“未來工廠”九大場景

信 文｜宋 婷 黃貝拉 羅曄濤

越來越多的制造業(yè)頭部企業(yè)主動(dòng)把握機(jī)遇，開啟新一輪制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，涌現(xiàn)出了一大批具有創(chuàng)新引領(lǐng)價(jià)值的數(shù)字化場景，并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)流程再造、資源要素重組、企業(yè)組織重構(gòu)的全新嘗試，把“未來工廠”的形態(tài)提前帶到我們身邊

場景作為一種孵化新業(yè)態(tài)、新模式、新應(yīng)用的重要手段，已成為新經(jīng)濟(jì)發(fā)展助推器。在制造業(yè)領(lǐng)域，一些人們對(duì)于“未來工廠”的想象力，正在通過場景方式呈現(xiàn)出來，用一種“肉眼可見”的方式，顛覆人們對(duì)于制造業(yè)“粗老笨重”的認(rèn)識(shí)，誘發(fā)更多企業(yè)探索生產(chǎn)模式、商業(yè)模式、組織模式的創(chuàng)新性變革。近年來，隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合態(tài)勢進(jìn)一步深化，越來越多的制造業(yè)頭部企業(yè)主動(dòng)把握機(jī)遇，開啟新一輪制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，涌現(xiàn)出了一大批具有創(chuàng)新引領(lǐng)價(jià)值的數(shù)字化場景，并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)流程再造、資源要素重組、企業(yè)組織重構(gòu)的全新嘗試，把“未來工廠”的形態(tài)提前帶到我們身邊。筆者結(jié)合全國制造業(yè)企業(yè)相關(guān)典型實(shí)踐，尤其是浙江省首批12家“未來工廠”的案例，梳理歸納了“未來工廠”的九大場景，以期為量大面廣的制造業(yè)企業(yè)開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路提供有益啟示。

正泰集團(tuán)通過構(gòu)建首個(gè)能源電力垂直行業(yè)“正泰云”，生產(chǎn)效率提高335%，能源利用率提高8%，運(yùn)營成本降低43%，產(chǎn)品研制周期縮短22%，產(chǎn)品不良率降低38%。

場景一：數(shù)字設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是長期以來掣肘傳統(tǒng)制造業(yè)高端化、品質(zhì)化轉(zhuǎn)型的重要方面。浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)起步晚，與西方發(fā)達(dá)國家相比差距較大，如何利用數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提升，成為企業(yè)提升產(chǎn)品附加值的重要方向。“未來工廠”高度關(guān)注外觀造型、功能創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)能節(jié)材、新材料應(yīng)用等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，集成數(shù)字化、智能化設(shè)計(jì)工具，將有效提升企業(yè)個(gè)性化設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等新能力。譬如小米公司基于PTC（美國參數(shù)技術(shù)公司）的creo（CAD設(shè)計(jì)軟件包）和Windchill（一套集成應(yīng)用軟件名）搭建了小米數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過集成creo和cadence（楷登電子，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件公司）兩種設(shè)計(jì)工具，嵌入ANSYS（大型通用有限元分析軟件）仿真引擎和AI（人工智能）創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在線協(xié)同設(shè)計(jì)。數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)完整保留了設(shè)計(jì)中的過程資料，并且實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、共享化、知識(shí)化，大幅提高了公司內(nèi)部的協(xié)作和標(biāo)準(zhǔn)化以及外部生態(tài)鏈和代工廠協(xié)作的能力。

場景二：智能生產(chǎn)

“未來工廠”致力于推動(dòng)生產(chǎn)管理與生產(chǎn)制造“感知、分析、決策、執(zhí)行”高水平閉環(huán)，推動(dòng)設(shè)備、產(chǎn)線、車間及工廠智能化、一體化運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、安全水平“三提高”和生產(chǎn)成本、能源資源消耗“兩降低”。譬如正泰集團(tuán)作為國內(nèi)領(lǐng)先的能源一體化解決方案服務(wù)商，通過構(gòu)建首個(gè)能源電力垂直行業(yè)“正泰云”，生產(chǎn)效率提高335%，能源利用率提高8%，運(yùn)營成本降低43%，產(chǎn)品研制周期縮短22%，產(chǎn)品不良率降低38%。

