1 研究背景

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合程度不斷加深，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為我國把握新機遇、培育新動能、增強競爭力的戰(zhàn)略選擇。離散行業(yè)作為制造業(yè)的重要門類，普遍存在工序離散、多品種小批量和混線生產(chǎn)需求強烈、技術(shù)工藝和供應(yīng)鏈復(fù)雜、生產(chǎn)制造周期長、綜合效率低、人力成本高等特點，轉(zhuǎn)型升級需求迫切，是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主攻方向。

1.1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的困境

我國離散行業(yè)規(guī)模大、門類廣、主體多，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一項長期且復(fù)雜的工程。在基礎(chǔ)方面，離散制造企業(yè)普遍自動化、數(shù)字化水平較低，高端軟硬件及關(guān)鍵技術(shù)對外依賴嚴(yán)重，要素資源保障不足等問題依然嚴(yán)峻。在場景方面，行業(yè)領(lǐng)域不同、業(yè)務(wù)模式差異、工序流程多樣催生了豐富的離散場景，企業(yè)整體數(shù)字化改造難度大、成本高 ；在數(shù)據(jù)方面，設(shè)備種類繁多、接口協(xié)議不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)隱私和安全等問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)在不同設(shè)備、系統(tǒng)、企業(yè)間的互聯(lián)互通困難 ；在效益方面，大部分中小企業(yè)在轉(zhuǎn)型過程中缺乏業(yè)務(wù)牽引和政策支持，轉(zhuǎn)型場景不明晰、收益低等問題也導(dǎo)致中小企業(yè)轉(zhuǎn)型動力不足。

1.2 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性

中國是全世界離散制造最集中的國家，離散制造業(yè)增加值占我國工業(yè)增加值 50% 以上。當(dāng)前，與歐美德日等發(fā)達(dá)國家在完成工業(yè)化的基礎(chǔ)上推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型相比，我國需要同時兼顧工業(yè)化進程和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時，離散行業(yè)發(fā)展起步晚，普遍存在基礎(chǔ)技術(shù)薄弱、核心技術(shù)缺乏、產(chǎn)品附加值低、生產(chǎn)成本能耗高、污染嚴(yán)重等問題，高質(zhì)量發(fā)展需求迫切，亟需通過數(shù)字化技術(shù)賦能傳統(tǒng)離散行業(yè)改造升級，提升離散行業(yè)數(shù)字化水平，解決高質(zhì)量發(fā)展過程中的痛點、難點和堵點，支撐離散制造企業(yè)提質(zhì)、降本、增效。

1.3 數(shù)字化場景資源池建設(shè)的意義

近年來，國家及地方持續(xù)關(guān)注制造業(yè)場景建設(shè)與試點示范。《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》指出圍繞工廠、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，開展多場景、全鏈條、多層次應(yīng)用示范。《江蘇省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》指出面向裝備制造領(lǐng)域，開發(fā)面向特定場景的模塊化生產(chǎn)單元。

場景是數(shù)字化技術(shù)在制造過程單個或多個環(huán)節(jié)的應(yīng)用，中小企業(yè)以場景為單元開展“智改數(shù)轉(zhuǎn)”易于實施、成效顯著。企業(yè)可以根據(jù)自身情況，優(yōu)先選擇改造成本低、業(yè)務(wù)需求強的場景進行數(shù)字化改造。場景具有泛用性和可復(fù)制性，建設(shè)場景資源池并整合匯聚技術(shù)路線清晰、應(yīng)用示范性強的場景資源，企業(yè)可以“詞典式”查詢行業(yè)典型場景數(shù)字化解決方案，對標(biāo)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效，指導(dǎo)數(shù)字化場景改造，加速場景的復(fù)制推廣。

場景資源池是對接離散行業(yè)供需雙方的窗口，服務(wù)商可以對標(biāo)優(yōu)秀數(shù)字化場景解決方案，不斷提升服務(wù)能力，并尋找具有轉(zhuǎn)型需求的潛在客戶。企業(yè)可以快速挖掘業(yè)務(wù)需求，并尋找符合自身需求的優(yōu)質(zhì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)商。

2 典型離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景

離散行業(yè)各細(xì)分行業(yè)之間由于生產(chǎn)模式、工藝流程、產(chǎn)品形態(tài)、資源特點等存在差距，且不同企業(yè)之間的業(yè)務(wù)特點和營運管理、面臨的發(fā)展問題和生存挑戰(zhàn)、企業(yè)和場景數(shù)字化水平各異，因此不同行業(yè)和企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的場景存在個性路徑和特色模式。

