Razvoj proizvodnje pametne avtomatizacije

| Flint Industry Brain, avtor | Gui Jiaxi

Kitajski 14. petletni načrt se je začel v celoti izvajati leta 2021, naslednjih pet let pa bo pomembna faza za ustvarjanje novih prednosti v digitalnem gospodarstvu. Jemanje pametne avtomatizirane proizvodnje kot priložnosti za spodbujanje visokokakovostnega razvoja predelovalne industrije ni le glavna smer celostnega razvoja kitajskega digitalnega gospodarstva in realnega gospodarstva, temveč tudi ključni preboj za uresničitev novega dvojnega vzorec razvoja cirkulacije.

Od izbruha epidemije COVID-19 je večina proizvodnih podjetij doživela prekinitve proizvodnje, prekinitve dobavne verige in nadaljevanje proizvodnje. Konkurenčne prednosti, ki so si jih z leti nabrala uveljavljena podjetja, se lahko zmanjšajo, nova podjetja pa lahko izkoristijo priložnosti za hitro rast. Vzorec konkurence v industriji Pričakuje se, da se bo preoblikoval.

Vendar pa mnoga proizvodna podjetja zdaj zaidejo v napačno razumevanje, da se osredotočajo na optimizacijo tehnologije v eni točki in podcenjujejo splošno izboljšanje vrednosti, kar ima za posledico resne otoke podatkov, slabo opremo in sistemsko povezljivost ter druge težave. In v smislu pametne preobrazbe proizvodnje večina dobaviteljev na trgu nima možnosti integracije rešitev. Vse to je privedlo do velikih naložb v podjetja, vendar z majhnim učinkom.

Ta članek bo izčrpno obravnaval pot visokokakovostnega razvoja kitajske industrije pametne avtomatizacije z vidika pregleda industrijskega razvoja, statusa razvoja podjetja in industrijske preobrazbe.

01, Pregled razvoja kitajske proizvodnje pametne avtomatizacije

Pametne proizvodne strategije večjih držav sveta

A) Strategija Združenih držav Amerike – »Nacionalni napredni proizvodni strateški načrt«, predstavlja strateške cilje izgradnje izobraževalnega sistema za naložbe MSP, večsektorskega sodelovanja, zveznih naložb, nacionalnih naložb v raziskave in razvoj itd., s poudarkom na izgradnji industrijske internet. “Strategija ameriškega naprednega vodenja proizvodnje” poudarja tri glavne strateške smeri izboljšanja domače proizvodne dobavne verige z razvojem novih tehnologij, gojenjem delovne sile in širitvijo. Ustrezne tehnologije vključujejo industrijske robote, infrastrukturo umetne inteligence, varnost v kibernetskem prostoru, visoko zmogljive materiale, aditivno proizvodnjo, neprekinjeno proizvodnjo, biofarmacevtsko proizvodnjo, orodja in proizvodnjo polprevodnikov, proizvodnjo in dobavno verigo za varnost kmetijske hrane itd.

B) Nemčija-»Priporočila za izvajanje strategije Industrije 4.0«, ki predlaga in opredeljuje četrto industrijsko revolucijo, to je industrijo 4.0. Kot del inteligentnega in omrežnega sveta se Industrija 4.0 osredotoča na ustvarjanje inteligentnih izdelkov, postopkov in procesov. Ključne teme so inteligentne tovarne, inteligentna proizvodnja in inteligentna logistika. Nemška industrija 4.0 se osredotoča na pet glavnih področij – horizontalno integracijo pod vrednostno mrežo, končni inženiring celotne vrednostne verige, vertikalno integracijo in omrežne proizvodne sisteme, novo socialno infrastrukturo na delovnem mestu, virtualno omrežje – fizično sistemsko tehnologijo.

