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1、制造业企业实施数字化转型的背景
中国工程院院长周济在2017世界智能制造大会上提到：数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造，是企业实施智能制造三个基本范式，三个范式次第展开、迭代升级。数字化不仅是企业发展必然经历的一个阶段，也是企业实施智能制造的重要基础。对于制造型企业来说，实现对采购、研发、生产、质量、仓储、商业交易等业务过程的有效管理必然伴随着大量的数据采集及分析管理，传统上受限于技术发展及业务流程管理水平，这些数据多以手工记录、单机工控系统记录及功能单一的信息化系统记录，随着企业的不断发展，新技术和新方法的应用帮助企业逐步将一些手工记录报表向电子化转移，低级的单机自动化升级为高级的集成联网自动化，信息化管理系统也会扩展出更多的模块覆盖更多的节点，企业的数据量和业务流程的复杂性成倍增加，而且在这些业务过程中，数字化的深度和广度还会随着IT技术的进步不断发展，这些都为制造型企业数字化发展带来挑战。
2.1数字化转型的路径概述
数字化将物料、设备、人员、工艺标准及仓属生产设施等各种生产资源形成一个一个的数据节点，通过物联网技术实现贯穿围绕产品和各种生产要素的横向、纵向的链接和端对端的数字化集成。在此基础上，数字化助推制造型企业创新与转型升级吕黎(中策橡胶集团有限公司，浙江杭州310018)摘要：本文从制造型企业数字化转型背景出发，通过比较国内发展较为成熟的徐工Xrea工业互联网、海尔COSMOPlat平台以及轮胎行业应用数字化提升效率的典型案例，来说明数字化如何帮助制造型企业实现创新与转型升级。最后以企业为例，解析制造业通过在数字化的基础上在制造端应用人工智能技术提质增效、在销售端应用物联网技术将产品数据向用户延伸，打造服务型制造新模式，助推企业的创新与转型升级。制造业数字化的进一步发展有以下3个创新路径。（1）通过数字化技术将制造过程的人、机、料、法、环、测等各种生产要素的数据提取出来，应用人工智能技术对生产要素的输入和产品输出进行优化，提升生产效率，降低制造成本。（2）通过数字化提升流程衔接效率，在制造端通过数字化技术将物料、设备、工装、生产实时状态及交付订单信息接入网络，采用大数据技术进行动态优化，降低人工干预，将大大提高生产流程的衔接效率。在研发端通过应用PLM、CAD/CAE等信息化技术及手段实现产品研发过程数字化，产品开发、测试、仿真、数学建模这些以往需要大量转换及重复确认的工作都将通过数字化手段大幅提高效率。以制造端和研发端的数字化为基础，结合市场端的数字化信息，大幅企业的内部供应链效率，将为企业发展带来新的驱动点。（3）制造业数字化以及大数据的收集、分析和应用，可将产品数据进一步延伸到客户端，催生服务型制造，将为企业运营和管理提供新的发展路径。
2.2国内制造企业数字化创新发展路径
（1）徐工集团：建设徐工Xrea工业互联网平台，聚焦业务应用场景，为客户创造价值。Xrea工业互联网平台遵循“数据+模型=服务”模式，构建基于微服务架构的数字模型，把工业技术原理、行业知识、模型工具软件化、模块化，封装成微服务和工业应用。满足制造业多样化、个性化场景的需求，助推传统制造向智能制造转型升级[1]。（2）海尔集团：建设COSMOPlat将企业从以产品为中心转移到以用户为中心，把用户需求、用户体验作为推动自身迭代升级的主要驱动力。海尔通过建设COSMOPlat平台助力企业实现“三联”和“三化”。其中“三联”是指：联全要素（用户需求和工厂设备以及所有环节的人互联）、联网器（用户的需求通过“网器（产品）”和工厂要素相连）、联全流程（用户和全环节的互联），“三化”即柔性化、智能化、数字化。“三联”对应高精度，“三化”对应高效率[2]。COSMOPlat通过在交互、定制、研发、采购、制造、物流、服务全流程节点的业务模式变革，输出七类可社会化复制的应用模块，帮助企业实现产品生产高精度下的高效率。另一方面，COSMOPlat可为企业智能制造转型升级提供软硬一体的大规模定制整体解决方案和增值服务[3]。
2.3国内轮胎行业数字化创新实践路径
