新時期制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級研究

陳建新

[提要] 現(xiàn)階段，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，制造業(yè)數(shù)字化得到快速發(fā)展。本文基于對新時期制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級趨勢分析，從制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型陷阱突破、數(shù)字化生態(tài)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力、虛擬數(shù)字世界無縫銜接、數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)安全性與競爭性等角度，提出制造業(yè)數(shù)字化實踐路徑。

關(guān)鍵詞：制造業(yè);數(shù)字化;轉(zhuǎn)型升級趨勢與路徑

基金項目：2019年度江蘇省社科應(yīng)用研究精品工程課題：“數(shù)字經(jīng)濟背景下常州制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級模式與路徑研究”（編號：19SYC-108）階段性研究成果

中圖分類號：F4 文獻標(biāo)識碼：A

收錄日期：2020年4月13日

引言

全球經(jīng)濟的數(shù)字化發(fā)展是科技進步和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然趨勢，新的工業(yè)革命正在逐漸改變著產(chǎn)業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)、服務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新模式。如今，在傳統(tǒng)行業(yè)當(dāng)中，數(shù)字化應(yīng)用趨勢愈加明朗，特別是在制造業(yè)當(dāng)中，數(shù)字化技術(shù)為其帶來全新發(fā)展契機，使其數(shù)字化發(fā)展與創(chuàng)新建設(shè)得到大幅度加快，并努力啟動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，從而有效提升制造業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新與發(fā)展能力。

一、制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級趨勢解析

基于數(shù)字化生產(chǎn)方法，全新計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在全球的滲透，引發(fā)傳統(tǒng)制造業(yè)朝著數(shù)字化、智能化、共享化、綠色化方向發(fā)展。伴隨制造業(yè)越來越多地應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，例如傳感器、人工智能和工業(yè)云等全新技術(shù)，制造業(yè)自身生產(chǎn)更加具備個性化與現(xiàn)代化，從而更好使客戶所需得到滿足。

基于數(shù)字化生產(chǎn)組織方法，制造業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一大背景下，傳統(tǒng)制造業(yè)公司組織方法逐漸呈現(xiàn)出平臺化、扁平化、智能化全新發(fā)展趨勢。尤其是在大型制造公司，傳統(tǒng)金字塔模型組織結(jié)構(gòu)逐漸趨于扁平化，其組織方法愈加靈活。而在這一過程當(dāng)中，CIO與CDO在其中作用逐漸顯著，而這在CTO實施經(jīng)營決定策略過程當(dāng)中有著不可或缺的作用。

在基于數(shù)字化商業(yè)模式當(dāng)中，大量新型技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)狀態(tài)等在新時期逐漸產(chǎn)生，將企業(yè)作為核心的傳統(tǒng)商業(yè)模式逐漸轉(zhuǎn)向為以消費者作為核心，制造業(yè)若想切實實現(xiàn)自身轉(zhuǎn)型升級，便需對客戶需求更加高效的滿足，從而使制造企業(yè)自身市場競爭力能夠有所提升。

二、國內(nèi)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要實踐

伴隨制造行業(yè)逐漸融合信息通訊技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的飛速發(fā)展，中國制造企業(yè)已主動加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進程?，F(xiàn)階段，大部分生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)通過采用各種積極措施，為制造企業(yè)在轉(zhuǎn)型成為數(shù)字化產(chǎn)業(yè)提供了綜合且全范圍的服務(wù)作為支撐，在制造產(chǎn)業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中，數(shù)字化主體分工能夠為其提供行之有效的協(xié)調(diào)作用以及促進作用。制造行業(yè)公司正在順應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢，并積極使用新一代的信息和通信技術(shù)，例如Internet、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等方面，通過對實際業(yè)務(wù)問題加以解決作為出發(fā)點，逐步轉(zhuǎn)換成為由內(nèi)部合作至外部協(xié)作的轉(zhuǎn)換，并由程序單點應(yīng)用轉(zhuǎn)向為程序全局優(yōu)化，其能夠使制造行業(yè)持續(xù)不斷進行優(yōu)化與升級。而制造行業(yè)若能夠?qū)π袠I(yè)動態(tài)充分掌握，便能夠?qū)Υ蟛糠衷趯嶋H當(dāng)中所存有問題的理解與行業(yè)知識產(chǎn)生更深層次了解，而其也是制造產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中的發(fā)起者和領(lǐng)導(dǎo)者。

