裝備制造業(yè)智能化升級與數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑研究
裝備制造業(yè)為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，需要產(chǎn)品與運營兩手抓。一方面通過研發(fā)的資源投入和產(chǎn)品的服務(wù)化拓展實現(xiàn)產(chǎn)品本身的迭代升級；另一方面，需要借力數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和物聯(lián)化等技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)字化運營能力和產(chǎn)業(yè)協(xié)同運營能力的階段性提升。
綜述
作為機械工業(yè)的核心部分，裝備制造業(yè)是先進生產(chǎn)力的代表和競爭力的關(guān)鍵，其發(fā)展程度已成為體現(xiàn)國家綜合國力的重要因素。
根據(jù)《中國制造2025》的“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)：到2020年，基本實現(xiàn)工業(yè)化，制造業(yè)大國地位進一步鞏固，制造業(yè)信息化水平大幅提升。掌握一批重點領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)，優(yōu)勢領(lǐng)域競爭力進一步增強，產(chǎn)品質(zhì)量有較大提高。制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得明顯進展。
基于這一戰(zhàn)略目標(biāo)，裝備制造業(yè)為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，需要產(chǎn)品與運營兩手抓。一方面通過研發(fā)的資源投入和產(chǎn)品的服務(wù)化拓展實現(xiàn)產(chǎn)品本身的迭代升級；另一方面，需要借力數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和物聯(lián)化等技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)字化運營能力和產(chǎn)業(yè)協(xié)同運營能力的階段性提升。
智能化產(chǎn)品升級
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研發(fā)先行
現(xiàn)狀：
作為集資金、技術(shù)和勞動為一體的密集型產(chǎn)業(yè)，裝備制造業(yè)在研發(fā)領(lǐng)域普遍具有專業(yè)性強、技術(shù)含量高的特點。從全球來看，裝備制造業(yè)相關(guān)的創(chuàng)新技術(shù)研究活動較為頻繁；并且，隨著大量新技術(shù)、新工藝的滲入應(yīng)用，裝備制造業(yè)對研發(fā)的要求將不斷被強化。
借助人口紅利帶來的低勞動成本，我國裝備制造業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模和速度上一度處于全球先進水平。但目前來看，我國的裝備制造水平仍舊處于“大”而不“強”的階段，低成本的比較優(yōu)勢也正在逐漸消失，發(fā)達國家和新興經(jīng)濟體正紛紛搶占制造業(yè)發(fā)展先機。究其根本，我國裝備制造業(yè)在部分關(guān)鍵領(lǐng)域和關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)上受制于人的現(xiàn)象較為普遍（表一），依靠設(shè)備進口和技術(shù)引進的發(fā)展模式勢必會受到國際貿(mào)易環(huán)境的牽絆。因此，提高關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)水平和創(chuàng)新能力是我國裝備制造業(yè)形成國際競爭優(yōu)勢的必要要求。
表一：幾大重點裝備制造細分行業(yè)發(fā)展趨勢
措施：
根據(jù)2019年10月工信部等十三個部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于印發(fā)制造業(yè)設(shè)計能力提升專項行為計劃（2019-2022）的通知》，“強化高端裝備制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)計”被作為重點設(shè)計突破工程的首要任務(wù)（表二）。
表二：《關(guān)于印發(fā)制造業(yè)設(shè)計能力提升專項行為計劃（2019-2022）的通知》中關(guān)于裝備制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)計
