裝備——智能化發(fā)展面臨終端聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸瓶頸
生產(chǎn)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)是智能制造的基礎(chǔ)要素，強(qiáng)化制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支撐能力，需加快構(gòu)筑自動控制與感知、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等制造基礎(chǔ)，使設(shè)備/系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)集成與協(xié)作?！笆濉逼陂g，在制造業(yè)創(chuàng)新中心、智能制造、綠色制造等工程的帶動下，多軸精密數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展，5G與垂直行業(yè)融合應(yīng)用發(fā)展迅速，融合發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施不斷夯實(shí)。取得成績的同時(shí)也應(yīng)該看到，目前我國制造企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展仍普遍面臨終端聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸發(fā)展瓶頸。
終端聯(lián)網(wǎng)：設(shè)備終端全面聯(lián)接存在瓶頸
工業(yè)設(shè)備設(shè)施聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前全球各國工業(yè)設(shè)備設(shè)施聯(lián)網(wǎng)率均不高，究其原因，一方面，受益于傳統(tǒng)工業(yè)封閉技術(shù)體系和價(jià)值壁壘，設(shè)備制造商核心利潤主要來源于產(chǎn)品交易和線下后市場服務(wù)，總體上對設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化改造和提供線上服務(wù)缺乏動力；另一方面，由于商業(yè)模式不清晰、線上服務(wù)能力不足、設(shè)備入網(wǎng)成本高昂、價(jià)值回報(bào)預(yù)期不足，工業(yè)企業(yè)普遍缺乏設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的動力。截至2019年，我國企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率47.1%，而數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率僅為41.0%。我國亟需大幅提升工業(yè)設(shè)備設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化水平，突破發(fā)展瓶頸。
圖1 2019年重點(diǎn)行業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率
數(shù)據(jù)采集：設(shè)備數(shù)據(jù)采集和分析能力亟待提升
數(shù)據(jù)自動采集是企業(yè)獲取數(shù)據(jù)的重要手段，是工廠數(shù)字建模的基礎(chǔ)，可有效提升數(shù)據(jù)的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和完整性，幫助企業(yè)更全面、高效地利用數(shù)據(jù)優(yōu)化產(chǎn)品與服務(wù)，全面支撐企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理和智能決策。目前，我國設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動采集仍是當(dāng)前數(shù)據(jù)自動獲取的薄弱環(huán)節(jié)，2019年，僅有約五分之一的工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)自動記錄并上傳至云平臺；利用云平臺對工業(yè)設(shè)備開展不同程度管理和應(yīng)用的企業(yè)比例均處于較低水平，除設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測達(dá)到19.0%以外，其余均在10%左右，我國企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)采集和分析能力亟需大幅度提升。
圖2 2019年企業(yè)利用云平臺對已上云工業(yè)設(shè)備進(jìn)行管理和應(yīng)用情況
信息傳輸：生產(chǎn)管理層和控制層之間存在割裂
對于一個(gè)典型的制造企業(yè)，生產(chǎn)管理與控制可以分為四個(gè)層級，自下而上依次是底層裝備層、過程控制層、制造執(zhí)行層、生產(chǎn)管理層。底層裝備層和過程控制層側(cè)重于實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)制造過程中裝備和生產(chǎn)工序的自動化控制，制造執(zhí)行層和生產(chǎn)管理層側(cè)重于車間級和企業(yè)級的生產(chǎn)管理與資源調(diào)度。生產(chǎn)管控水平的提升需要從企業(yè)管理級、車間級、過程控制級到設(shè)備級均實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管控和優(yōu)化調(diào)度，在這個(gè)過程中離不開每個(gè)層級的自動化、信息化和智能化水平的同步提升。目前我國企業(yè)生產(chǎn)管控相鄰層級間的數(shù)據(jù)互通能力已初步形成，制造執(zhí)行層向生產(chǎn)管理層進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的能力最為薄弱，生產(chǎn)管理層與制造執(zhí)行層之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向聯(lián)通的企業(yè)約為1/5，成為多層級之間數(shù)據(jù)雙向聯(lián)通的制約環(huán)節(jié)。
圖3 2019年我國制造企業(yè)通過通信技術(shù)在不同層級實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通情況
軟件——工業(yè)軟件云化趨勢顯現(xiàn)，工業(yè)APP供給能力有待提升