（一）離散型制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在非常復(fù)雜且不引人注目的行業(yè)中，例如汽車、航空航天、電子產(chǎn)品和其他產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)，大型公司會同時考慮內(nèi)部和外部，為全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程起到促進作用。而在外部，可通過運用互聯(lián)網(wǎng)平臺，對全球各地設(shè)計、制造、服務(wù)和知識資源進行行之有效的整合，并大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期;在內(nèi)部，由于創(chuàng)建了數(shù)字車間、智能工廠以實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)管理和業(yè)務(wù)決策系統(tǒng)的垂直集成，從而提高了靈活性和生產(chǎn)效率。例如，由我國商飛所建設(shè)而成的全球網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作研發(fā)平臺，便將C919型號飛機開發(fā)周期大幅度縮短至20%。而濰柴 動力則通過創(chuàng)建用于研發(fā)、供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高度協(xié)作智能生產(chǎn)系統(tǒng)，使產(chǎn)品在線時間從24小時減少到14小時，并且總體運營成本減少了約20%。在個性化電器、服裝、家具和其他需求的離散行業(yè)中，大型公司在探索過程當(dāng)中使用互聯(lián)網(wǎng)平臺，對生產(chǎn)站點與客戶加以開發(fā)，并獲取到大量客戶數(shù)據(jù)，從而使獨立設(shè)計與自動生產(chǎn)計劃得以切實實現(xiàn)，同時將設(shè)計成本和庫存大幅度降低，并通過匹配供需來提高效率和利潤率。如，維尚通過創(chuàng)建交互式開放式設(shè)計平臺“ Xinju.com”并實施“大眾定制家具設(shè)計和生產(chǎn)系統(tǒng)”，實現(xiàn)生產(chǎn)為重點消費者，業(yè)務(wù)也得以迅速發(fā)展。

（二）流程型制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程的加工業(yè)中，例如制藥和化妝品行業(yè)，大型公司已經(jīng)通過對整個過程實施視覺監(jiān)控，形成了一個智能的生產(chǎn)、運營、維護集成系統(tǒng)。通過這一系統(tǒng)對整個流程精確集中控制，使產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率得到大幅度提升。例如，制藥行業(yè)康恩貝建立了一個數(shù)字管理控制系統(tǒng)，涵蓋了整個供應(yīng)、儲存、生產(chǎn)、質(zhì)量檢查、銷售等過程。確保在整個藥品生產(chǎn)過程中，實施行之有效的自動監(jiān)控，從而使生產(chǎn)過程得以改善，優(yōu)質(zhì)藥品成品率大幅度提升，同時提高藥品的安全性、有效性、穩(wěn)定性。重工業(yè)流程（如聚變和石化產(chǎn)品）中的領(lǐng)先公司需要對能源高度控制，基于此，其建立了用于預(yù)測能源生產(chǎn)和消耗的完整模型，并通過建立完善的系統(tǒng)來優(yōu)化生產(chǎn)能力。其中，能源監(jiān)控涵蓋能源供應(yīng)、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移、傳輸、消耗等全過程，從而實現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費的綜合優(yōu)化與協(xié)調(diào)，提高能源生產(chǎn)效率。