一方面，以市場機制為紐帶，推動“產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化發(fā)展，是堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、加強創(chuàng)新體系和創(chuàng)新能力建設(shè)的一項重要內(nèi)容。裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長，各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性強，利用“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的協(xié)同力量促進研發(fā)創(chuàng)新是必然選擇。在“產(chǎn)”的環(huán)節(jié)，企業(yè)應(yīng)主動擔(dān)起主要行動者和執(zhí)行者的角色；在“學(xué)”和“研”的環(huán)節(jié)，創(chuàng)新人才和研發(fā)能力的培養(yǎng)是重要推動力，推動從源頭上補足裝備制造業(yè)人才短板；在“用”的環(huán)節(jié)，通過有效的市場反饋、體驗參與和局部微創(chuàng)等方式，拉動創(chuàng)新系統(tǒng)的前進。
另一方面，裝備制造業(yè)應(yīng)借力數(shù)字孿生、3D打印等技術(shù)，實現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計、建模仿真、樣機制造和設(shè)計反饋等階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過實現(xiàn)產(chǎn)品全三維數(shù)字化設(shè)計，建立產(chǎn)品工藝布局、加工流程、裝備和實驗等環(huán)節(jié)的虛擬仿真；通過五維仿真技術(shù)，補足傳統(tǒng)三維模型無法承載的作業(yè)環(huán)境的信息和時間維度信息，實現(xiàn)不同時間不同地理環(huán)境與產(chǎn)品的耦合動態(tài)。
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服務(wù)共贏
現(xiàn)狀：
消費升級的大背景下，中國社會的經(jīng)濟形態(tài)正在經(jīng)歷從“工業(yè)經(jīng)濟”到“服務(wù)經(jīng)濟”的轉(zhuǎn)型更迭。作為制造業(yè)與服務(wù)業(yè)深度融合的重點發(fā)展領(lǐng)域，裝備制造業(yè)不斷在探索“服務(wù)化”的發(fā)展路徑模式。但由于其所涉及到的設(shè)備復(fù)雜度和多元性，裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)服務(wù)化的進程相對于其他產(chǎn)業(yè)較慢，行業(yè)內(nèi)廠商更多的僅是將服務(wù)作為后市場層面“附加價值”的載體，還未實現(xiàn)“產(chǎn)品服務(wù)化”，甚至“活產(chǎn)品”的產(chǎn)業(yè)模式。
對于傳統(tǒng)的大型復(fù)雜裝備制造領(lǐng)域，例如軌道交通、航天航空以及船舶海工等，核心設(shè)備的檢維修都已逐步產(chǎn)業(yè)化，形成完整的后市場服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈，但這樣的服務(wù)更多是以針對特定產(chǎn)品的故障維修工作和定期的預(yù)防性維護工作為主，從而導(dǎo)致成本虛高、服務(wù)不及時性等多種問題的出現(xiàn)，整體后市場的服務(wù)質(zhì)量和收益情況并不樂觀。
從市場需求來看，“成果性經(jīng)濟”盛行的時代即將來臨，實體產(chǎn)品越來越無法滿足客戶的需求，除了單純的硬件產(chǎn)品，對產(chǎn)品相關(guān)的信息和數(shù)字化服務(wù)已經(jīng)逐步從后市場步入前端需求；從產(chǎn)品的生命周期來看，裝備制造業(yè)產(chǎn)品由于其產(chǎn)品復(fù)雜度，在其工藝設(shè)計、加工制造過程、部件裝配過程、維護維修過程到再制造過程都需要產(chǎn)品制造商提供大量支持。因此，提供“成果”而非單純產(chǎn)品是裝備制造業(yè)“產(chǎn)品及服務(wù)”這一轉(zhuǎn)型路徑的重中之重。
措施：
隨著以傳感、識別、通信以及物聯(lián)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能裝備制造業(yè)的大力發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集逐漸成為可能。智能產(chǎn)品與平臺服務(wù)的連接，將實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為核心的泛力生態(tài)系統(tǒng)。在“成果經(jīng)濟”的推動下，數(shù)據(jù)和基于數(shù)據(jù)的洞察與決策將成為工業(yè)的價值驅(qū)動力，而作為企業(yè)能融入這一生態(tài)系統(tǒng)，將是立足數(shù)字化市場的根本。
例如，在產(chǎn)品使用過程中，裝備制造廠商可利用產(chǎn)品回傳的數(shù)據(jù)，有針對性地實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息、環(huán)境信息等各種數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，再通過機器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析的推演，建立數(shù)理模型，對設(shè)備的健康狀況做出評估，并對可預(yù)測性故障發(fā)生頻次、程度等進行提前預(yù)測分析。