C) Francija – »Nova industrijska Francija«, strategija predlaga preoblikovanje industrijske moči z inovacijami in uvrstitev Francije v prvi ešalon svetovne industrijske konkurenčnosti. Strategija traja 10 let in v glavnem rešuje 3 glavna vprašanja: energijo, digitalno revolucijo in gospodarsko življenje. Vključuje 34 posebnih načrtov, kot so obnovljiva energija, električni avtomobil brez voznika, pametna energija itd., ki kaže, da je Francija v tretji industrijski revoluciji. Odločnost in moč za dosego industrijske preobrazbe na Kitajskem.

D) Japonska-»Japon Manufacturing White Paper« (v nadaljnjem besedilu »Bela knjiga«). “Bela knjiga” analizira trenutno stanje in probleme japonske predelovalne industrije. Poleg zaporednega uvajanja politik za močan razvoj robotov, novih energetskih vozil in 3D tiskanja, poudarja tudi vlogo IT. "Bela knjiga" obravnava tudi poklicno usposabljanje podjetij, dedovanje spretnosti za mlade in usposabljanje talentov v znanosti in inženirstvu kot probleme, ki jih je treba nujno rešiti. "Bela knjiga" je bila posodobljena na različico 2019, prvotna prilagoditev koncepta pa se je začela osredotočati na "medsebojno povezano industrijo". Vzpostavil je drugačen položaj kot ameriški industrijski internet, v upanju, da bo poudaril osrednji položaj "industrije".

E) Kitajska - "Made in China 2025", glavni program dokumenta je:

"En" cilj: preobrazba iz velike proizvodne države v močno proizvodno državo.

Integracija »dve«: globoka integracija informatizacije in industrializacije.

»Tri« strateški cilji po korakih: prvi korak je prizadevanje, da v desetih letih postanemo močna proizvodna država; drugi korak, do leta 2035, bo kitajska proizvodna industrija kot celota dosegla srednjo raven svetovne proizvodne moči; tretji korak je, ko bo 100. obletnica LRK, njen status glavne proizvodne države konsolidiran, njena obsežna moč pa bo v ospredju svetovnih proizvodnih sil.

“Štiri” načela: tržno vodeno, vladno vodeno; temelji na trenutni, dolgoročni perspektivi; celovit napredek, ključni preboji; neodvisen razvoj in sodelovanje, ki je koristno za vse.

Politika »petih«: inovativnost, kakovost na prvem mestu, zeleni razvoj, optimizacija strukture in usmerjenost v talente.

"Pet" velikih projektov: projekt gradnje proizvodnega centra za inovacije, projekt močnih industrijskih temeljev, projekt proizvodnje pametne avtomatizacije, projekt zelene proizvodnje, projekt inovacije vrhunske opreme.

Preboji na »desetih« ključnih področjih: informacijska tehnologija nove generacije, vrhunski CNC obdelovalni stroji in roboti, vesoljska oprema, pomorska inženirska oprema in visokotehnološke ladje, napredna železniška tranzitna oprema, energijsko varčna in nova energetska vozila, energetska oprema, novi materiali, biomedicina In visoko zmogljiva medicinska oprema, kmetijski stroji in oprema.

Na podlagi "Made in China 2025" je država zaporedno uvedla politike o industrijskem internetu, industrijskih robotih ter integraciji industrializacije in industrializacije. proizvodnja pametne avtomatizacije je postala središče 14. petletke.

Tabela 1: Povzetek kitajskih politik, povezanih s pametno proizvodnjo Vir: Firestone Creation na podlagi javnih informacij

Ključna tehnična struktura standardnega sistema proizvodnje pametne avtomatizacije

Na ravni razvoja proizvodne tehnologije pametne avtomatizacije, v skladu z "Smernicami za izgradnjo nacionalnega standardnega sistema za pametno avtomatizacijo proizvodnje", ki jih je izdala država, lahko proizvodno tehnologijo pametne avtomatizacije razdelimo na tri glavne dele, in sicer na inteligentne storitve, inteligentne tovarne. , in inteligentno opremo.

