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中国“灯塔工厂”数量持续领先全球

摘要:智能工厂通过构建智能化生产系统和网络化分布生产设施以实现生产过程智能化,已成为智能制造实施的重要载体。2…

摘要:

智能工厂通过构建智能化生产系统和网络化分布生产设施以实现生产过程智能化,已成为智能制造实施的重要载体。2020年,全球工业企业继续推进智能工厂建设,数字孪生、工业大数据、工业机器人及工业物联网等工业4

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智能工厂通过构建智能化生产系统和网络化分布生产设施以实现生产过程智能化,已成为智能制造实施的重要载体。2020年,全球工业企业继续推进智能工厂建设,数字孪生、工业大数据、工业机器人及工业物联网等工业4.0技术在智能工厂建设中的应用不断增多;软件供应商持续扩展智能制造系统平台的功能,助力制造业智能化水平提升;全球“灯塔工厂”持续增多,中国“灯塔工厂”数量领跑全球。2020年1月,世界经济论坛公布新增18家“灯塔工厂”,其中中国有10家。中国在全球“灯塔工厂”中数量领先,但中国制造企业的智能工厂建设还存在行业分化差距大、系统性规划不足、核心技术对外依赖大等诸多问题。
中国“灯塔工厂”数量持续领先全球究竟是怎么一回事,跟随小编一起看看吧。

热点快评|“灯塔工厂”助力制造业数字化转型

2018年,为了遴选“数字化制造”和“全球化 4.0”的示范者,世界经济论坛和麦肯锡咨询公司发起评选“灯塔工厂”(Lighthouse Network)项目,评判标准包括是否拥有第四次工业革命的所有必备特征,具体包括自动化、工业物联网、数字化、大数据分析、第五代移动通信技术(5G)等技术。近日,世界经济论坛(WEF)公布了最新第八批“灯塔工厂”名单,全球共13家“数字化制造”和“全球化4.0”示范者入选,其中6家工厂来自中国。截至目前,全球共有来自22个行业的103家工厂入选,其中有37家位于中国,占比超过1/3,总数位居世界第一。主要关注点如下:

第一,我国制造业数字化转型迈入新阶段,助力“灯塔工厂”良好发展。近年来,我国制造业数字化进程不断加快。2020年我国工业互联网规模占全球总量15.1%,位列世界第二,仅次于美国,规模以上工业企业关键工序数控化率达到55.3%,数字化研发工具的普及率达到74.7%。制造业数字化加快转型为我国“灯塔工厂”的快速发展打下良好基础,中国“灯塔工厂”数量位列全球第一。当前,我国制造业数字化转型已经迈入新阶段。一方面,继续推进数字技术与制造业深度融合是制造业高质量发展的必由之路。作为世界上工业体系最为健全的国家之一,我国自2010年以来制造业增加值连续11年位居世界第一,但制造业整体生产效率和产品质量提升依然滞后于规模增长。随着数字产业蓬勃发展,以数据作为关键生产要素的数字技术将驱动制造业产品质量改进、生产效率提升、创新方式变革,提升产业链供应链韧性。另一方面,数字技术的持续创新加速制造业数字化转型。随着以5G、工业互联网为代表的新一代信息技术不断创新迭代,数字技术与制造业融合已经从最初单一技术、领域应用下的“人智”驱动,逐步演进为基于生产、研发、经营等各个环节海量数据进行采集、分析、治理、共享的“数智”驱动。未来,伴随制造业数字化转型持续推进,将为“灯塔工厂”发展提供更多机遇。