工業(yè)軟件是新型制造體系的“軟裝備”，是兩化融合的切入點(diǎn)和“黏合劑”，建立新型制造體系，實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)等方面流程的數(shù)字化和智能化，離不開各類軟件的支撐。隨著信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和輻射領(lǐng)域的持續(xù)拓展，云化、平臺化逐漸成為要素匯聚、資源整合、能力開發(fā)、創(chuàng)業(yè)孵化的重要手段，軟件云化成為大勢所趨，有效降低企業(yè)技術(shù)應(yīng)用門檻。工業(yè)APP的出現(xiàn)為工業(yè)軟件的研制、應(yīng)用與發(fā)展提供了更好的技術(shù)路徑與應(yīng)用實(shí)踐，其數(shù)量、效果、用戶量已經(jīng)成為衡量工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用成效的關(guān)鍵要素，但是目前，我國工業(yè)APP發(fā)展仍處于初級階段，供給能力有待提升。
個(gè)性化需求高的生產(chǎn)控制類工業(yè)軟件普及水平較低
綜合比較來看，經(jīng)營管理類和產(chǎn)品研發(fā)類軟件的普及率顯著高于生產(chǎn)控制類軟件。ERP、CRM、SCM、CAD/CAE/CAPP等通用軟件市場較為成熟，這些軟件普及率均超過1/4，其中ERP、CAD/CAE/CAPP軟件普及率均超過50%。PLM、MES、CAM、SCADA等軟件與企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵工藝流程、狀態(tài)信息和基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)息息相關(guān)，需要針對企業(yè)特點(diǎn)做大量個(gè)性化開發(fā)，并在隨后實(shí)際生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化，才能發(fā)揮更大作用，目前SCADA、CAM、MES等生產(chǎn)控制類軟件普及率僅在20%左右。
圖1 2019年我國制造企業(yè)主要工業(yè)軟件普及率
近四分之一的上云制造企業(yè)通過SAAS服務(wù)訂閱模式使用應(yīng)用軟件
新技術(shù)迭代速度不斷加快、企業(yè)面臨的市場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，一次性、大規(guī)模的數(shù)字化投入方式已不能有效應(yīng)對這種每時(shí)每刻都在發(fā)生的變化，企業(yè)越來越傾向于更加靈活的數(shù)字化轉(zhuǎn)型投入策略，投資型的數(shù)字化建設(shè)逐步向消費(fèi)型的數(shù)字化應(yīng)用轉(zhuǎn)變。云計(jì)算的出現(xiàn)恰好滿足企業(yè)“按需”、“輕量”的信息化建設(shè)訴求，上云也成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要方式。通過云服務(wù)提升制造企業(yè)IT資源管理效率，實(shí)現(xiàn)更均衡、更優(yōu)化的管理；同時(shí)，云服務(wù)的按需付費(fèi)也將制造企業(yè)信息化投入由固定成本轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兊倪\(yùn)營成本；此外，專業(yè)的第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)解決了制造企業(yè)“重建設(shè)、輕運(yùn)維、運(yùn)維難”的問題。當(dāng)前，在制造企業(yè)云服務(wù)應(yīng)用場景中，超過50%的上云制造企業(yè)租用公有云存儲服務(wù)，近一半上云制造企業(yè)租用公有云計(jì)算服務(wù)。雖然云端訂閱與定制的企業(yè)比例明顯較低，但已有24.1%的上云制造企業(yè)通過SAAS服務(wù)訂閱模式使用應(yīng)用軟件，34.0%的上云制造企業(yè)通過公有云平臺實(shí)現(xiàn)軟件的定制。
圖2 2019年上云制造企業(yè)公有云服務(wù)應(yīng)用比例
生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)成為工業(yè)APP應(yīng)用的主要場景
隨著新一代信息技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)軟件向云化、數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)變，與工業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)知識、工業(yè)場景深度融合，工業(yè)APP應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)APP通過將大量工業(yè)技術(shù)原理、行業(yè)知識、基礎(chǔ)工藝、模型工具規(guī)則化、軟件化、模塊化，并封裝為可重復(fù)使用的微服務(wù)組件，有力促進(jìn)工業(yè)知識的顯性化、公有化、組織化、系統(tǒng)化，極大地提高知識的應(yīng)用與復(fù)用。當(dāng)前，我國工業(yè)APP發(fā)展仍處于初級階段，2019年我國工業(yè)企業(yè)中有19.1%的工業(yè)企業(yè)在應(yīng)用云服務(wù)的基礎(chǔ)上使用工業(yè)APP。應(yīng)用來源方面，應(yīng)用工業(yè)APP的制造企業(yè)中，54.1%的企業(yè)通過外包購買形式獲取服務(wù)，在龐大的市場需求之下，我國工業(yè)APP商用公有模式發(fā)展?jié)摿薮?。?yīng)用場景方面，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)已成為工業(yè)APP應(yīng)用的主要場景之一，工業(yè)APP應(yīng)用有助于彌補(bǔ)我國企業(yè)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)工業(yè)軟件應(yīng)用不足的短板。
圖3 2019年我國工業(yè)APP普及應(yīng)用情況
我國工業(yè)APP供給能力有待提升
由于技術(shù)沉淀和產(chǎn)業(yè)支撐能力不足等原因，我國企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)APP的封裝應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展受到制約。工業(yè)APP關(guān)注對工業(yè)數(shù)據(jù)建模與模型持續(xù)優(yōu)化，關(guān)注對工業(yè)技術(shù)知識的提煉與抽象，將數(shù)據(jù)模型、提煉與抽象的知識結(jié)果通過形式化封裝與固化形成APP。目前，我國企業(yè)中實(shí)現(xiàn)公共產(chǎn)品、技術(shù)資源、數(shù)據(jù)信息的工業(yè)APP封裝應(yīng)用的企業(yè)比例分別為11.4%、17.7%和14.3%，此外14.9%的企業(yè)能夠針對特定業(yè)務(wù)場景調(diào)用以上資源形成新型工業(yè)APP。由于我國企業(yè)在工業(yè)數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)建模分析、行業(yè)機(jī)理模型沉淀等方面基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支撐能力不足，工程化路徑不成熟，工程質(zhì)量和安全保障能力較弱等因素，我國企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)APP的封裝應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展受到阻礙。
