汽車企業數字化轉型實施路徑研究

張樂 唐瑞峰

關鍵詞：頂層設計；評價模型；轉型路徑；場景數字化

0引言

隨著人工智能、大數據、云計算和5G等新一代信息技術的發展和應用，汽車企業管理面臨新的挑戰。部分企業管理模式仍然停留在傳統粗放式管理方式，成為制約企業再發展的最大瓶頸。汽車企業為了解決企業內部信息數據分散、標準不一、信息孤島、缺乏整合和紙質存檔等痛點和難點問題，得以利用這些新一代信息技術對企業的研發設計、采購管理、計劃管理、生產管理、質量管理、設備管理以及倉儲管理等業務場景進行全面的重塑與再造，進而構建一個全聯接、全融合、全感知和全場景的數字化企業。

1數字化轉型概述

為了幫助企業快捷有效地實現數字化轉型[1]，我們將數字化轉型分為5個階段（圖1）。

（1）規范化。企業首先應組織人員對部門橫向縱向業務開展梳理，實現業務和運營管理活動的規范化運行。

（2）精益化。企業通過精益管理工具的導入，通過消除浪費和強化流程控制來提高生產效率和質量水平。

（3）自動化。企業通過對現有設備的改造升級、投入新的自動化產線或設備，實現生產效率的提升、質量損失的降低，為企業數字化轉型建設奠定集成基礎。

（4）數字化。汽車企業應用新一代信息（數字）技術，打通設備底層數據傳輸通道，實現企業主營業務數據的自動采集、可視化分析和主動預警。

（5）智能化。企業利用數字技術做數據挖掘與AI模型訓練，進行智能數據分析，從而提升業務效率，并支持指導企業制定相關政策。

汽車企業的數字化轉型以“業務”為核心，明確圍繞業務的頂層規劃、能力建設、技術使能和治理體系，通過數字與業務的全面交互，數字賦能業務，又融入業務，構建業務的新型能力。數字和業務融合創新推動傳統業務創新變革，構建數字時代新商業模式，開辟數字經濟新價值和發展新空間。汽車企業數字化轉型的頂層設計應覆蓋研發設計、采購管理、計劃管理、生產管理、質量管理、設備管理、資源管理、倉儲管理及人員管理等業務場景（圖2）。

2數字化轉型路徑

首先，企業在數字化轉型中應當通過基礎管理工具的導入、部門業務流程的梳理，使企業各部門內及部門間的主要業務場景操作規范化。

通過精益管理工具的導入，實現企業設計開發、物料采購、生產計劃、生產制造、質量管控、設備管理、資源管理和倉儲管理等業務精益化管理，以提高企業的管理水平和生產效率。

其次，企業在精益生產建設的過程中，應當對產線及設備進行自動化的改造升級，其目的不僅在于降低人工成本、提高生產效率、降低制造成本和提高產品質量的穩定性，還在于增加產線及設備的柔性化和共線化，使其生產效率、配置效率最大化。

企業在對產線及設備進行自動化的改造升級的同時，應當建立標準化的數據交換接口（包括API、數據庫接口和文件接口等），定義數據類型、傳輸格式、協議和規則，提高系統集成效率，使其在不同系統之間可以快速、高效地共享和交互數據。

最后，企業通過新一代信息技術與先進制造技術的深度融合，實現設備運行狀態及生產全流程數據自動采集，以產線或車間為單位實現數字化管理，以點帶面，通過示范效應，形成數字化工廠模式，采用新一代工業信息技術實現企業數字化轉型。

3場景數字化建設

3.1倉儲業務場景

在倉儲業務場景數字化轉型中，應當利用基礎管理工具實現物料包裝標準化（定容、定量），輸出單一零件規劃表。同時，制定包裝標簽模板、二維碼規則（如物料號、供應商、批次和數量等），并要求供應商送貨標簽帶二維碼。

基于物料數據準確性和實時性的要求，在數字化轉型過程中應當采用PDA實現來料、半成品、成品掃碼出入庫管理，確保物料庫存和交付數據的動態更新。數字化轉型過程中應當考慮物料先進先出、物料保質期、存儲環境要求和預警規則等，搭建倉儲業務場景的算法邏輯模型庫，實現物料庫存數據、庫存存量與預警管理[2]，為生產排程提供了準確的物料信息。

3.2認識到計劃管理的重要性和轉型的必要性

部分企業雖然已經應用了ERP、U8、SAP和MES等管理軟件，但大多數的計劃管理還處于手工操作或Excel管理狀態。手工操作或Excel計劃管理存在計劃與物料庫存無聯動、計劃難以與實際的比較、難以做團隊共享和協作等，從而導致計劃與實際執行的“兩張皮”。

因此，在計劃管理數字化轉型建設中應當轉變經營理念，組織全員意識計劃管理的重要性和轉型的必要性。其次，規范員工標準化作業，建立標準化作業節拍，為生產計劃的準確性和精益化奠定基礎。再者，梳理計劃排程、物料庫存及物料交付業務流程，打通數據傳輸壁壘，實現物料數據實時交互，不同場景計劃管理的全面、立體、滾動和協同性。

