini pentru construirea producției de automatizare inteligentă a întreprinderii. IDC prezice că în 2023, ERP, PLM și managementul relațiilor cu clienții (CRM) vor deveni primele trei domenii de investiții pe piața de aplicații IT a industriei manufacturiere din China, reprezentând 33,9%, 13,8% și, respectiv, 12,8%.

Realizați interconectarea sistemului și integrarea datelor

În prezent, insulele de date și fragmentarea sistemelor întreprinderilor de producție au dus la o confruntare digitală serioasă între diferite departamente, ducând la investiții repetate din partea întreprinderilor, iar rentabilitatea veniturilor întreprinderii adusă de producția de automatizare inteligentă este mult mai mică decât se aștepta. Prin urmare, realizarea interconectarii sistemului și a integrării datelor va promova colaborarea între unitățile de afaceri și departamentele funcționale ale întreprinderii și va realiza maximizarea valorii și inteligența cuprinzătoare.

Cheia dezvoltării producției de automatizare inteligentă a întreprinderii în această etapă este realizarea integrării verticale a datelor de la nivelul echipamentului la nivelul fabricii și chiar la întreprinderile externe, precum și integrarea orizontală a datelor în departamentele și organizațiile de afaceri și între elementele de resurse și, în cele din urmă, se îmbină într-un sistem de date în buclă închisă, formând așa-numitul lanț de aprovizionare a datelor.

Stabiliți o organizare digitală și o capacitate de inovare continuă

Arhitectura sistemului inovatoare și organizarea digitală joacă un rol important în realizarea obiectivului de valoare al producției de automatizare inteligentă. Evoluția continuă a producției de automatizări inteligente impune companiilor să îmbunătățească cât mai mult flexibilitatea și receptivitatea structurii organizaționale și să dea joc din plin potențialului angajaților, adică să înființeze o organizație flexibilă. Într-o organizație flexibilă, organizația va fi mai plată, astfel încât să se poată potrivi dinamic cu ecosistemul de talente pe măsură ce nevoile afacerii se schimbă. Organizațiile flexibile trebuie să fie conduse de „liderul de top” pentru a stimula entuziasmul tuturor angajaților de a participa și pentru a se mobiliza în mod flexibil pe baza nevoilor de afaceri și a abilităților angajaților pentru a satisface nevoile de dezvoltare durabilă a producției de automatizări inteligente.

În ceea ce privește sistemul de inovare și consolidarea capacității, guvernul și întreprinderile ar trebui să se unească pe orizontală și pe verticală pentru a construi un sistem de inovare din interior spre exterior. Pe de o parte, companiile ar trebui să consolideze cooperarea și cultivarea inovației cu angajații, clienții, consumatorii, furnizorii, partenerii și start-up-urile; pe de altă parte, guvernul ar trebui să înființeze o echipă dedicată de capital de risc pentru a gestiona inovația, cum ar fi incubatoare, centre creative, fabrici de startup-uri etc. Și să ofere acestor instituții mai multă libertate de mecanism, alocare dinamică și flexibilă a resurselor interne și externe, și formează o cultură și un sistem de inovare continuă.