三、制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施路徑選擇

（一）突破制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型陷阱。制造業(yè)公司不僅應(yīng)積極參與數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還應(yīng)在轉(zhuǎn)型過程中保持冷靜思考，以免陷入轉(zhuǎn)型陷阱當(dāng)中。首先，制造公司應(yīng)避免落入技術(shù)陷阱。伴隨數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深入，大部分制造行業(yè)公司開始趨之若鶩，其主要涉及到傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)云技術(shù)、人工智能等幾方面當(dāng)中。然而，根據(jù)可靠實際數(shù)據(jù)表明，企業(yè)僅僅只是對數(shù)字化技術(shù)引入到自身當(dāng)中并不能夠使自身成功轉(zhuǎn)型，由于數(shù)字化轉(zhuǎn)型屬于一種帶有系統(tǒng)化性質(zhì)的工程，大部分制造業(yè)工作無法輕易駕馭。而在另一個角度上來看，這一技術(shù)主要在某些特殊行業(yè)當(dāng)中才能充分發(fā)揮自身功能。同時，數(shù)字化轉(zhuǎn)型通常具備極為嚴(yán)密厚實的工業(yè)壁壘，若想切實實現(xiàn)商業(yè)整合則需將諸多跨行業(yè)與領(lǐng)域的知識摻雜其中，并且大部分企業(yè)在實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中，往往會對工業(yè)自身屬性有所忽略，導(dǎo)致數(shù)字化轉(zhuǎn)型的集成與應(yīng)用不斷增加難度。針對這一情況，只有通過與相關(guān)工作人員相聯(lián)系，確認生產(chǎn)設(shè)備以及制造地點，同時在實際所需引導(dǎo)之下才能使相關(guān)業(yè)務(wù)活動得到更為有效的支持，故而，數(shù)字化轉(zhuǎn)型在制造企業(yè)發(fā)展過程當(dāng)中至關(guān)重要。其次，是集成陷阱的突破，制造行業(yè)企業(yè)自身在進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中，并不能夠一蹴而就，其需要一個積累的過程，并通過不同階段才能夠徹底完成轉(zhuǎn)型，而數(shù)字集成技術(shù)的合理應(yīng)用正是其在這過程當(dāng)中的關(guān)鍵所在。然而，在實際當(dāng)中，大部分制造業(yè)公司很難擺脫集成陷阱，使企業(yè)無法在數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一過程當(dāng)中前進，而站在客觀角度上來講，無法同步的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)協(xié)議成為了系統(tǒng)集成的制約所在，且大部分公司因自身不具備較強基礎(chǔ)，整合這兩個行業(yè)的基礎(chǔ)工作仍需承擔(dān)大量債務(wù)。同時，數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備所使用標(biāo)準(zhǔn)大不相同，導(dǎo)致設(shè)備與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)障礙，最終出現(xiàn)了許多數(shù)據(jù)孤島，使垂直分割這一現(xiàn)象頻繁發(fā)生，從而對企業(yè)實施集成應(yīng)用程序造成極大影響。而站在主觀這一角度上來講，公司的信息服務(wù)和銷售部門很難整合。中國制造業(yè)公司的計算機化部門和特定生產(chǎn)部門之間彼此獨立，并且不了解各自領(lǐng)域基本知識，因此建立內(nèi)部知識、技術(shù)、數(shù)據(jù)服務(wù)共享系統(tǒng)和機制具備一定難度。因此，企業(yè)在建立通用平臺時必須獲得有利支持。

（二）構(gòu)造制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)系統(tǒng)。站在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架角度來看，制造企業(yè)若想切實實現(xiàn)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型，便需將三個主要整合放置于首要位置：一是內(nèi)部整合的實現(xiàn)，內(nèi)部整合泛指將企業(yè)自身技術(shù)、管理、生產(chǎn)三個方面的整合工作，通過對企業(yè)當(dāng)中所有資源進行優(yōu)化，將其配置與企業(yè)生產(chǎn)過程中影響效率與各類不確定因素當(dāng)中。二是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的整合。有必要實現(xiàn)研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、運營、維護等方面的完全集成，并消除長期存在的例如時滯等固有錯誤與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)之間所存有單向性和不對稱性等缺陷，從而幫助產(chǎn)業(yè)激發(fā)制造價值的生命力。三是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)一體化。在深化數(shù)據(jù)元素潛力基礎(chǔ)上，構(gòu)建完整過程數(shù)據(jù)鏈與完善的產(chǎn)業(yè)鏈存活周期，從而使各個產(chǎn)業(yè)鏈之間協(xié)調(diào)整合加以實現(xiàn)，同時對產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)加以充分激發(fā)，進一步使制造行業(yè)換發(fā)創(chuàng)新活力。因此，對于制造資源，制造行業(yè)企業(yè)須加以積極引導(dǎo)，并進一步對資源管理與收集共享實施快速研發(fā)、設(shè)計、制造，并創(chuàng)建一個涵蓋整個生命周期和整個產(chǎn)業(yè)鏈的新造生態(tài)系統(tǒng)，從而促進制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入。

（三）提升制造業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力。作為媒介，數(shù)字能力現(xiàn)階段在制造企業(yè)數(shù)字化專項過程當(dāng)中，需改善其自身傳統(tǒng)方式，使自身順利過渡到新型的開放式授權(quán)方式當(dāng)中，同時提升自身智能化決策能力、數(shù)據(jù)驅(qū)動能力、用戶參與等方面。第一，將企業(yè)自身導(dǎo)向這一能力作為首要出發(fā)點，提升其對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的認識，鞏固數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)和條件，制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，培養(yǎng)和推廣新模式以及新格式，例如智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)作、個性化服務(wù)，并加快生產(chǎn)方法、組織形式、業(yè)務(wù)范式的創(chuàng)新，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能多層推廣。第二，建設(shè)數(shù)字化人才的能力。長期以來，中國制造公司一直對培訓(xùn)專業(yè)人才有所忽略，這導(dǎo)致了整合到數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的人才短缺。在這一點上，制造業(yè)公司需要集中精力培訓(xùn)那些了解制造技術(shù)、業(yè)務(wù)、流程以及能夠掌握和應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的人員，以增強人力資本數(shù)字化轉(zhuǎn)型支持。第三，提高外部支持能力。在這一過程當(dāng)中，卻出現(xiàn)了一系列新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型功能，例如產(chǎn)業(yè)整合、組織平臺、標(biāo)準(zhǔn)化。因此，需要為解決方案提供有力支持、平臺組織、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立能力，而在這其中，尤為重要的是需要促進工業(yè)企業(yè)之間互連協(xié)議、接口和標(biāo)準(zhǔn)的形成，以改善制造企業(yè)中多個級別的工業(yè)場所互連性和互操作性，并為其打下堅實基礎(chǔ)，以提高轉(zhuǎn)型整合能力。