轮胎行业一般采用典型的流程制造模式，生产技术成熟，过程控制广泛采用比较成熟的自动化控制技术，同时在企业部署ERP、MES、WMS等信息化管理系统。在企业数字化方面也普遍形成一定的规模，具备企业数字化进一步发展的基础。（1）万力轮胎：通过深度应用MES，企业数字化围绕工序标准化和过程精准化万力轮胎通过学习汽车制造的全线流水线管理观念，应用工业自动化和信息化手段制定每个工艺用时标准。通过向制药业学习制造过程的精密管理方法，企业通过MES系统，将所有的设备、机器人以及工艺流程全线打通，实现了全领域智能化、全流程自动化、全方位绿色化，成为“快、好、省”的智慧型工厂[4]。（2）三角轮胎：两化融合提升流程效率三角轮胎在生产设备上进行持续升级，实现生产工序的高度自动化，结合MES系统的应用，通过设备互联、RFID识别、传感器、工艺数据采集等，以数据驱动决策。其中生产计划端，用MES反馈实绩结合APS滚动排产，降低在制品占用。在工艺控制层，采集工艺参数结合SPC分析控制，不断提高品质。以生产端的数字化应用为基础向供应链端延伸。在横向上，SRM+ERP+CRM一体化集成，优化供应链成本，提高供应链效率。在纵向上，应用产品全生命周期管理PLM，实现市场需求、研发设计(EBOM)、生产制造(MBOM)的全面管理。最后通过市场、研发、生产过程数据持续积累，基于轮胎的“大数据”进行品质提升。在横向与纵向集成的基础上，通过电子商务系统+PLM+MES实现“端到端”集成[5]。（3）森麒麟轮胎：构造出以自动化、信息化、智能化、个性化为特点的智慧工厂研发森麒麟智能管理系统，系统包含从密炼到硫化的全自动化制造系统、综合管理与过程监测管理系统（MES）、成品胎分拣检验与入库自动化系统、轮胎成品仓储智能化系统（WMS）、产品全生命周期管理系统（PLM）、企业资源计划系统（ERP）等，通过Anymes轮胎APP实现系统全过程的瞬时、实时监管，大幅度提高产品生产效率和质量[6]。
3、数字化助推企业创新与转型升级典型案例分析
我国制造业企业大规模发展始于改革开放后，经过近40年的发展，如今多数企业都具备了一定的数字化基础，企业的数字化按照布局特点可以分为4个阶段。
3.1工业自动化技术应用阶段
80年代以来，企业以电气自动化技术应用为基础，采用电磁阀、继电器、简单的PLC、DCS系统等控制装置，用以提高生产设备单机的生产效率，降低劳动强度。在此期间，有些企业还在热工管路控制、能源储存及调度等工序集中分布且有一定复杂程度的过程导入DCS（集散控制系统），企业逐步进入工业自动化控制的初级阶段。
3.2制造过程的流程再造阶段
进入90年代，随着国内市场的打开，北美、西欧、日本等发达国家在工业自动化上的先进技术逐渐传播到国内，变频电机、伺服驱动系统及PLC的规模化应用帮助企业实现一定程度的集成控制。在物流环节，企业采用信息管理系统、自动化物料存储、分拣和搬运设备等，使货物在流转过程中按需存取与分拣成为可能。在生产环节，自动化物流系统与生产线对接，根据生产需要在特定的时间将特定的原料和半成品物料自动输出到生产线，使制品的供给数量和生产所需的数量达到一个最佳值。
3.3工业化和信息化两化融合阶段
工业化发展的同时，计算机的应用也帮助企业提高了业务流程管理效率，国内制造业自80年代中期以来，开始在化工行业的配方计算、员工工资管理等数据量大且准确性要求高的地方应用计算机，随着计算机技术的进一步发展，陆续在财务电算化和档案数字化等个别领域采用计算机来提升个体的工作效率。进入21世纪以来，随着IT技术的进一步发展，企业围绕产品研发、企业资源管理、制造过程管理、人员管理、企业管理等过程，全面探索和应用信息化新技术、新方法来改造企业运营管理方式。ERP系统、OA系统、PLM系统、MES系统、产品条码系统、仓储管理WMS系统开始在企业全面应用，这些信息化系统应用统一的编码标准通过不同的接口和中间数据库，借助于跨平台、跨地区的网络通信能力以及与之匹配的统计分析、权限管理帮助企业实现了生产管理、采购仓储、质量管理、营销管理、财务管理的集成，企业在业务管理上基本实现了数字化。
3.4企业数字化建设全面拓展阶段
2010年以来，工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种IT行业的新技术融合进来，企业数字化建设进入全面拓展阶段，数字不再局限于制造现场的工业控制网络或者业务流程当中，而是借助于MES、ERP、PLM等软件平台的数据接口和数据管理能力，将工业自动化控制系统端、智能检测端、手持扫码端、RFID接收端甚至手机APP端等大量与公司业务管理直接或者间接相关的数据全部整合到平台中，极大的提升了企业数字化水平。