制造业数字化转型推进路径及方式

加快数字化转型有利于转变制造业生产方式优化产业资源配置推进绿色发展是推进制造业高质量发展的必然要求

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基,加快数字化转型有利于转变制 造业生产方式、优化产业资源配置、推进绿色发展,是推进制造业高质量发展的必然要求。当前, 我国制造业数字化转型过程中存在传统工业设备数字化改造难度大、工业软硬件装备供给能力不 足、工业系统平台接口不统一、工业大数据开发创新能力不足等问题,深度影响着制造业数字化转 型进程。推进制造强国建设,亟须国家对制造业数字化转型开展全局性谋划和系统性部署,确保制 造业数字化转型基础牢固、包容普惠、创新活跃、成效显著。

数字化转型是推进制造业高质量发展的现实需求

在转变生产方式上,加快推进制造业数字化转型是面向时代发展的新需求,有利于创新生产供 给模式,推进柔性化生产制造,提高大规模个性化定制供给能力;有利于创新产业链合作模式,推进 产业链网络化协同化生产,提高产业资源共享、协同和整合能力;有利于创新企业生产管理方式,推 进数字化、网络化、智能化生产,提升企业内部人员、物资、资金、技术、安全等方面管控能力。

在优化资源配置上,加快推进制造业数字化转型是提高信息流配置资源能力、 优化资源配置效 率的需要,有利于优化产业资源配置,提高信息流引领产业技术流、资金流、人才流、物质流等需 要;有利于推动产业链现代化,促进产业新生态打造,更好地提升产业整合、共享、协同发展能力:有 利于更好地发挥数据在促进供求对接、重导价值流向、降低试错成本等方面的作用,提供精准供给能力。

在推进绿色发展上,加快推进制造业数字化转型是推进绿色发展、 实现碳达峰和碳中和的需要, 有利于制造企业开展精细化管理、精益化生产, 降低生产过程中不必要的物资、能源等损耗,减少 碳排放,助力碳达峰和碳中和;有利于产业开放、协同、共享发展,促进产业基础设施、物资、原料、 生产能力等共享利用, 降低重复建设、投资浪费等现象;有利于推进数字化、网络化、智能化生产, 实现绿色节能生产。

数字化转型存在问题及原因分析

一是系统平台接口标准极不统一,互联互通难度大。与互联网发展截然不同,工业网络发展起 步晚,发展初期没有跨地域大规模信息共享需求,只有企业内部车间小范围内信息共享需求,不同企 业为满足此类需求,开发了不同工业现场总线。据不完全统计,市场上主流的工业现场总线数量就 多达数十种。工业现场总线的多样性,增加了采用不同协议设备连接的难度。另外,与普通计算机 不同,工业数字装备外部通信硬件接口形式多样、标准不统一,也增加了硬件设备互联互通难度。

二是工业技术工艺软件化水平低,推广复用成本高。 工业软件是工业技术工艺数字化和软件封 装,是制造业数字化转型极为核心的基础应用软件。目前, 国产工业软件在我国制造业较多领域都 处于空白状态,各行业使用的研发设计、仿真模拟、生产控制等高端软件基本上都是国外企业所提 供,且在较多领域专业工业软件供给厂商较为集中,可替代选择性较小,在当前国际形势日趋复杂的 情况下,企业高端工业软件供应链安全风险隐患极大。国内企业自主技术工艺软件化水平低,缺乏 技术工艺系统化组织管理,行业龙头企业缺乏将自主技术工艺软件化封装应用和推广的意识, 自主 技术工艺推广应用成本较高。

三是传统设备数字化改造难度大,难以一体化接入。制造企业数字化转型过程中,对传统高端 装备进行适度的数字化改造再利用,是当前推进制造企业数字化转型必然路径。传统设备数字化改 造难度大,主要表现在以下几点:

一是来自不同企业的不同设备, 因配备了不同的外联通信接口或工业现场总线协议,导致异构网络综合集成互联难度较大,影响了产品的一体化接入和互联互通。

二 是部分数字装备系统严格封闭,缺乏外部通信连接和数据共享标准接口设计,系统开放改造和数据 共享难度较大。

三是大量传统机械化和自动化装备因设计之初没有考虑数据采集、数字化控制、 网络控制等需求,进行二次改造升级难度极大,影响了装备网络接入和互联互通。

四是企业重数据采集、轻数据挖掘,数据红利难释放。深化数据开发利用、促进业态创新是制 造业数字化转型的重要路径和目的。但目前来看,制造业在数据开发利用方面存在以下问题,影响 了数字化转型成效,主要表现为以下几点:一是部分工业互联网平台重视工业数据采集,但缺乏对工 业数据深度开发利用的能力,不仅数据红利没有释放,也因一味的过度采集存储造成了沉重存储负 担。二是部分企业尚未理解工业大数据和消费大数据的区别,过度高估工业大数据潜在价值。

五是企业商业模式未能根本创新,转型效益难发挥。促进企业业态创新、提升商业模式核心竞 争力是制造业数字化转型的根本目的。但目前来看,部分企业注重企业内部管理信息化建设,但缺 乏利用信息技术推动业务商业模式变革创新的认识,信息技术应用促进企业业态创新的作用没有 发挥出来。例如,部分企业把工业互联网平台设计成了企业内部机器在线管理和远程运维系统,但 由于缺乏机器在线管理能力,使得工业互联网应用在发挥资源整合、促进产业链协作、推动商业变 革方面的作用没有发挥出来。

六是多数企业重视数字化转型战术,缺乏战略层谋划。数字化转型是战略转型,不是简单的企 业信息化项目建设, 需要从战略层面进行统筹谋划和顶层设计。但目前来看,部分企业重视网络、 系统、平台等建设,却忽视从战略全局层面推进业务数字化转型,缺乏对企业组织结构、运行机制、 管理制度等相关配套领域的应有调整,数字化转型仅停留在信息技术创新应用上。 部分企业重视数 据采集和汇聚,却忽视以数据深度挖掘来促进业务战略变革创新,缺乏从战略层面用大数据促进业 务形态、服务模式、管理模式等变革创新。

推进制造业数字化转型应坚持的原则

强化供给能力建设。供给能力建设是攸关制造业数字化转型的关键,丰富多样的数字化产品是 保障企业数字化建设顺利开展的前提。 要发展数字工业装备,提供接口标准、 开放互联、 平台控制、 软件定义、数据共享的智能化工业装备产品。发展工业网络设备,提供标准统一工业现场总线、工 业数据网关、工业数据采集器、 5G 专网等产品,支持异构网络集成互联。要积极培育工业软件,满 足不同行业领域开展数字化研发设计、模拟仿真、生产控制、产品管理等需求。要大力发展工业 传感器,丰富产品谱系,满足不同精度、可靠性和环境条件要求下工业现场信息感知需求。

重视推广普及成本。投入成本是影响制造业数字化转型进程的重要因素,低成本数字化解决方 案有利于更好更快推广应用。要大力推进工业数字设备标准化建设, 防止和减少企业利用企业标准 制造技术产品互联互通壁垒,进而提高产品供给价格等行为。大力推广工业软件,支持和鼓励发展 云化工业软件应用,把先进工业技术工艺通过软件化封装和复用向行业赋能, 降低先进工业技术工 艺推广普及成本。鼓励数字装备上云上平台,推进数字设备云端共享, 降低单独承建运维等费用。

兼顾大小企业应用。制造业数字化转型需要关注大中小企业不同需求和不同可负担能力,推进 包容普惠发展。要积极创新数字装备产品和服务,完善产品种类谱系,提供适应不同规模企业的两 化融合产品。鼓励工业软件企业创新产品服务,满足广大中小企业对高端工业软件应用需求。鼓励 提供即插即用数字装备产品和服务, 降低二次改造造成的使用门槛。

