制造業中小企業數字化轉型“五步走”

柏雋

當今世界已經進入了數字化時代，數字化技術在媒體、生活、經濟、社會、文化和醫療等各個領域不斷擴大應用并取得顯著成效。隨著技術創新、客戶需求以及外部環境因素的加速變化，數字化技術和制造業的結合越來越緊密，制造業企業的數字化轉型也正在加速推進。

從國際看，新一輪科技和產業革命正在興起，制造業發展態勢和競爭格局面臨重大調整。發達國家紛紛提出了“工業4.0”“再工業化”和“制造業回歸”戰略，圍繞制造業，制定戰略、出臺政策、投入資金，彰顯國家意志，試圖贏得制造業競爭新優勢。在中國，工信部也提出“兩化深度融合”和“中國制造2025”戰略，以推進信息通信技術與制造業深度融合為主線，以推廣智能制造為切入點，強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，全面推進制造業轉型升級，推動中國制造實現由大變強的歷史性跨越。

數字化轉型現在是一個勢不可當的趨勢，根據著名的咨詢機構IDC和其他咨詢機構的預測，2020年全球數字化轉型相關的產業的增加值會達到18萬億美元。從制造業企業的角度，主要有兩個方面的問題要解決：一個是企業內部價值鏈的整合和打通。另外一個就是企業外部的數字化資源怎么有效利用。在企業內部，比如怎么利用內部的工具和流程驅動生產、供應鏈、研發、市場、服務等企業價值鏈的打通，這是制造業企業需要關注的核心問題。

數字化轉型與不斷變化的數字經濟直接相關，因為在數字經濟環境下，基于技術的支持，個人、企業乃至整個社會都實現了實時互聯。大家不妨想想那些正在改變商業本質的高級功能——高度互聯：隨時隨地溝通，實現高度互聯；無限的計算能力：各種各樣的平臺，提供無限的計算能力；云計算：輕松訪問托管的軟件和服務；傳感器和移動設備激增：提供新的源源不斷的信息流，以及大量的信息訪問渠道；網絡安全加強：支持用戶安全地訪問和使用重要信息，最小化內外部安全漏洞。

中國中小型制造業企業在過去幾十年的發展過程中成長迅猛，對數字化的需求越來越旺盛，隨著公司規模的不斷擴展，他們對IT&OT;的需求也越來越多，特別是在新技術的驅動下，中小企業的數字化轉型需求同樣勢不可當。不過，必須承認的是相比于大企業，中小型制造業企業在人才、資金、技術與管理等方面都較為落后，中小企業由于其業務特性導致了其對數字化轉型缺乏緊迫感，數字化轉型經驗相對不足，沒有樹立相對科學的轉型升級體系方法論，不能夠相對精準把握數字化轉型的核心要素和戰略取舍。

數字時代的到來，已是社會經濟發展中不可逆轉的一種趨勢，所以，本文通過一個實際案例，指出中小型制造業企業如何善用新的變化形式來革新管理理念、手段與結構，進一步推動可持續發展，實現數字化轉型升級。

如何以更低的IT&OT;成本搭建完整的按需管理方案？如何推動業務增長、實現卓越運營？如何通過工業互聯網管理關鍵的業務流程？其他關鍵業務如何實現數字化管理？

A公司數字化轉型實例

以下用A公司來代表案例企業，A公司是一家生產低壓電氣系列產品，集科研、制造、加工、貿易于一體的多元化科技型中小型企業，為實現新時期的轉型、提升未來的綜合競爭力，擬建立數字化工廠。但“數字化工廠”建設是一個龐大、復雜的系統工程，需要按照“總體規劃、分步實施”的原則，做好頂層設計，對工程的建設目標、內容及建設步驟、優先級等進行詳細的規劃。

A公司的數字化轉型路徑，遵循精益生產（Lean Production）的思想，結合業界的相對最佳實踐進行對標，構造出針對數字化企業的評估體系，同時整合匯總A公司的企業戰略目標，通過價值流分析，得出實現均衡化生產、現場可視化管理的策略及具體措施，應用仿真技術實現設計、工藝、生產一體化并建立持續改進機制，提出新工廠布局的初步方案并對現有工藝進行優化。篩選自動化實施點并提出自動化集成的實施建議，梳理信息化應用構架并提出信息化集成的實施路線圖，最后得出信息化集成、自動化集成、軟硬件選型、實施計劃關鍵行動項等內容。下面將針對A公司數字化轉型的核心要素步驟一一展開說明。