場景三：智能物流

智能物流主要包括線邊物流和智能倉儲(chǔ)，是傳統(tǒng)物流行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要方向。“未來工廠”規(guī)?；渴餉GV（自動(dòng)導(dǎo)航車輛）、AMR（自動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人）、叉車、機(jī)械臂，通過“5G+”打造智能物流調(diào)度系統(tǒng)和無人倉視覺系統(tǒng)，結(jié)合5G MEC（多接入邊緣計(jì)算）+UWB（超寬帶）室內(nèi)高精定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物流終端控制、商品入庫存儲(chǔ)、搬運(yùn)、分揀等作業(yè)全流程自動(dòng)化、智能化。譬如傳化公司打造的物流公路港項(xiàng)目，從貨車和貨物進(jìn)港開始，AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）識(shí)別就將車輛及貨物信息傳至后臺(tái)，司機(jī)在園區(qū)導(dǎo)航下完成無感停車后，零擔(dān)倉儲(chǔ)中心立即安排貨物攬集、就近入倉，智能倉儲(chǔ)機(jī)器人實(shí)時(shí)推薦最短路徑導(dǎo)航、協(xié)助貨位上架。若企業(yè)有發(fā)貨需求，無需人工找車，手機(jī)端的平臺(tái)會(huì)根據(jù)運(yùn)輸需求自動(dòng)向物流企業(yè)推送運(yùn)貨訂單，配貨流程縮短至少三分之一。

場景四：遠(yuǎn)程運(yùn)維

“未來工廠”通過在工業(yè)裝置上部署具有數(shù)據(jù)采集功能的攝像頭、嵌入式傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場全景高清視頻畫面展示，并通過數(shù)控操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)操控，有效保證控制指令快速、準(zhǔn)確、可靠執(zhí)行。譬如廣和通依托“5G＋AI＋Big data（大數(shù)據(jù)）”模組，在風(fēng)機(jī)部署專門的在線監(jiān)測傳感器、主控系統(tǒng)和SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）后臺(tái)軟件，實(shí)時(shí)采集風(fēng)機(jī)振動(dòng)、溫度、油液、風(fēng)速、電壓、電流等數(shù)據(jù)，助力運(yùn)維人員動(dòng)態(tài)獲取監(jiān)控信息、制定維修策略，有效減少了海上風(fēng)力發(fā)電非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)和運(yùn)維費(fèi)用。

場景五：零碳制造

綠色低碳發(fā)展是當(dāng)前“雙碳”“雙控”背景下制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的硬實(shí)力。“未來工廠”倡導(dǎo)“綠色低碳、節(jié)約優(yōu)先”原則，推動(dòng)數(shù)字智造與綠色制造相結(jié)合，以CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)撬動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)制造全流程減碳降耗減排，具有較強(qiáng)的生態(tài)環(huán)保特征。同時(shí)，未來工廠立足“碳中和”宏觀視角，有效利用碳排放監(jiān)控設(shè)備和計(jì)量軟件，根據(jù)不同的制造情境，強(qiáng)化太陽能、潮汐能、風(fēng)能等綠色能源的協(xié)調(diào)補(bǔ)充和逐步替代，推動(dòng)制造環(huán)境碳中和。譬如臥龍集團(tuán)，作為浙江省電機(jī)巨頭企業(yè)，采用先進(jìn)的精細(xì)化計(jì)量理念和現(xiàn)場總線技術(shù)，接入到生產(chǎn)線和廠區(qū)的各個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)能耗全過程、全參數(shù)（能耗、環(huán)境參數(shù)等）在線監(jiān)測，并根據(jù)國家能源計(jì)量導(dǎo)則要求，建立數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，積極打造零碳制造工廠。

場景六：個(gè)性化定制

大規(guī)模個(gè)性化定制能力是適應(yīng)、滿足當(dāng)前消費(fèi)需求多樣化趨勢的重要能力。“未來工廠”利用大數(shù)據(jù)手段精準(zhǔn)洞察消費(fèi)需求，開展基于個(gè)性化產(chǎn)品和基于需求驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)新，促進(jìn)供給與需求精準(zhǔn)匹配；與此同時(shí)，通過積極接入數(shù)字孿生、VR/AR（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等手段，為客戶提供沉浸式體驗(yàn)，打造“消費(fèi)宇宙”的全新生態(tài)。譬如杭州九天控股通過服裝產(chǎn)品模塊化、服裝生產(chǎn)工位及產(chǎn)線模塊化，構(gòu)建動(dòng)態(tài)模塊化生產(chǎn)單元，形成無固定流水線的生產(chǎn)調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)服裝行業(yè)多品種、多款式、小批量的快速生產(chǎn)方式，同時(shí)，九天控股積極“嫁接”網(wǎng)紅電商直播和在線試穿等消費(fèi)體驗(yàn)，大幅提升客戶體驗(yàn)。