持续优化用户体验。数字化转型要坚持以人为本的导向思维,杜绝束缚人、“绑架”人等类型 的数字化转型应用,要切实让企业各方在数字化转型中获得减负并激发动能,进而得到更多幸福 感、获得感和体验感。要加快推进机器换人、程序换人,把人类从简单重复、枯燥乏味、环境恶劣、 充满安全危险的工作环境中解脱出来。要充分研究工程心理学,优化系统、平台、应用、设备等人 机接口,使机器设备、系统平台、软件程序等设计更好地适合人体自然反应要求,实现人、机、环 境三者之间的高度有机融合,促进人高效、安全、健康而舒适地工作和生活。

对策和建议

加大工业数字装备供给创新。一是大力发展数字机床,打造开放统一的数字机床物联网操作系 统平台,培育和丰富机床作业操作应用软件,提升机床数字化、网络化、智能化、精准化作业操控 能力。二是大力发展面向各类工业测量感知应用场景的数字仪器仪表,完善设备外部互联接口,增 强测量数据输出能力。三是大力发展数字控制器,推广标准统一的数字控制协议,提升设备综合集 成控制能力。四是发展工业网络设备,提供标准统一的工业现场总线、工业数据网关、工业数据采 集器、 5G 专网等产品,支持异构网络集成互联,提升工业现场网络接入能力。

大力发展和推广工业软件。一是发展各行业工业软件,重点推进辅助设计、仿真模拟、生产控 制等领域国产工业软件突破发展,逐步补齐各领域各环节国产工业软件空白。 二是创新工业软件培 育模式,支持制造业各领域龙头企业联合投资成立行业工业软件开发股份公司,依托各自技术工艺 优势,联合推进行业工业软件技术研发、试点应用、工程化迭代升级等。三是推进产学研联合攻关, 鼓励和支持行业工业软件开发公司以打造利益共同体模式,积极吸纳和整合高等院校、 科研院所行 业专家,贡献技术工艺、 算法模型、 专业数据,助力行业工业软件技术持续进步。 四是大力发展 PaaS 型工业互联网平台,通过屏蔽底层硬件差异为各领域工业软件开发提供统一的底层技术支撑平台, 降低工业软件开发难度,支撑 SaaS 型工业软件开发和服务。五是加大政策扶持力度,开展工业企业 认定,对认定工业软件企业实施特殊的财政、金融和税收政策支持企业发展。

加大供给端标准推广力度。一是加快推进工业网络协议、数字工业装备外联接口、工业控制 器协议、工业仪器仪表数据、工业软件数据开放共享等国家统一标准制定,助力互联互通和信息共 享。二是对于涉及设备互联互通的相关标准,逐步强制企业标准退出市场,推广国家强制统一标准。 三是借鉴和吸收计算机互联网领域技术标准制定经验, 同时兼顾技术发展趋势和应用需求,制定满 足未来发展需求标准。四是主动对接国际主流标准,积极兼容已有优势标准,最大程度整合已用装 备产品。

加快传统工业设备数字化改造。一是加快推进工业网络建设,深化5G、工业WiFi等技术在工 业现场应用,优化工业网络布局,增强工业网络网关能力,最大程度实现不同协议设备网络接入。二 是加快推进机床改造,面向数据采集和反馈控制等需求,深化工业传感器、伺服电机、数字控制器、 数字仪器仪表等在传统机床升级改造中的应用,提升机床数字化、网络化、智能化管控能力。三是 在传统设备改造设计过程中,对新增设备,积极推广应用标准统一、开放互联、平台支撑、智能应 用的工业数字装备。

推进企业数据汇聚和共享流通。一是建立企业数据发展统筹规划和顶层设计机制,加快企业大 数据中心建设,推进企业基础信息库、业务信息库、主题信息库等建设。二是建立企业数据汇聚机 制,推进信息系统整合互联和数据共享交换,推进研发设计、生产制造、仓储物流、市场营销等环 节数据实时汇聚。三是做大做强企业数据中心中台,推进数据和业务、数据和系统分离,增强数据 共享交换、流通交易等业务统一技术服务支撑能力,促进数据开发利用。

作者：陆峰