Slika 1: proizvodni okvir pametne avtomatizacije Vir: Firestone Creation na podlagi javnih informacij

Število nacionalnih patentov lahko intuitivno odraža razvoj tehnologije pametne avtomatizacije proizvodnje v državi in ​​bilijonskih klubskih mestih. Industrijski prizori in dovolj veliki vzorci industrijskih velikih podatkov, industrijske programske opreme, industrijskega oblaka, industrijskih robotov, industrijskega interneta in drugih patentov lahko odražajo razvoj tehnologije.

Distribucija in financiranje kitajskih pametnih proizvodnih podjetij
Odkar je bila leta 2015 predlagana strategija »Made in China 2025«, primarni trg že dolgo posveča pozornost sektorju pametne proizvodnje. Tudi med pandemijo COVID-19 leta 2020 so naložbe v pametno proizvodnjo še naprej rasle.

Dogodki za naložbe in financiranje pametne proizvodnje so večinoma skoncentrirani v Pekingu, regiji delte reke Jangce in na območju večjega zaliva Guangdong-Hongkong-Macao. Z vidika zneska financiranja ima regija delte reke Jangce najvišji skupni znesek financiranja. Financiranje območja velikega zaliva Guangdong-Hongkong-Macao je v glavnem skoncentrirano v Shenzhenu.
Slika 2: Stanje financiranja pametne proizvodnje v trilijonskih mestih (100 milijonov juanov) Vir: Firestone Creation je sestavljen po javnih podatkih, statistični čas pa je do leta 2020

02. Razvoj kitajskih proizvodnih podjetij za pametno avtomatizacijo

Trenutno je bilo na Kitajskem doseženih nekaj dosežkov pri razvoju proizvodnih podjetij za pametno avtomatizacijo:

Od leta 2016 do 2018 je Kitajska izvedla 249 pilotnih demonstracijskih projektov pametne proizvodnje, uvajanje pametne proizvodnje za podjetja pa se je postopoma uvajalo iz testiranja vode; ustrezni oddelki so dokončali tudi oblikovanje ali revizijo 4 nacionalnih standardov za pametno proizvodnjo, zaradi česar je podjetje inteligentno. Standard je bolj standardiziran.

"Letno poročilo o razvoju pametne proizvodnje na Kitajskem 2017-2018" kaže, da je Kitajska sprva zgradila 208 digitalnih delavnic in pametnih tovarn, ki pokrivajo 10 glavnih področij in 80 industrij, in sprva vzpostavila sistem pametnih proizvodnih standardov, sinhroniziran z mednarodnim. Od 44 tovarn svetilnikov na svetu se jih 12 nahaja na Kitajskem, 7 pa je tovarn svetilnikov od konca do konca. Do leta 2020 bo stopnja numerične kontrole ključnih procesov proizvodnih podjetij na ključnih področjih na Kitajskem presegla 50 %, stopnja prodora digitalnih delavnic ali pametnih tovarn pa bo presegla 20 %.

Na področju programske opreme se je kitajska industrija sistemske integracije sistemov za pametno avtomatizacijo v letu 2019 še naprej hitro razvijala z 20,7-odstotnim povečanjem na letni ravni. Obseg nacionalnega industrijskega internetnega trga je leta 2019 presegel 70 milijard juanov.

Na področju strojne opreme, ki ga poganja dolgoletno inženirstvo pametne avtomatizacije, so se nastajajoče industrije na Kitajskem, kot so industrijski roboti, aditivna proizvodnja in industrijski senzorji, hitro razvijale. Popularizacija in uporaba različnih tipičnih novih proizvodnih modelov pametne avtomatizacije je znatno pospešila tempo industrijske nadgradnje.