本章重點基于當(dāng)前離散行業(yè)急切的數(shù)字化需求，梳理了典型數(shù)字化場景，研究場景數(shù)字化難點和痛點，分析對應(yīng)場景典型應(yīng)用案例，旨在解決離散制造企業(yè)數(shù)字化改造與轉(zhuǎn)型升級過程中無參考、無指引的問題。行業(yè)和場景分類參考《智能制造典型場景參考指引 (2021年 )》《中國智能制造發(fā)展研究報告：智能工廠》《中國智能制造發(fā)展研究報告：系統(tǒng)解決方案》，以及 GB/T 39116—2020《智能制造能力成熟度模型》的 20 個能力子域。面向裝備制造、電子信息、消費品 3 個離散制造重點行業(yè)，圍繞通用場景和行業(yè)場景 2 個場景分類，整理形成了 20 個數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景，如圖 1 所示。

圖1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景

2.1 通用場景

通用場景是指滿足不同行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型共性需求的場景，具備在同行業(yè)內(nèi)及不同行業(yè)間的推廣價值。通用場景部分整理了裝備制造、電子信息和消費品 3 個行業(yè)存在共性需求和相似解決方案的數(shù)字化典型場景，包括智能排產(chǎn)與調(diào)度、人機協(xié)同作業(yè)、質(zhì)量智能檢測、全過程質(zhì)量追溯、全流程精益生產(chǎn)管理、能耗數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測、環(huán)境智能監(jiān)測與調(diào)節(jié) 7個場景，場景內(nèi)容見表 1。

表1 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型通用場景內(nèi)容

2.2 行業(yè)場景

2.2.1 裝備制造行業(yè)場景

裝備制造包括通用裝備制造、專用裝備制造、汽車制造、鐵路、船舶、電氣機械、航空航天等行業(yè)門類，以離散制造為主。裝備制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦知識工程、AR/VR、數(shù)字孿生、可重構(gòu)生產(chǎn)、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品遠(yuǎn)程運維、數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù)、柔性敏捷生產(chǎn)等典型場景，打造高效柔性、敏捷響應(yīng)、人機協(xié)同和動態(tài)調(diào)度能力，不斷優(yōu)化裝備產(chǎn)品性能和服務(wù)水平。基于此，整理出數(shù)字化設(shè)計與仿真、柔性加工裝配、設(shè)備運行監(jiān)測與故障診斷、設(shè)備全生命周期管理 4 個典型場景，詳細(xì)場景內(nèi)容見表 2。

表2 裝備制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景內(nèi)容

2.2.2 電子信息行業(yè)場景

電子信息包括電子元器件、集成電路、計算機、信息通信設(shè)備、消費電子等行業(yè)門類，以離散制造為主，且細(xì)分行業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)特點差異較大。

電子信息行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦人機高效協(xié)作、在線精密檢測、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化、工藝動態(tài)優(yōu)化等典型場景，打造高效配送、資源協(xié)同和柔性生產(chǎn)能力，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性。基于此，本文整理出可重構(gòu)柔性生產(chǎn)、數(shù)字化工藝設(shè)計與可制造性分析、工藝動態(tài)優(yōu)化、供應(yīng)鏈彈性管控 4 個典型場景，詳細(xì)場景內(nèi)容見表 3。

表3 電子信息行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景內(nèi)容

2.2.3 消費品行業(yè)場景

消費品包括食品飲料、 生物醫(yī)藥、 家電服裝、家居日化等行業(yè)門類，涵蓋離散制造和流程制造，以客戶為中心組織生產(chǎn)是行業(yè)主要特點。消費品行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要聚焦人工智能、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新技術(shù)和大規(guī)模個性化定制、銷售驅(qū)動業(yè)務(wù)優(yōu)化等典型場景，打造以用戶需求為中心的制造體系，提升全生命周期質(zhì)量管控、需求敏捷感知和產(chǎn)銷用協(xié)同能力。基于此，本文整理出個性化定制與敏捷生產(chǎn)、生產(chǎn)計劃動態(tài)優(yōu)化和銷售計劃動態(tài)優(yōu)化、物流監(jiān)測與優(yōu)化等 5 個典型場景，詳細(xì)場景內(nèi)容見表 4。

表 4 消費品行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景內(nèi)容

3 典型場景資源池建設(shè)路徑建議

離散行業(yè)生產(chǎn)流程長、環(huán)節(jié)多、場景散，數(shù)字化轉(zhuǎn)型對象多、難度大、周期長，需要以細(xì)粒度的場景為單位和臺階做深、做細(xì)、做實一個個場景的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)“由點及線”“由線到面”“由面成網(wǎng)”之勢，帶動全行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景資源池是一個平臺庫，同時也是一個生態(tài)體系，包含大量離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景資源的同時，也涵蓋場景的整理、篩選、評估以及資源池運營和對外服務(wù)等內(nèi)容。亟需打通場景資源池建設(shè)與應(yīng)用全流程，結(jié)合數(shù)字化場景的來源與作用，圍繞“選”“建”“用”3 個方面開展資源池建設(shè)與應(yīng)用工作，高效支撐場景匯聚和對外服務(wù)，助力離散制造業(yè)各行業(yè)、全環(huán)節(jié)、細(xì)場景的高質(zhì)量數(shù)字化轉(zhuǎn)型。離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景資源池建設(shè)路線如圖 2 所示。