第二,“灯塔工厂”成为制造业数字化转型的重要抓手。首先,“灯塔工厂”是制造业数字化转型升级的重要一环。一方面,“灯塔工厂”利用数字技术提高生产效率、促进节能减排和优化经营管理。据世界经济论坛数据,66%的“灯塔工厂”通过减少消耗、资源浪费和碳排放提高了可持续性,82%的“灯塔工厂”提高了生产效率。另一方面,“灯塔工厂”助力工业互联网加速落地。工业互联网对制造业增加值具有较强的带动作用,据《中国工业互联网产业经济发展白皮书(2021年)》,2020年我国工业互联网产业增加值规模达到3.57万亿元,占GDP的比重为3.51%。依托工业互联网操作系统,“灯塔工厂”生产制造要素实现全连接,深度融合互联网、大数据和人工智能,生产潜能得到极大发挥,也推动工业互联网操作系统不断完善。其次,推动评价标准体系完善,树立第四次工业革命的“中国榜样”。2021年12月,工信部等八部门印发《“十四五”智能制造发展规划》,提出“到2025年建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂”的目标。借鉴当前“灯塔工厂”在自动化、数字化、智能化领域的成功实践,中国不断完善“灯塔工厂”等智能制造工厂评价标准和培育体系,制定标杆企业示范名单。通过已入选的“灯塔工厂”的示范作用,将有助于引领传统企业转型升级,“点亮”更多国内“灯塔工厂”,推进各类制造业企业数字化进程。最后,激发“灯塔工厂”引领作用,助力中小企业发展。当前,中小企业依然是我国经济中的重要主体。“灯塔工厂”作为制造业企业的先进示范,有望充分释放引领作用,以整体解决方案等方式逐步开放数字应用、智能生产技术,带动中小企业数字化发展,从而推动产业链整体智能化水平提升。

第三,筑牢制造业数字化发展基础,加快布局“灯塔工厂”。当前,我国工业互联网发展面临工业控制系统、高端工业软件、工业网络、工业信息安全四个方面的“卡脖子”问题,同时制造业数字化过程中数据存储、保护和利用问题也日益凸显。因此,为保障“灯塔工厂”的稳步发展。一方面,巩固对数字基础设施的支持保障,加快部署物联网、工业互联网、人工智能、5G等新一代信息通信基础设施。21个省区市在今年政府工作报告中将工业互联网列入了今年的工作任务,进行积极部署。一季度以来,工业互联网标识解析体系国际根节点、国家工业互联网大数据中心等75个项目建成投入运行,全国“5G+工业互联网”在建项目总数达到了2400个,为制造业数字化转型奠定了坚实的基础。另一方面,各地结合产业优势推动区域“灯塔工厂”建设。此前《深圳政府工作报告》中提出:“推进先进制造业与工业互联网深度融合创新,推动制造业数字化转型发展,打造一批灯塔工厂,建设国家人工智能创新应用先导区和国家数字经济创新发展试验区”。当前,各地应当结合产业优势、区域发展,进一步加快相应区域各行业“灯塔工厂”建设,助力制造业数字化全面推进。(点评人:中国银行研究院 刘晨)

中国“灯塔工厂”数量全球第一,世界智能工程建设持续推进

智能工厂通过构建智能化生产系统和网络化分布生产设施以实现生产过程智能化,已成为智能制造实施的重要载体。2020年,全球工业企业继续推进智能工厂建设,数字孪生、工业大数据、工业机器人及工业物联网等工业4.0技术在智能工厂建设中的应用不断增多;软件供应商持续扩展智能制造系统平台的功能,助力制造业智能化水平提升;全球“灯塔工厂”持续增多,中国“灯塔工厂”数量领跑全球。

1.全球“灯塔工厂”持续增多,中国“灯塔工厂”数量领跑世界

2020年1月,世界经济论坛公布新增18家“灯塔工厂”,其中中国有10家。9月,论坛宣布再次增加10家“灯塔工厂”。截至2020年12月,全球“灯塔工厂”已扩展至54家(主要分布如图所示),其中中国16家,是拥有最多“灯塔工厂”的国家。“灯塔工厂”被视为第四次工业革命的领导者,由世界经济论坛及麦肯锡咨询公司从全球上千家制造企业中考察遴选而来。“灯塔工厂”是“数字化制造”和“全球化4.0”的示范者。对企业而言,入选“灯塔工厂”意味着在大规模采用新技术方面走在世界前沿,并在业务流程、管理系统、工业互联网、数据系统等方面都有着卓越而深入的创新,能形成快速反应市场需求、创新运营模式、绿色可持续发展的全新形态(见图)。