步驟一：企業數字化現狀評估

數字化企業是現代企業運行的一種新模式。它將信息技術、現代管理技術和制造技術相結合，并應用到企業產品生命周期全過程和企業運行管理的各個環節，實現產品設計制造、企業管理、生產控制過程以及制造裝備的數字化和集成化，提升企業產品開發能力、經營管理水平和生產制造能力，從而提高企業綜合競爭能力。

數字化企業的建設，其最終目的不僅是要提高經濟效益與資源利用效率，還要提高企業的非經濟效益，增強研發創新能力，提高人員素質，改善業務流程等。這種多重性決定了選擇評估方法時，應采用多指標的綜合評價，進行全方位的考核與評估?；谝陨显瓌t，參考德國機械設備制造業聯合會（VDMA）的“工業4.0成熟度評測”，我們制定了數字化企業評估范圍。

步驟二：精益生產與工藝優化

為深入了解生產過程的現狀，在數字化轉型規劃期的起始階段，我們對A公司的現有價值流進行了系統的分析，覆蓋到全部工序環節，收集數據包括每個工序的：節拍時間、加工周期、批量大小、在制品數量、換型時間、班次、操作員數量、一次合格率、設備年檢修時間等?；谛枨蠛彤a線的設計節拍，主要從整體的產線平衡、生產柔性限制、拉動導入、工藝痛點以及數據采集需求五個方面進行改進空間識別，分別有助于提高效率減少投資、減少批量限制、縮短制造交付周期、優化工藝流程以及提高智能化水平。

產品未來需求 = 1500萬/年，可用工作天數：26×11 = 286天，日可用工作時間：8小時，客戶需求節拍 = 0.549秒/極，當前自動線設計節拍：2.4秒。

基于上述數據，對當前生產的線平衡率進行了分析，基于預估的工藝數據，目前產線平衡率 = 51.9%，智能化工廠的標準是 85%。線體設計節拍2.4秒，未來滿足客戶整體需求，需要4.4條線，2.55In延時測試和復校工序的預估節拍沒有滿足線體設計的2.4秒設計目標，除了優化單機的節拍時間，可以考慮增加瓶頸工位的設備匹配數量。在提高平衡率的同時，以最少的線體數量和投資，實現最終客戶0.549秒的節拍需求。

針對未來點焊和輔助工序廠內自制的計劃，建議實施拉動生產，結合在線FQC抽檢改善，可以將首件產品的制造周期由基于推動模式的4.75天，縮減至約40分鐘。在價值流分析的基礎上，我們對現有工藝流程進行了分析。

步驟三：自動化優化與集成規劃

自動化實施點的篩選基于兩個重要的指標：少人化 & 可實現性。少人化用于考察實施自動化后帶來的價值，可實現性用于考察自動化方案的實現難度。首先應該實施的是價值大、實現難度低的點。在對A公司自動化產線進行場景描述時，對現有情況進行了詳細的梳理，發現存在如下現狀和問題：

自動化設備替代人工作業，替代率高。具備基本的人機交互功能?？梢酝ㄟ^HMI面板等顯示設備狀態，檢測數據等信息?；灸軌驖M足批量生產的要求。生產數據及檢測數據無系統采集。更換產品型號時，需要人工去相應設備前改參數。大部分PLC和檢測設備無通信接口，無法組成高速工業以太網。產品的生產和質量信息無法追溯。

自動化優化與集成面向生產自動化和檢測自動化的一體化，包括設備的互聯互通、設備與信息系統的無縫連接、人機交互的界面等方面。為有效地完成自動化的集成，在項目中我們采取了如下步驟：1）實施點篩選，識別出自動化實施點的優先級；2）功能概念描述，對自動化需要完成的功能、操作進行文字描述；3）數據傳輸與控制，分析不同智能體之間的信號傳遞及響應；4）全自動化集成，在工業互聯網的基礎上實現設備的互聯并與上層應用系統集成；5）設備選型/供應商評估。

步驟四：信息化優化與集成規劃

在數字化轉型的落地過程中，另一個很大的挑戰是單個信息系統的優化以及多個信息系統的集成。隨著企業的發展，越來越多的信息系統被導入企業，而系統間的數據交互、系統與流程間的匹配程度、系統構架本身的合理性等問題，向信息化集成提出了挑戰。