圖 2 離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景資源池建設(shè)路線

3.1“選”數(shù)字化場景

數(shù)字化場景來源于企業(yè)實踐，包括制造企業(yè)自身的場景數(shù)字化建設(shè)實踐，以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)商對企業(yè)的場景數(shù)字化改造實踐。企業(yè)的實踐效果通過測試驗證及評估評價，最終形成量化的成果形式。“選”場景首先需要明確場景的來源，可以把評估實踐、試點示范、智能工廠及車間、典型案例中的場景作為數(shù)字化場景的來源。其次是場景篩選和分類分級，為下一步場景資源池的建設(shè)打好基礎(chǔ)，按照裝備制造、電子信息、消費品等行業(yè)先對場景進行行業(yè)分類，之后按照研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運營管理等環(huán)節(jié)進行環(huán)節(jié)分類，最后按照具體場景進行場景的分類篩選，最終得到場景“單元”。

3.2“建”數(shù)字化場景

資源池的建設(shè)是平臺的建設(shè)，也是生態(tài)體系的建設(shè)，資源池是基礎(chǔ)，生態(tài)服務(wù)是關(guān)鍵。“建”資源池首先要對篩選分類得到的場景“單元”進行評估評價，確定場景的價值，為場景的推廣應(yīng)用作支撐，需要建立相應(yīng)的評估標(biāo)準(zhǔn)、評估體系、評估方法和流程，如通過專家評審、測試驗證以及《智能制造能力成熟度模型》等標(biāo)準(zhǔn)評估認(rèn)證方法，對數(shù)字化場景進行先進性、應(yīng)用前景、技術(shù)成熟度、可推廣性、風(fēng)險性、價值收益等全方面的能力評估，明確場景的價值。對通過評估的數(shù)字化場景按照行業(yè)、環(huán)節(jié)、具體場景、等級進行歸類，然后納入場景資源池，對未通過評估的低價值場景或錯誤場景，則可納入如典型誤區(qū)庫等其他資源池。

3.3“用”數(shù)字化場景

數(shù)字化場景資源池建設(shè)的關(guān)鍵是對外服務(wù)，以示范、參考、指導(dǎo)等方式助力企業(yè)數(shù)字化場景建設(shè)。可以通過平臺的方式公開發(fā)布優(yōu)秀場景案例、場景提供方名錄、技術(shù)邏輯方案等信息，為轉(zhuǎn)型企業(yè)和服務(wù)商打造精準(zhǔn)高效的資源獲取和服務(wù)對接平臺。有轉(zhuǎn)型需求的企業(yè)可以通過信息發(fā)現(xiàn)、場景對比分析，“診”自身場景數(shù)字化現(xiàn)狀，快速錨準(zhǔn)具體轉(zhuǎn)型場景，明確轉(zhuǎn)型方案和目標(biāo)，同時“選”優(yōu)秀場景案例指導(dǎo)自身場景數(shù)字化建設(shè)。服務(wù)商可以通過場景對標(biāo)分析，“診”自身數(shù)字化場景方案的成熟度和能力，“選”與自身同方向的優(yōu)秀場景指導(dǎo)方案優(yōu)化，持續(xù)提升服務(wù)能力。企業(yè)和服務(wù)商的成功實踐通過“驗”之后，將不斷轉(zhuǎn)化為資源池的場景來源，形成“選”“建”“用”的良性閉環(huán)，不斷豐富資源池場景。

4 結(jié)語

面對離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的困境，以場景為抓手開展“破局”工作，建設(shè)離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景資源池，持續(xù)豐富數(shù)字化場景應(yīng)用案例資源，完善資源池生態(tài)體系，提升資源池供需對接服務(wù)供給能力，是推動離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新思路和新手段。本文聚焦裝備制造、電子信息、消費品 3 個典型離散行業(yè)，梳理分析各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景特點和應(yīng)用案例，提出基于典型場景的資源池建設(shè)思路和方法，期望通過場景資源池為數(shù)字化轉(zhuǎn)型供需雙方供需對接橋梁，以場景示范和技術(shù)方案指導(dǎo)的方式引導(dǎo)企業(yè)開展數(shù)字化改造，有助于行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、區(qū)域數(shù)字化整體水平提升，有助于離散行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

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