場景七：數(shù)字供應(yīng)鏈

供應(yīng)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型是提升企業(yè)競爭力的重要內(nèi)容，也是新冠疫情背景下全球供應(yīng)鏈發(fā)展的新趨勢，是全過程高效協(xié)同的組織形態(tài)?！拔磥砉S”基于全供應(yīng)鏈視角，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)等為依托，實(shí)現(xiàn)基于AI技術(shù)的供應(yīng)鏈需求場景化評(píng)估和決策資源優(yōu)化配置，并通過數(shù)字孿生系統(tǒng)模擬不同情形下供應(yīng)鏈波動(dòng)情況，快速診斷日常問題，建立潛在方面聯(lián)系，提高供應(yīng)鏈端到端的韌性。譬如蘋果公司基于SAP（思愛普）企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的數(shù)字技術(shù)積極整合全球供應(yīng)鏈，直接打通零件供應(yīng)商、組裝廠、銷售渠道，基于數(shù)據(jù)自動(dòng)采集來實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈一體化管控，成為企業(yè)長期占據(jù)全球電子信息產(chǎn)品制造業(yè)高點(diǎn)“公開的秘密”。

場景八：全流程安全

安全生產(chǎn)是制造業(yè)的生命線，包括制造過程安全及產(chǎn)品質(zhì)量安全。“未來工廠”倡導(dǎo)“本質(zhì)安全”理念，突出產(chǎn)品全生命周期安全管控。作業(yè)安全方面，“未來工廠”以巡檢機(jī)器人或無人機(jī)等移動(dòng)化、智能化安防設(shè)備采集現(xiàn)場視頻、語音、圖片等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成檢測、巡航以及記錄數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程告警確認(rèn)等工作。質(zhì)量安全方面，通過部署工業(yè)相機(jī)或激光器掃描儀等質(zhì)檢終端，實(shí)時(shí)拍攝產(chǎn)品質(zhì)量圖像上傳至MEC上的專家系統(tǒng)，算法模型精準(zhǔn)判斷產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)缺陷實(shí)時(shí)檢測與自動(dòng)報(bào)警，并有效記錄瑕疵信息，為質(zhì)量溯源提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。譬如德國化工巨頭巴斯夫以數(shù)字孿生技術(shù)為依托，在其100多個(gè)大型生產(chǎn)裝置上部署高精度傳感器，實(shí)現(xiàn)高價(jià)值石化設(shè)備壓力、溫度等流程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，并預(yù)測出最佳的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)機(jī)，在保障工廠安全生產(chǎn)的同時(shí)，大幅優(yōu)化了工廠運(yùn)營效率。

九天控股積極“嫁接”網(wǎng)紅電商直播和在線試穿等消費(fèi)體驗(yàn)，大幅提升客戶體驗(yàn)。

場景九：組織型制造

組織型制造是圍繞生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)，運(yùn)用組織理念將分散、閑置生產(chǎn)資源集聚起來的新模式新業(yè)態(tài)。“未來工廠”立足行業(yè)共性需求，搭建資源和能力共享平臺(tái)，建立健全“平臺(tái)接單、按工序分解、多工廠協(xié)同”的組織型制造模式，強(qiáng)化分散、閑置的生產(chǎn)資源整合集聚，彈性匹配、動(dòng)態(tài)共享給需求方。中小企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為共享車間，集中配置通用性強(qiáng)、購置成本高的生產(chǎn)設(shè)備，面向行業(yè)發(fā)展訂單外包、協(xié)同生產(chǎn)、融資租賃等模式。譬如南京希音集團(tuán)借助Google Trends Finder（爆款發(fā)現(xiàn)器）洞察不同國家消費(fèi)趨勢，設(shè)計(jì)出樣衣后直接生產(chǎn)，流程縮短至最快7天，一次最少生產(chǎn)100件。若遇到爆款型產(chǎn)品，希音還可以將產(chǎn)能共享至中小制造企業(yè)，提升市場需求響應(yīng)能力。憑借這一新模式探索，希音完成了兩月上新量超過Zara（颯拉）一年數(shù)量的跨越。