這些分析數(shù)據(jù)一方面可以提高內(nèi)部運營的效率，增強市場響應(yīng)能力，在指導(dǎo)產(chǎn)品備件的及時采購和產(chǎn)品可靠性的優(yōu)化升級等方面均能產(chǎn)生決策性影響。
另一方面，也是更重要的，數(shù)字化價值鏈的形成需要各環(huán)節(jié)企業(yè)共同參與與決策制定，快速實現(xiàn)外部變化的根本是在專注自身核心競爭力的同時，開展并引導(dǎo)彼此的合作，而物聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)則是促成合作的橋梁。設(shè)備數(shù)據(jù)的積累將逐步加速產(chǎn)品數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化進程，利用設(shè)備監(jiān)測與機器學(xué)習(xí)帶來的大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，制造廠商可研制出設(shè)備全生命周期管理等服務(wù)方案，實現(xiàn)從設(shè)備產(chǎn)品提供商到 “活產(chǎn)品”提供商的轉(zhuǎn)型升級，成為可為客戶提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析等配套服務(wù)的合作伙伴。
數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型
現(xiàn)狀：
高新技術(shù)的突破，促進裝備制造業(yè)發(fā)展提速。傳統(tǒng)裝備制造業(yè)的數(shù)字化改造是重中之重，這決定著中國制造業(yè)的整體價值。
大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為裝備制造業(yè)注入新的生產(chǎn)源動力。一方面，大到全球性互聯(lián)網(wǎng)巨頭、咨詢公司，小到科技類創(chuàng)業(yè)公司，都在不斷探索“大數(shù)據(jù)+”等相關(guān)新興技術(shù)在制造行業(yè)中的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案；另一方面，工業(yè)巨頭也立足于深耕多年的產(chǎn)業(yè)鏈，擁抱新技術(shù)為生產(chǎn)運營帶來的紅利。在此格局下，“新制造”已經(jīng)成為不可阻擋的未來。
相較于數(shù)字化發(fā)展如火如荼的零售業(yè)，裝備制造業(yè)在數(shù)據(jù)管理和分析能力上一直存在短板。因運營資本較重、運營流程復(fù)雜等原因，行業(yè)內(nèi)企業(yè)信息系統(tǒng)眾多，系統(tǒng)管理相互獨立，數(shù)據(jù)存儲分散。因此，在運營的數(shù)字化發(fā)展上，裝備制造業(yè)仍然沉浸在將數(shù)據(jù)作為管理輔助工具的階段。
措施：
借鑒其他行業(yè)的先進管理模式，我們認為企業(yè)數(shù)據(jù)運營往往需要經(jīng)歷三大階段（表三）。而作為數(shù)據(jù)化程度相對較弱的裝備制造業(yè)，需要通過前、中、后端的變革逐步實現(xiàn)階段性突破。
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后端：全量化大數(shù)據(jù)挖掘
所謂全量化大數(shù)據(jù)，則是相較于傳統(tǒng)的局部性小數(shù)據(jù)，綜合了圖像、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，綜合了企業(yè)內(nèi)外部不同來源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合總稱。上一個十年，隨著ERP、CRM等企業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用的興起，裝備制造業(yè)的信息化水平大幅度提升，“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化”的工作已逐步完善。雖然業(yè)務(wù)人員對數(shù)據(jù)有了一定的認識，但這種認識大多數(shù)僅停留在對業(yè)務(wù)系統(tǒng)中簡單結(jié)構(gòu)化的理解上。因此，從兩個方向上拓展多元化大數(shù)據(jù)是企業(yè)數(shù)字化決策實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