為應對這一挑戰，近年IT界提出了企業構架（EA，Enterprise Architecture）的規劃方法，這是一種從企業戰略出發去梳理業務架構，進一步分析和規劃IT架構，并用于指導、規范計算機信息系統建設的理念和方法，是當前數字化工廠、數字化企業轉型規劃所采用的一種最佳實踐和方法論。

通過對企業架構的分析，在對業務戰略和業務流程理解的基礎上，對企業的信息系統進行總體規劃和科學實施，從而可以將企業的業務戰略和業務流程與具體的信息系統緊密地結合起來，為企業描繪出一個未來的數字化企業中業務、數據、應用和技術互動的藍圖。

業務架構框架以價值鏈為基礎，進行流程的逐級細化，并且定義了包括客戶管理、產品開發、生產制造等主要的業務功能和職責，最后以流程為主要分析角度，建立業務架構框架。本案例以A公司的生產制造流程為分析范圍，覆蓋前四層的企業架構分析（Level-0到Level-3），其目的如下：第一層（Level-0）看價值，識別價值鏈視圖；第二層（Level-1）看管理，識別業務管理視圖；第三層（Level-2）看流程，識別管理流程圖；第四層（Level-3）看活動，識別活動流程圖。

業務架構是基于戰略決定企業各組成部分如何運轉的工具，建立了企業戰略與日常運營之間的關聯關系。從企業級視角以一種結構化、層次化的方式描述業務流程，它具有以下兩種特征：1. 以企業級視角描述全局的價值鏈。2. 采用結構化的方式來組織價值鏈到任務步驟的業務流程。

A公司的業務架構 level 0由三部分不同的流程群體組成：管理流程，確定A公司的戰略發展方向，關注公司的優勢和創造基本的框架。業務流程，直接和客戶相關，由所有增值程序來組成，主要關注外部客戶的利益。支持流程，是保證運營的流程。

通過對Leve-0～Level-4層級的業務架構梳理，期望達到的目的是：通過對A公司生產運作管理現狀和存在的問題進行深入細致分析，提出流程優化或流程管理的新思想；通過對生產流程的梳理、流程優化、流程固化和流程e化等幾個階段的研究，提出解決方案和具體實施對策，構建生產流程優化模型；采用統一的業務流程描述語言和工具，清晰各部門職能，明確責任，解決流程不清、運行效率低下的問題；識別生產流程中的信息交互、數據交互、數據查詢、數據統計，為A公司導入MES系統奠定基礎。

基于信息化現狀的分析，其中ERP和OA已實施，A公司目前產品生命周期管理存在很大的提升空間，該提升將很大程度改善設計向制造的轉化效率，故建議率先實施PLM相關的信息系統。

A公司未來的應用架構將包含商業智能（BI）、PLM、ERP、MES、SCADA、SCM、QMS、CAPP/MPM、WMS+WCS、企業內容管理（ECM）等核心業務應用系統，也將包含業務流程管理（BPM）、項目管理（PM）、客戶關系管理（CRM）、人力資源管理（HR）、知識管理（KM）等支撐業務應用系統。另一方面，為確保各信息系統的平滑運行，還應建立一套完善的IT治理框架，包括：面向服務的體系構架（SOA）和事件驅動的構架（EDA）、IT流程和IT戰略、IT管理/財務/管控等。

步驟五：數字化轉型路線圖設計

在數字化企業轉型規劃項目進展的結尾，我們根據A公司當前的數字化水平與行業標桿工廠水平做了對標評估，把A公司的數字化工廠的建設分為了三個階段，第一階段為打造區域行業標桿水平，第二階段為打造國內行業標桿水平，第三階段為打造國家級制造水平。并且每一個階段相關的建設活動、主要內容、時間進度以及初步投資估算都做了相應的計劃和分析，使企業能夠根據自身的資金狀況以及節奏確定詳細的轉型升級路線。

在轉型規劃的過程中，我們也識別出了一些數字化轉型過程中存在的潛在風險，進入實施期后，規劃組成員應與實施團隊、供應商、公司領導層一起，進一步識別可能存在的風險，并尋找到消除、規避、控制風險的策略，確保A公司的數字化轉型平穩進行。