（1）产品研发数字化从轮胎研发过程数字化所覆盖的配方数据、结构设计图纸数据、花纹结构数据、CAE/CAD仿真数据等入手，部署以PLM为平台，CAD、CAE、数字样胎、技术文件管理、CAPP、工艺模拟仿真等模块应用为基础，前端链接ERP，后端链接MES的数字化设计平台，提升产品研发效率。（2）制造过程数字化生产过程以订单为核心，产品模块化和生产精益化为基础，以MES为平台，集成信息通讯技术、数字控制技术、自动化装备技术，实现了企业互联化、组织单元化、加工自动化、生产柔性化、制造智能化。（3）内部供应链数字化在轮胎上应用条码或RFID电子标签作为轮胎流转的数据载体，写入轮胎生产数据、销售数据、使用数据、翻新数据等，且随时可以通过终端采集读取相应数据，再结合相应的管理软件，即可实现对轮胎全生命周期数据的记录及追溯，其主要包含电子标签、植入方法、手持终端等。
4、数字化为企业的技术进步提供新的契机
数字化为企业应用人工智能技术和产业链延伸提供给了可能，人工智能技术的应用改变了制造业对数据的传统认知，使企业真正做到以数据作驱动，实现制造业数字化、智能化升级。
（1）将人工智能技术应用于产品制造过程
以过程数字化为基础，应用工业大数据与云计算、物联网、移动互联网等技术的融合应用使得海量的数据能够实时的采集、监控和感知，生产环节之间的联系和互动更为紧密，在其基础上应用语音识别、视觉识别、机器学习等人工智能技术，并将其全面渗透至产业链的各个环节，助力制造业在创新及转型升级上走出新的道路。以轮胎行业的炼胶工序为例，借助于传统的炼胶过程的数字化基础，将工序数据部署到云端，在云端应用人工智能技术分析影响混炼胶品质的影响因子，将传统橡胶制造产业转化升级为智慧云制造，提升混炼胶的合格率，同时降低密炼时间，从而降低炼胶成本。企业将混炼胶的质量指标数据向前延伸，与天然胶检测数据等多维原材料数据链贯通，从而为上游原材料供应链的评估也提供了大数据参考。将混炼胶的质量指标数据向后工序延伸，构造从炼胶—半制品—成型—硫化—质检—内部物流整个轮胎生产工艺流程基于人工智能技术的智能化生产线，优化过程工艺参数，实现轮胎制造过程的智能化管控。还可将人工智能技术覆盖到：安全管理、质量管理、环保、能源等生产辅助端，利用云平台的技术优势，结合人工智能技术为企业辅助生产设施设备及业务管理提供故障预警、自动反馈、动态优化等，提升企业运营效率。
（2）以数字化为基础实现产业链延伸
产品以及供应链的数字化不仅提升了供应链的运行效率，还通过数字化手段将产品端、销售端、服务端的数据贯通，形成一个闭环平台，帮助企业提升产业链的响应效率。另外还可以通过在产品端植入芯片等信息载体将产品的制造数据、销售数据、使用数据乃至报废过程的数据全面整合，为产品研发端、售后服务端、废品回收端等全生命周期过程提供数据支撑，帮助企业实现模式及效率创新。以轮胎行业为例，将企业的ERP系统数据、销售平台（天猫旗舰店、微信公众号、微信小程序）和线下轮胎销售服务门店相结合，运用连锁经营模式及移动互联网技术、大数据分析、智能车型配件匹配系统等技术手段，打通工厂—门店—消费者，实现资金流、物流、信息流的三流合一，帮助企业向汽车后服务市场延伸。全钢子午胎系列目前已经实现在轮胎上植入芯片来采集轮胎的制造数据、在车辆上使用状态数据，并借助于中转模块将数据传输到云服务平台，实现车辆行驶过程中对轮胎全程实时监督管理的目的，掌控轮胎全生命周期的各项数据指标，通过对数据的分析协助司机、车队对运输安全、运输成本、紧急事项处理提供科学管理手段，并引入轮胎保险产品，减轻因轮胎造成的交通事故成本。这些数据还能延伸到废旧轮胎回收及翻新二次利用等轮胎全生命周期过程，帮助轮胎企业发展服务型制造新模式。
参考文献：[1]本刊编辑部.徐工信息Xrea工业互联网平台[J].中国信息化，2018,No.292(08):42~43.[2]邓雅静.海尔智能制造:用“匠心”打造互联工厂[J].电器，2017(2):49~51.[3]海尔COSMOPlat:打造工业互联网中国样板[J].福建质量技术监督，2018(03):59.[4]黄丽萍.国内首家智能轮胎厂—万力轮胎合肥工厂投产[J].橡胶工业，2016(12):764~765.[5]单国玲，郭志杰，王善明.三角轮胎践行智能制造与智慧管理的工业4.0模式[J].中国橡胶，2016,32(22):20~23.[6]林奕龙.森麒麟轮胎智能制造的实践与发展[J].中国橡胶，2016,32(8):13~16.Digitalizationpromotestheinnovationandtransform
作者简介：吕黎（1979-），男，工程师，硕士研究生，主要从事橡胶行业智能制造的模式及技术研究。