一方面，通過網(wǎng)頁和社交媒體等相關(guān)平臺中的數(shù)據(jù)獲取，可以幫助裝備制造企業(yè)打破2B局限，直面最終用戶。數(shù)字時代下，企業(yè)講求“以人為本”，客戶作為有溫度的個體，需求應(yīng)當(dāng)?shù)玫讲煊X并給予充分響應(yīng)；裝備生產(chǎn)也一樣，最終落地的體驗還是在人身上。但相較于2C行業(yè)，裝備制造業(yè)很難直接獲取到較為明確的2C端市場用戶意愿。在全量化大數(shù)據(jù)的思路下，越過2B的屏障，直接通過人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)理解群體思想，能更好地幫助裝備制造企業(yè)跳出2B的局限。
另一方面，裝備制造業(yè)涉及較多傳感技術(shù)與物聯(lián)設(shè)備，高效利用機器生成的數(shù)據(jù)，可以大大提升裝備制造業(yè)生產(chǎn)能力。智能化時代下，多種設(shè)備前端的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)已逐步自動化，加上物聯(lián)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，龐大而豐富的數(shù)據(jù)源有待被開采。行業(yè)特點決定了行業(yè)優(yōu)勢，通過采集設(shè)備的第一手數(shù)據(jù)搶占先機，將是裝備制造業(yè)智能化路徑的重要里程碑。
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中端：戰(zhàn)略性數(shù)據(jù)中臺
從數(shù)據(jù)處理層來看，以BW/BO系統(tǒng)為主的企業(yè)數(shù)據(jù)分析工具已在各行業(yè)被廣泛使用；但就實現(xiàn)情況而言，在裝備制造業(yè)，大部分的BW/BO應(yīng)用僅能基于以ERP為主的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供事后分析報表，這些報表大多強調(diào)業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范性。但由于市場需求多樣化和生產(chǎn)模式多元化的快速發(fā)展，這類標(biāo)準(zhǔn)報表已無法滿足企業(yè)發(fā)展所需的數(shù)據(jù)支持。在裝備制造業(yè)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)各自獨立、數(shù)據(jù)服務(wù)效率不高以及業(yè)務(wù)訴求不匹配等問題成為常態(tài)。
隨著數(shù)字產(chǎn)業(yè)化逐步從C端走向B端市場，以Hadoop、Spark等分布式技術(shù)和組件為核心的“計算&存儲混搭”的數(shù)據(jù)處理架構(gòu)為主體的數(shù)據(jù)中臺戰(zhàn)略，將在制造業(yè)興起并日漸成熟。數(shù)據(jù)中臺的出現(xiàn)使得企業(yè)對于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的預(yù)測性分析、實時性分析和主動性分析成為可能。
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前端：場景化數(shù)據(jù)決策
在數(shù)據(jù)的前端展現(xiàn)層面，傳統(tǒng)的單一報表或簡單圖表輸出模式已無法滿足目前企業(yè)的業(yè)務(wù)決策。
在硬件與軟件的優(yōu)化升級中，多樣化的數(shù)據(jù)展示應(yīng)用已逐步形成，管理駕駛艙、即席分析、生產(chǎn)看板、自助報告、數(shù)據(jù)大屏、預(yù)警通知等，企業(yè)可以根據(jù)不同的使用場景，例如高管辦公室、會議室、生產(chǎn)車間等，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)展示方式。除了展示方式的場景化，數(shù)據(jù)決策過程的場景化更重要，不再是傳統(tǒng)的基于單向流程的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)展示，而是雙向的使用和反饋，并通過閉環(huán)的場景化過程形成新一輪的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化，從而實現(xiàn)不斷優(yōu)化的智能模式。
對于零售業(yè)和服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)，往往更注重滿足“千人千面”的用戶個性化需求；但對裝備制造業(yè)來說，需要清晰地認識到，場景化數(shù)據(jù)決策的建立不僅僅取決于技術(shù)的發(fā)展，更重要的是需要對業(yè)務(wù)場景的明確把握。一方面，決策者應(yīng)該明確將數(shù)據(jù)決策的過程嵌入運營環(huán)節(jié)，深入現(xiàn)場，而非閉門造車；另一方面，也需要在必要的時候借助業(yè)務(wù)專家對發(fā)展趨勢和業(yè)務(wù)重點給予專業(yè)的建議，從而真正實現(xiàn)從“數(shù)據(jù)輔助業(yè)務(wù)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)”的轉(zhuǎn)變。
表三：企業(yè)數(shù)據(jù)運營的三大階段
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