Vendar pa priložnosti in izzivi soobstajajo. Trenutno se razvoj proizvodnih podjetij za pametno avtomatizacijo na Kitajskem sooča z naslednjimi ozkimi grli:

1. Pomanjkanje vrhunskega oblikovanja

Številna proizvodna podjetja še niso izdelala načrta za razvoj pametne proizvodnje s strateške ravni. Posledično pri digitalni preobrazbi manjka miselnega vodenja in strateškega načrtovanja, pa tudi načrtovanja ciljev celotne poslovne vrednosti in analize trenutnega stanja. Zato je težko globoko integrirati nove tehnologije s scenariji aplikacij za pametno avtomatizacijo proizvodnje. Namesto tega je sistem mogoče le delno konstruirati ali modificirati glede na dejanske potrebe proizvodnje. Zaradi tega so podjetja padla v nerazumevanje osredotočanja na strojno in programsko opremo ter na dele in na celoto, naložba pa ni majhna, a z majhnim učinkom.

2. Osredotočite se na optimizacijo tehnologije v eni točki in prezirajte celotno povečanje vrednosti

Večina podjetij enači pametno proizvodno gradnjo z naložbami v tehnologijo in strojno opremo. Mnoga podjetja na primer uporabljajo avtomatizirane proizvodne linije za povezovanje neodvisnih procesov ali zamenjajo ročno delo z avtomatizirano opremo. Na prvi pogled se je stopnja avtomatizacije povečala, vendar je prinesla več težav. Proizvodna linija je na primer manj prilagodljiva kot prej in se lahko prilagodi samo pridelavi ene sorte; sistem upravljanja opreme ni sledil in je povzročil pogoste okvare opreme, vendar je povečal delovno obremenitev vzdrževanja opreme.

Obstajajo tudi podjetja, ki slepo sledijo sistemskim funkcijam, ki so velike in popolne, njihovi digitalni sistemi pa se ne ujemajo z lastnim upravljanjem in poslovnimi procesi, kar na koncu vodi v zapravljanje naložb in mirujočo opremo.

3. Nekaj ​​ponudnikov rešitev z zmožnostmi integracije

Industrijska proizvodnja pokriva številna področja, arhitektura sistema pa je zelo zapletena. Različna podjetja se soočajo z različnimi zahtevami za raziskave in razvoj, proizvodnjo in upravljanje procesov. Proizvodna podjetja pogosto težko neposredno uporabljajo standardizirane rešitve. Hkrati je v proizvodnjo pametne avtomatizacije vključenih veliko tehnologij, kot so računalništvo v oblaku, industrijski roboti, strojni vid, digitalni dvojčki itd., in te tehnologije se še vedno hitro razvijajo.

Zato imajo podjetja zelo visoke zahteve do partnerjev. Ne samo, da podjetjem pomagajo oceniti status quo, vzpostaviti načrt na najvišji ravni za proizvodnjo pametne avtomatizacije in oblikovati celoten okvir, temveč tudi oblikovati uporabo digitalnih in inteligentnih tehnologij za doseganje IT in industrijske avtomatizacije. Integracija tehnoloških (OT) sistemov. Vendar se večina dobaviteljev na trgu osredotoča na rešitve na enem ali delnem območju in nima zmožnosti integrirane rešitve na enem mestu. Za proizvodna podjetja, ki nimajo lastnih zmogljivosti sistemske integracije, obstajajo velike ovire za spodbujanje proizvodnje pametne avtomatizacije.

03. Šest ukrepov za pospešitev preobrazbe pametne proizvodnje

Tudi če podjetje prepozna zgornje težave, se še vedno ne more hitro prebiti in spodbujati transformacije, da bi doseglo splošno povečanje vrednosti. Flint združuje skupne značilnosti vodilnih podjetij pri preoblikovanju proizvodnje pametne avtomatizacije in se sklicuje na dejanske izkušnje s projektom ter daje naslednjih 6 predlogov, da bi dal nekaj referenc in navdiha podjetjem v različnih razvojnih fazah različnih panog.

Določite vrednost prizora

proizvodnja pametne avtomatizacije se premika od tehnologije in rešitev k komercialni vrednosti. Podjetja bi morala najprej razmisliti, katere cilje doseči s pametno proizvodnjo, ali je treba obstoječe poslovne modele in izdelke inovirati, nato na podlagi tega prenoviti osnovne poslovne procese in na koncu oceniti vrednost novih poslovnih modelov in novih poslovnih procesov, ki jih prinaša pametna proizvodnja. .