3.3生產管理場景

生產管理場景在數字化轉型中應當配置終端提供生產執行操作界面，操作員可在終端上進行開工、投料、工裝綁定、點檢、停線上報和設備故障上報等操作。同時，應當支持物料防錯和防跳站等功能，產品下線后物料應與周轉箱綁定，實現半成品入庫掃描周轉筐碼入庫，并獲取箱碼中產品、數量和批次等信息。

3.4質量管理場景

質量管理場景方面，數字化轉型應覆蓋來料檢、首件檢、過程檢、末檢和不良品全過程管控及產品追溯等業務模塊。來料檢應當根據接收自動生成檢驗任務，并指派檢驗員工進行檢驗，以保證入庫產品均按要求進行來料檢。

生產過程中基于首中末件檢驗規則，系統應生產檢驗任務，并支持檢驗任務到期高亮顯示，提示質檢人員進行檢驗。企業通過生產運營數字化的建設，覆蓋企業生產運營全過程，涉及來料、計劃、生產、質量、設備、倉儲和交付等業務過程，實現產品生產制造全過程人、機、料、法、環、測等信息的采集、存儲和查詢功能，實現產品全生命周期的質量追溯，建立產品追溯系統，達成精確追溯或批次追溯要求，實現正向、逆向追溯[3]。

3.5對設備資源進行全生命周期的管理

企業效益來源于設備的正常穩定和連續運轉，實現設備的利用最大化是企業設備管理中的核心目標，這就要求對設備資源進行全生命周期的管理。企業在數字化轉型過程中，應當完成設備維修管理、設備維保管理、工裝維保管理、備品備件管理、預防維護及日常維修保養管理（TPM），并可以通過全面的設備統計分析，如設備OEE、運行狀態分析等，為提高設備產能實現精益化改善提供決策依據。

同時，通過與“產線&設備”的集成，實現對工廠產線&設備生產數據的自動化采集，減少操作人員的手動操作，這樣既保證了數據的實時性，也減少了人工操作產生的失誤，同時保證了數據的真實和準確性。通過采集終端對設備生產數據的自動實時采集，從而將生產現場的設備狀況和生產數據第一時間傳達給相應的使用者，方便使用者及時對設備狀態和生產情況進行判斷。通過采集終端組網實現工廠設備的信息化互聯，形成工廠設備大數據信息庫，并依靠不同的可視化管理工具，最終實現設備和生產數據的即時、高效和準確的精細化設備管理[4]。

3.6對企業的網絡進行重構

隨著數字化工廠的發展，原有網絡可能已經無法滿足員工和辦公人員的需求，具體體現如下：公司整體網絡速度較慢，IP地址分配混亂及地址沖突；禁用外網設備連接，可能導致不必要的麻煩；設備、工控機等無法連接網絡；ARP等病毒攻擊，無法找到源頭地址等。因此，企業在數字化轉型過程中應當從總體對企業的網絡進行重構，具體要求如下（圖3）。

（1）為保證數據可雙向傳輸要求，采集服務器、應用服務器與車間設備、工控機（連接打印機）必須保證信息互通；從服務器到終端禁止經過路由器設備，如需要配置路由可在三層交換機中配置路由[5]。

（2）為保證采集信息終端要求，車間設備、工控機實時性必須通過有線傳輸。

（3）為防止IP地址沖突，三層交換機的配置需預留非自動獲取的地址池，最終預留的地址池固定給采集服務器、應用服務器與車間設備以及工控機等。

（4）要求全場覆蓋無線網絡。

（5）為保證平臺的更新要求，采集服務器、應用服務器可訪問互聯網或通過公司內部vpn連接服務器，且至少預留3個固定IP地址。

3.7資源維保

資源維保是保證實現產品要求和工藝目的必不可少的手段，包括模具、夾具、輔具、量檢具和工位器具等。資源維保的目的是為了促進生產，確?，F有模具達到工藝要求和延長模具使用壽命，一次達到產品直連，節約成本的目的。企業數字轉型中，應覆蓋資源的狀態、可用數量、維保及時性和壽命管理等。

在資源維保及壽命管理方面，應當通過實時同步生產數量，計算資源的使用次數及維護時間，提醒相應人員進行資源的維保，以保證生產制造過程中所使用到的資源滿足產品要求。

4數字化轉型益處

本次數字化轉型以“短平快”的方式，快速引導企業向數字化管理轉變，幫助企業實現數字化轉型，為建設智能化工廠奠定基礎。同時，以數據驅動生產運營過程不斷優化改善，提高生產效率，縮短制造周期，提高庫存周轉率等，有效降低運營成本。

通過建立科學系統的工廠運營指標管理體系，將精益管理模式與方法以數字化的手段應用在企業生產運營中，實現設備物聯&數據智能感知與采集。通過工廠運營數據實時統計、多維度分析、可視化和透明化管理，實現管理風險實時監控、“報警&預警”管理，同時為新產品開發及質量持續改進積累經驗知識庫。

5結束語

本文對汽車企業數字化轉型實施路徑進行系統性介紹，從頂層架構設計、評價模型、轉型路徑（業務場景、網絡要求、設備集成）等方面進行了具體的研究，既為企業的數字化轉型提供了具體的意見，又幫助企業為建設數字化工廠奠定基礎。