圖4 2019年我國企業(yè)工業(yè)APP封裝應(yīng)用情況
平臺——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用走實(shí)向深
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合的高級形態(tài)，是新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的重要基石，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在企業(yè)中廣泛、深入應(yīng)用是加速賦能兩化深度融合的突破口。經(jīng)過近幾年發(fā)展，在各方的共同努力下，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)新發(fā)展從概念普及走向?qū)嵺`深耕階段，多層次平臺體系基本形成，“平臺+”解決方案持續(xù)涌現(xiàn)，行業(yè)賦能效果逐步凸顯。本期重點(diǎn)聚焦《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計(jì)劃（2018-2020年）》（工信部信管函〔2018〕188號）遴選出72個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目，對項(xiàng)目承擔(dān)情況的跟蹤、量化分析，分析發(fā)現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展有效激發(fā)企業(yè)效能效益凸顯。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程
工信部于2019年5月聯(lián)合組織實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程（平臺方向），通過支持建設(shè)平臺試驗(yàn)測試環(huán)境、平臺測試床、平臺公共支撐體系和平臺關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)制定等43個(gè)創(chuàng)新發(fā)展項(xiàng)目，通過“以測帶建、以測促用”的方式，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展，形成一批知名平臺品牌。制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)、信息通信、能源等領(lǐng)域的龍頭企業(yè)紛紛布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，已形成50余家具有一定區(qū)域、行業(yè)影響力的平臺，顯著提升了平臺供給能力。截止2019年6月底，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程承擔(dān)企業(yè)的數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率為63.3%，同比增速達(dá)44.5%，是同期全國平均增速的10倍以上。新產(chǎn)品研發(fā)周期平均縮短9.6%，平均訂單交貨周期縮短13.1%，效能效益顯著提升。
表1 2018-2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程承擔(dān)單位重點(diǎn)指標(biāo)水平
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范工程
圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識解析、平臺、安全4個(gè)方向，工信部自2018年起連續(xù)兩年開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范工程遴選工作，以試點(diǎn)先行、示范引領(lǐng)，總結(jié)推廣可復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)、做法，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。通過對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范樣本企業(yè)的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測算分析發(fā)現(xiàn)，截止2019年6月底，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同的企業(yè)比例為61.9%，同比增速達(dá)18.6%，比全國同比增速高出近14個(gè)百分點(diǎn)。企業(yè)通過試點(diǎn)示范項(xiàng)目打造，新產(chǎn)品研發(fā)周期平均縮短6.1%，平均訂單交貨周期縮短7.9%，效能效益得到顯著提升。試點(diǎn)先行、示范引領(lǐng)，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的一批解決方案和應(yīng)用案例不斷涌現(xiàn)，在質(zhì)量管理、工藝優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)同等方面推出一系列規(guī)?；膭?chuàng)新應(yīng)用。目前，重點(diǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺平均設(shè)備連接數(shù)達(dá)到60萬臺，平均工業(yè)APP數(shù)量突破1500個(gè)，并在鋼鐵、石化、工程機(jī)械、電子信息、輕工等領(lǐng)域涌現(xiàn)出一批新模式，有力推動企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
表2 2018-2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范項(xiàng)目承擔(dān)單位重點(diǎn)指標(biāo)水平
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