Vodilna podjetja bodo glede na lastne značilnosti identificirala področja vrednosti, ki jih je treba najbolj uresničiti, nato pa tesno integrirala tehnologijo in scenarije aplikacij za uresničitev rudarjenja vrednosti z uvedbo ustreznih inteligentnih sistemov.

Vrhunska arhitekturna zasnova integracije IT in OT

Z razvojem proizvodnje pametne avtomatizacije se podjetniške aplikacije, podatkovna arhitektura in arhitektura delovanja soočajo z novimi izzivi. Tradicionalna IT tehnologija podjetij ni bila sposobna zadostiti potrebam vodenja proizvodnih procesov. Integracija OT in IT je osnova za uspešno realizacijo proizvodnje pametne avtomatizacije v prihodnosti. Poleg tega je uspeh preobrazbe proizvodnje pametne avtomatizacije podjetja najprej odvisen od v prihodnost usmerjenega vrhunskega dizajna. Od te faze začne biti pozoren na vpliv spremembe in protiukrepe.

Temelj pragmatične digitalizacije

Pametna avtomatizacija proizvodnje zahteva, da podjetja uresničijo inteligenco, ki temelji na digitalizaciji celotnega proizvodnega procesa. Zato morajo podjetja imeti trdne temelje na opremi za avtomatizacijo in proizvodnih linijah, arhitekturi informacijskih sistemov, komunikacijski infrastrukturi in zagotavljanju varnosti. Na primer, IOT in druga osnovna omrežja so vzpostavljena, oprema je zelo avtomatizirana in odprta, podpira več načinov zbiranja podatkov ter razširljivo, varno in stabilno IT infrastrukturo, vključno z varnostnimi sistemi za varnost informacijskega sistema in varnost omrežja industrijskega nadzornega sistema.

Vodilna podjetja izvajajo delavnice brez posadke z uporabo inteligentne opreme, kot so CNC strojna orodja, industrijski kolaborativni roboti, oprema za aditivno proizvodnjo in inteligentne proizvodne linije, nato pa vzpostavijo digitalno osnovo jedrnih proizvodnih sistemov prek interneta stvari ali industrijske internetne arhitekture, elektronskih panojev. , itd

Za druga podjetja bo začetek z avtomatizacijo proizvodnje preboj za utrjevanje temeljev digitalizacije. Na primer, diskretna podjetja lahko začnejo z izgradnjo pametnih proizvodnih enot za avtomatizacijo. Proizvodna enota za pametno avtomatizacijo je modularna, integrirana in integrirana agregacija skupine predelovalne opreme in pomožne opreme s podobnimi zmogljivostmi, tako da ima proizvodno zmogljivost več sort in majhnih serij ter podjetjem pomaga izboljšati izkoriščenost opreme in optimizirati proizvodnjo . Na podlagi avtomatizacije proizvodnje lahko podjetja začnejo izvajati medsebojno povezovanje in medsebojno komunikacijo inteligentnih proizvodnih linij, delavnic in informacijskih sistemov z uvajanjem infrastrukture, kot sta IOT in 5G komunikacijska omrežja.

Predstavite osnovne aplikacije

Trenutno niso popularizirani osnovni sistemi aplikacij, potrebni za pametno avtomatizirano proizvodnjo, kot so upravljanje življenjskega cikla izdelka (PLM), načrtovanje virov podjetja (ERP), napredno načrtovanje in razporejanje (APS) ter sistem izvedbe proizvodnje (MES). Na primer, v farmacevtski industriji "univerzalni napredni sistem za nadzor procesov in izvedbe proizvodnje", ki ga zahteva povezovanje industrializacije in industrializacije, ni bil široko uveljavljen in uporabljen.