中国“灯塔工厂”数量持续领先全球插图

2.更多企业积极利用工业4.0技术,加速工厂车间智能化发展

2020年3月,美国福特汽车公司通过新的监控与分析技术,利用冲压过程产生的各类数据,对冲压生产线工艺过程进行实时优化和控制,推动冲压生产线智能化发展。福特公司利用监控技术实时监控生产过程中的信息,利用模式识别技术进行数据分析,可确定与零件成形性相关的各类参数,以此改进零件设计和工艺操作。

2020年7月,英国BAE系统公司公布了为研发制造新型战斗机“暴风”在建的智能工厂的情况。该工厂集成了数字孪生、智能工作站、3D打印及机器人等技术,应用于新型战斗机的研制与生产。其中,数字孪生技术用于“暴风”战斗机设计研发,还可为其全生命周期的各环节提供支持;激光熔融3D打印机StratasysF900用于生产样件、模具及战斗机零部件;智能工作站集成了增强现实、3D光学投影、机器视觉等数字化技术,可实现工业机器人与工人的安全无缝协同。该工厂通过集成先进制造技术、数字化技术,将大幅缩短战斗机研制生产周期,实现战斗机制造模式的变革。

2020年10月,西班牙航空航天公司Alestis采用以色列Plataine公司的工业物联网(IndustrialInternet of Things,IIoT)解决方案对其复合零件制造工厂进行制造优化。Plataine的工业物联网解决方案可使生产流程自动化并优化切削工艺,减少了人为错误,从而减少生产延期,提高生产效率。该方案还具备自动记录和报告功能,并可实现从原材料到最终产品的完全可追溯性。

3.智能制造平台能力显著提升,助力生产优化

2020年4月,西门子发布全新智能定位系统软件,用于扩展SimaticRTLS(实时定位系统)定位平台,充分体现了数字李生的应用特色。该款基于Web的软件可实现对动态数据的分析和可视化、事件处理以及直接从本地ERP系统或MES系统进行数据关联。同时,该软件可基于位置数据帮助用户全方位了解物料流转、订单信息或及时发现潜在的问题区域。这一全新技术呈现出的生产过程透明化管理可使生产和物流流程得以进一步优化。

2020年6月,以色列Plataine公司发布了基于云的生产排产系统4.0版。生产排产系统是Plataine的整体生产优化(Total Product Optimization,TPO)解决方案套件的一部分,集成了生产计划与管理车间操作功能,并对所有其他生产资源进行优化。新版系统使用基于人工智能技术生成的最优调度,同时利用历史和实时数据、瓶颈预测、设备效率和任务预期持续时间来改进生产计划,进而增加产量、减少浪费,并提高准时交付能力。该系统可充当数字助理,帮助生产人员采用新的自动化方式,根据设定的业务KPI优化工作订单与生产操作,同时还可监视实际生产进度,以不断调整计划。

2020年10月,西门子对MindSphere应用程序进行了补充完善,以扩展其边缘应用程序 Analyze MyMachine/Condition,以期呈现边缘计算与云计算的智能组合。扩展后的 Analyze MyMachine/Condition 应用程序可以实现跨机床的数据比较与评估,能够为每台机床设备单独显示警告和运维阈值,有助于客户尽早发现关键偏差,避免由于维修需求而导致的生产中断,从而显著提高机床可用性及生产率。

4.对中国的影响与启示

全球范围内,数字孪生、工业大数据、工业物联网等工业4.0技术的成熟,以及相关软件系统持续升级完善,促使智能工厂建设不断深入,智能化程度得到有效提升。中国在全球“灯塔工厂”中数量领先,但中国制造企业的智能工厂建设还存在行业分化差距大、系统性规划不足、核心技术对外依赖大等诸多问题。为此,中国制造企业在建设智能工厂时,可从以下几个方面着力:一是围绕企业发展战略,选择有经验的智能制造咨询服务机构,根据自身产品、工艺、设备和订单等特点,合理规划智能工厂的建设蓝图;二是利用智能技术实现数控设备、工业机器人及其他自动化程度较低的制造设备的集成,提高制造单元的智能化水平,提高生产效率;三是积极推进工业物联网、协作机器人、增强现实、工厂仿真等新技术在车间工厂的应用,打造智能生产线/车间/工厂;四是加强业务流程管理规范、设备点检维护标准、智能工厂系统集成标准及主数据管理标准等规范与标准的制定,提升智能制造的基础保障能力。

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