裝備制造業(yè)智能化升級與數(shù)字化轉型路徑研究
裝備制造業(yè)為實現(xiàn)產業(yè)升級，需要產品與運營兩手抓。一方面通過研發(fā)的資源投入和產品的服務化拓展實現(xiàn)產品本身的迭代升級；另一方面，需要借力數(shù)字化、網絡化和物聯(lián)化等技術的發(fā)展，實現(xiàn)內部數(shù)字化運營能力和產業(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)是先進生產力的代表和競爭力的關鍵，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《中國制造2025》的“三步走”戰(zhàn)略目標：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。掌握一批重點領域關鍵核心技術，優(yōu)勢領域競爭力進一步增強，產品質量有較大提高。制造業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化取得明顯進展。
基于這一戰(zhàn)略目標，裝備制造業(yè)為實現(xiàn)產業(yè)升級，需要產品與運營兩手抓。一方面通過研發(fā)的資源投入和產品的服務化拓展實現(xiàn)產品本身的迭代升級；另一方面，需要借力數(shù)字化、網絡化和物聯(lián)化等技術的發(fā)展，實現(xiàn)內部數(shù)字化運營能力和產業(yè)協(xié)同運營能力的階段性提升。
智能化產品升級
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研發(fā)先行
現(xiàn)狀：
作為集資金、技術和勞動為一體的密集型產業(yè)，裝備制造業(yè)在研發(fā)領域普遍具有專業(yè)性強、技術含量高的特點。從全球來看，裝備制造業(yè)相關的創(chuàng)新技術研究活動較為頻繁；并且，隨著大量新技術、新工藝的滲入應用，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)在部分關鍵領域和關鍵零部件的核心技術上受制于人的現(xiàn)象較為普遍（表一），依靠設備進口和技術引進的發(fā)展模式勢必會受到國際貿易環(huán)境的牽絆。因此，提高關鍵技術的研發(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2019年10月工信部等十三個部門聯(lián)合印發(fā)的《關于印發(fā)制造業(yè)設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)的關鍵設計”被作為重點設計突破工程的首要任務（表二）。
表二：《關于印發(fā)制造業(yè)設計能力提升專項行為計劃（2019-2022）的通知》中關于裝備制造業(yè)的關鍵設計
一方面，以市場機制為紐帶，推動“產、學、研、用”一體化發(fā)展，是堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展、加強創(chuàng)新體系和創(chuàng)新能力建設的一項重要內容。裝備制造業(yè)產業(yè)鏈長，各環(huán)節(jié)關聯(lián)性強，利用“產、學、研、用”的協(xié)同力量促進研發(fā)創(chuàng)新是必然選擇。在“產”的環(huán)節(jié)，企業(yè)應主動擔起主要行動者和執(zhí)行者的角色；在“學”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)應借力數(shù)字孿生、3D打印等技術，實現(xiàn)在產品設計、建模仿真、樣機制造和設計反饋等階段的數(shù)字化轉型。通過實現(xiàn)產品全三維數(shù)字化設計，建立產品工藝布局、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，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)境與產品的耦合動態(tài)。
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服務共贏
現(xiàn)狀：
消費升級的大背景下，中國社會的經濟形態(tài)正在經歷從“工業(yè)經濟”到“服務經濟”的轉型更迭。作為制造業(yè)與服務業(yè)深度融合的重點發(fā)展領域，裝備制造業(yè)不斷在探索“服務化”的發(fā)展路徑模式。但由于其所涉及到的設備復雜度和多元性，裝備制造業(yè)產業(yè)服務化的進程相對于其他產業(yè)較慢，行業(yè)內廠商更多的僅是將服務作為后市場層面“附加價值”的載體，還未實現(xiàn)“產品服務化”，甚至“活產品”的產業(yè)模式。
對于傳統(tǒng)的大型復雜裝備制造領域，例如軌道交通、航天航空以及船舶海工等，核心設備的檢維修都已逐步產業(yè)化，形成完整的后市場服務產業(yè)鏈，但這樣的服務更多是以針對特定產品的故障維修工作和定期的預防性維護工作為主，從而導致成本虛高、服務不及時性等多種問題的出現(xiàn)，整體后市場的服務質量和收益情況并不樂觀。
從市場需求來看，“成果性經濟”盛行的時代即將來臨，實體產品越來越無法滿足客戶的需求，除了單純的硬件產品，對產品相關的信息和數(shù)字化服務已經逐步從后市場步入前端需求；從產品的生命周期來看，裝備制造業(yè)產品由于其產品復雜度，在其工藝設計、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品制造商提供大量支持。因此，提供“成果”而非單純產品是裝備制造業(yè)“產品及服務”這一轉型路徑的重中之重。
措施：
隨著以傳感、識別、通信以及物聯(lián)技術為基礎的智能裝備制造業(yè)的大力發(fā)展，設備狀態(tài)的實時監(jiān)控與數(shù)據采集逐漸成為可能。智能產品與平臺服務的連接，將實現(xiàn)以數(shù)據為核心的泛力生態(tài)系統(tǒng)。在“成果經濟”的推動下，數(shù)據和基于數(shù)據的洞察與決策將成為工業(yè)的價值驅動力，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，在產品使用過程中，裝備制造廠商可利用產品回傳的數(shù)據，有針對性地實現(xiàn)設備狀態(tài)信息、環(huán)境信息等各種數(shù)據的實時監(jiān)控，再通過機器學習和大數(shù)據分析的推演，建立數(shù)理模型，對設備的健康狀況做出評估，并對可預測性故障發(fā)生頻次、程度等進行提前預測分析。