Da bi pospešili proces proizvodnje pametne avtomatizacije, bi morala proizvodna podjetja po oblikovanju razvojnega načrta in pragmatične digitalne osnove aktivno vlagati v osnovne sisteme aplikacij. Predvsem po novi epidemiji krone bi morala proizvodna podjetja več pozornosti nameniti izboljšanju inovacijskih zmogljivosti upravljanja in fleksibilnemu uvajanju oskrbovalnih verig. Zato bi morala uvajanje osnovnih aplikacij za pametno avtomatizacijo proizvodnje, kot so ERP, PLM, MES in sistemi za upravljanje dobavne verige (SCM), postati najpomembnejše naloge za izgradnjo proizvodnje pametne avtomatizacije v podjetju. IDC napoveduje, da bodo leta 2023 ERP, PLM in upravljanje odnosov s strankami (CRM) postali tri najboljša naložbena področja na trgu aplikacij IT v kitajski predelovalni industriji, kar bo predstavljalo 33,9%, 13,8% oziroma 12,8%.

Uresničite sistemsko medsebojno povezovanje in integracijo podatkov

Trenutno so podatkovni otoki in sistemska razdrobljenost proizvodnih podjetij privedli do resnega digitalnega soočenja med različnimi oddelki, kar je povzročilo ponavljajoče se naložbe podjetij, donos na dohodek podjetja, ki ga prinaša proizvodnja pametne avtomatizacije, pa je veliko nižji od pričakovanega. Zato bo realizacija sistemskega povezovanja in integracije podatkov spodbujala sodelovanje med poslovnimi enotami in funkcionalnimi oddelki podjetja ter uresničevala maksimiranje vrednosti in celovito inteligenco.

Ključ do razvoja proizvodnje pametne avtomatizacije v podjetju na tej stopnji je uresničiti vertikalno integracijo podatkov od ravni opreme do nivoja tovarne in celo do zunanjih podjetij, kot tudi horizontalno integracijo podatkov med poslovnimi oddelki in organizacijami ter preko elementov virov in se končno združijo v zaprti podatkovni sistem, ki tvori tako imenovano verigo dobave podatkov.

Vzpostavite digitalno organizacijo in zmogljivost za nenehne inovacije

Nenehno inoviranje sistemske arhitekture in digitalne organizacije igrata pomembno vlogo pri uresničevanju vrednostnega cilja proizvodnje pametne avtomatizacije. Nenehni razvoj proizvodnje pametne avtomatizacije od podjetij zahteva, da čim bolj izboljšajo fleksibilnost in odzivnost organizacijske strukture ter da v celoti izkoristijo potencial zaposlenih, torej vzpostavijo fleksibilno organizacijo. V prilagodljivi organizaciji bo organizacija bolj položna, tako da se lahko dinamično ujema z ekosistemom talentov, ko se poslovne potrebe spreminjajo. Fleksibilne organizacije mora voditi »najvišji vodja«, da spodbudi navdušenje vseh zaposlenih za sodelovanje in se fleksibilno mobilizira na podlagi poslovnih potreb in sposobnosti zaposlenih za izpolnjevanje potreb trajnostnega razvoja proizvodnje pametne avtomatizacije.

V smislu inovacijskega sistema in krepitve zmogljivosti bi se morala vlada in podjetja združiti horizontalno in navpično, da bi zgradili inovativni sistem od znotraj navzven. Po eni strani bi morala podjetja okrepiti inovacijsko sodelovanje in gojenje z zaposlenimi, strankami, potrošniki, dobavitelji, partnerji in novoustanovljenimi podjetji; po drugi strani pa bi morala vlada ustanoviti namensko ekipo tveganega kapitala za upravljanje inovacij, kot so inkubatorji, ustvarjalni centri, startup tovarne itd., in tem institucijam dati več svobode mehanizma, dinamično in fleksibilno dodeljevanje notranjih in zunanjih virov, in oblikujejo stalno inovativno kulturo in sistem.