（四）推動制造業(yè)物理世界與虛擬數(shù)字世界無縫銜接。在工業(yè)2.0與3.0時代，整個工業(yè)系統(tǒng)處于一種分散、獨立狀態(tài)。盡管自動化設(shè)備已開始進入工業(yè)生產(chǎn)，但設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與操作員之間、車間與車間之間、制造商與供應(yīng)商之間、一線工人與研發(fā)人員之間、企業(yè)與用戶之間、企業(yè)與企業(yè)之間、生產(chǎn)與營銷部門之間、管理與決策之間、企業(yè)與監(jiān)管機構(gòu)之間尚存有相當(dāng)程度的數(shù)字障礙與信息不對稱，以及影響生產(chǎn)、運營效率及決策效率的因素。隨著現(xiàn)代數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面滲透，特別是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、CPU芯片、數(shù)字平臺、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、M2M設(shè)備、云設(shè)備和M2C平臺、數(shù)據(jù)傳輸、云服務(wù)等數(shù)字技術(shù)將以往分布、封閉、獨立的自動化CNC設(shè)備相連接，形成一個完美連接的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，最大限度地利用現(xiàn)有過程設(shè)備的潛力，避免設(shè)備或操作人員等原因?qū)е碌男实拖?，從而顯著提高工廠的生產(chǎn)效率。最后，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)流程應(yīng)擴展到內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)、驗證、測試、供應(yīng)支持、生產(chǎn)設(shè)置、物流供應(yīng)、營銷管理、售后服務(wù)、品牌運作、金融服務(wù)等諸多方面當(dāng)中，并及時拓展外部業(yè)務(wù)。在經(jīng)濟與社會環(huán)境當(dāng)中，諸如能源系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)以及其他軟件和硬件環(huán)境中，應(yīng)通過完整的流程與數(shù)字化生產(chǎn)要素二者之間的結(jié)合，促進其形成相互作用，實現(xiàn)相互依存和動態(tài)平衡的廣闊生態(tài)系統(tǒng)。

（五）保障數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)安全性與競爭性。無論是公共數(shù)據(jù)庫方面還是公共云服務(wù)方面，都無法回避安全和競爭這一主題。首先，國家必須保證公共數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和公共云系統(tǒng)的安全。目的是按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)范執(zhí)行加密處理和防火墻保護，以防止黑客惡意破壞、修改和披露完整性，從而為數(shù)據(jù)的真實性和完整性提供有力保障。其次，制造業(yè)企業(yè)需要保護公共數(shù)據(jù)庫和公共云服務(wù)的公共屬性，并防止公共數(shù)據(jù)成為少數(shù)公司尋求私利和壟斷市場的工具。因此，提供公共數(shù)據(jù)庫服務(wù)和公共云服務(wù)的機構(gòu)必須充分披露信息并接受社會監(jiān)督。最后，對于由少數(shù)公司運營并從私有云轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛐袠I(yè)的數(shù)據(jù)庫，操作系統(tǒng)和云服務(wù)平臺的公司，政府需要制定相應(yīng)的監(jiān)管措施來拉動利用形勢并適應(yīng)形勢。工業(yè)化和規(guī)模化的作用還必須最大限度地保護中小企業(yè)和用戶的合法權(quán)益，并防止數(shù)據(jù)壟斷和云服務(wù)市場壟斷。

四、結(jié)語

綜合上文所述，在工業(yè)化的中后期，中國掀起了一波數(shù)字化浪潮。在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，未來工業(yè)化將與數(shù)字化相融合，促進制造業(yè)和制造業(yè)企業(yè)發(fā)展。同時，還應(yīng)響應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新需求，探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新路徑，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造新的能力，并踏上制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新征程，這將為制造商打開新的更廣闊的發(fā)展空間，使制造業(yè)能夠在數(shù)字經(jīng)濟時代游刃有余，進一步將其自身功能充分發(fā)揮。

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