這些分析數(shù)據一方面可以提高內部運營的效率，增強市場響應能力，在指導產品備件的及時采購和產品可靠性的優(yōu)化升級等方面均能產生決策性影響。
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。設備數(shù)據的積累將逐步加速產品數(shù)據的資產化進程，利用設備監(jiān)測與機器學習帶來的大數(shù)據資產，制造廠商可研制出設備全生命周期管理等服務方案，實現(xiàn)從設備產品提供商到 “活產品”提供商的轉型升級，成為可為客戶提供設備狀態(tài)監(jiān)測、大數(shù)據分析等配套服務的合作伙伴。
數(shù)字化運營轉型
現(xiàn)狀：
高新技術的突破，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)據產業(yè)的快速發(fā)展，為裝備制造業(yè)注入新的生產源動力。一方面，大到全球性互聯(lián)網巨頭、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+”等相關新興技術在制造行業(yè)中的數(shù)字化轉型解決方案；另一方面，工業(yè)巨頭也立足于深耕多年的產業(yè)鏈，擁抱新技術為生產運營帶來的紅利。在此格局下，“新制造”已經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、運營流程復雜等原因，行業(yè)內企業(yè)信息系統(tǒng)眾多，系統(tǒng)管理相互獨立，數(shù)據存儲分散。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)據運營往往需要經歷三大階段（表三）。而作為數(shù)據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)據挖掘
所謂全量化大數(shù)據，則是相較于傳統(tǒng)的局部性小數(shù)據，綜合了圖像、音頻等非結構化數(shù)據，綜合了企業(yè)內外部不同來源數(shù)據的數(shù)據集合總稱。上一個十年，隨著ERP、CRM等企業(yè)系統(tǒng)應用的興起，裝備制造業(yè)的信息化水平大幅度提升，“業(yè)務數(shù)據化”的工作已逐步完善。雖然業(yè)務人員對數(shù)據有了一定的認識，但這種認識大多數(shù)僅停留在對業(yè)務系統(tǒng)中簡單結構化的理解上。因此，從兩個方向上拓展多元化大數(shù)據是企業(yè)數(shù)字化決策實現(xiàn)的基礎。
一方面，通過網頁和社交媒體等相關平臺中的數(shù)據獲取，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，需求應當?shù)玫讲煊X并給予充分響應；裝備生產也一樣，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)據的思路下，越過2B的屏障，直接通過人產生的數(shù)據理解群體思想，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)涉及較多傳感技術與物聯(lián)設備，高效利用機器生成的數(shù)據，可以大大提升裝備制造業(yè)生產能力。智能化時代下，多種設備前端的數(shù)據收集系統(tǒng)已逐步自動化，加上物聯(lián)與互聯(lián)網的發(fā)展，龐大而豐富的數(shù)據源有待被開采。行業(yè)特點決定了行業(yè)優(yōu)勢，通過采集設備的第一手數(shù)據搶占先機，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)據中臺
從數(shù)據處理層來看，以BW/BO系統(tǒng)為主的企業(yè)數(shù)據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應用僅能基于以ERP為主的業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據，提供事后分析報表，這些報表大多強調業(yè)務的標準化和規(guī)范性。但由于市場需求多樣化和生產模式多元化的快速發(fā)展，這類標準報表已無法滿足企業(yè)發(fā)展所需的數(shù)據支持。在裝備制造業(yè)，系統(tǒng)數(shù)據各自獨立、數(shù)據服務效率不高以及業(yè)務訴求不匹配等問題成為常態(tài)。
隨著數(shù)字產業(yè)化逐步從C端走向B端市場，以Hadoop、Spark等分布式技術和組件為核心的“計算&存儲混搭”的數(shù)據處理架構為主體的數(shù)據中臺戰(zhàn)略，將在制造業(yè)興起并日漸成熟。數(shù)據中臺的出現(xiàn)使得企業(yè)對于多源異構數(shù)據的預測性分析、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)據決策
在數(shù)據的前端展現(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)務決策。
在硬件與軟件的優(yōu)化升級中，多樣化的數(shù)據展示應用已逐步形成，管理駕駛艙、即席分析、生產看板、自助報告、數(shù)據大屏、預警通知等，企業(yè)可以根據不同的使用場景，例如高管辦公室、會議室、生產車間等，選擇適當?shù)臄?shù)據展示方式。除了展示方式的場景化，數(shù)據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性數(shù)據展示，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)務數(shù)據化，從而實現(xiàn)不斷優(yōu)化的智能模式。
對于零售業(yè)和服務業(yè)等第三產業(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)據決策的建立不僅僅取決于技術的發(fā)展，更重要的是需要對業(yè)務場景的明確把握。一方面，決策者應該明確將數(shù)據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)務專家對發(fā)展趨勢和業(yè)務重點給予專業(yè)的建議，從而真正實現(xiàn)從“數(shù)據輔助業(yè)務”向“數(shù)據驅動業(yè)務”的轉變。
表三：企業(yè)數(shù)據運營的三大階段
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