來(lái)源:安世亞太
作者:丁杰
導(dǎo)讀:在新形勢(shì)下中國(guó)制造業(yè)面臨新的“�,!迸c“機(jī)”,,通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變,、從工業(yè)經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為必然趨勢(shì)。
在此過(guò)程中,,提出和探討了應(yīng)用系統(tǒng)工程方法,,將數(shù)字孿生體作為頂層工具,有助于將國(guó)家和地方政府,、制造業(yè)企業(yè),,以及解決方案供應(yīng)商等相關(guān)方目標(biāo)和資源進(jìn)行整合,形成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略和實(shí)施框架,。
世界巨變和中國(guó)制造業(yè)的危與機(jī)
今年以來(lái),,世界巨變。世界經(jīng)濟(jì)衰退乃至引發(fā)經(jīng)濟(jì)危機(jī),,已逐漸成為現(xiàn)實(shí),,給中國(guó)制造業(yè)企業(yè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)和“危機(jī)”。
從“�,!钡慕嵌瓤矗喝蚬⿷�(yīng)鏈斷裂,,國(guó)際貿(mào)易保護(hù)主義抬頭,,逆全球化成為趨勢(shì)。市場(chǎng)容量沒(méi)有增長(zhǎng)甚至還可能萎縮,,供給產(chǎn)能過(guò)剩而客戶卻日益挑剔,。質(zhì)量和成本只是參與玩家的敲門磚,而拿出獨(dú)特價(jià)值的產(chǎn)品和服務(wù),、乃至通過(guò)發(fā)掘新業(yè)態(tài)跑馬圈地,,成為制造業(yè)企業(yè)發(fā)展和生存的關(guān)鍵。
從“機(jī)”的角度看:國(guó)際國(guó)內(nèi)格局正在重構(gòu),,“亂世出英雄”,。2008年在美國(guó)次貸危機(jī)引起的世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)沖擊下,我國(guó)電子商務(wù),、移動(dòng)支付和現(xiàn)代物流等以前所未有的速度迅猛崛起,,被譽(yù)為“新四大發(fā)明”。當(dāng)下,,中國(guó)龐大且快速增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)需求,、門類齊全的現(xiàn)代工業(yè)體系、IT,、DT和增材制造等數(shù)字化和制造新技術(shù)帶來(lái)的新生產(chǎn)力,,及其在商業(yè)領(lǐng)域結(jié)合中國(guó)國(guó)情的成功經(jīng)驗(yàn),都為中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越式發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇,。
640.png (247.94 KB, 下載次數(shù): 162)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
逆全球化趨勢(shì)下國(guó)際國(guó)內(nèi)制造業(yè) 格局正在重構(gòu)(源自網(wǎng)絡(luò)) 數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為驅(qū)動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的新動(dòng)能
市場(chǎng)變化使傳統(tǒng)制造業(yè)正在向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型,,從傳統(tǒng)的批量制造向定制化柔性制造轉(zhuǎn)變,從產(chǎn)品制造過(guò)程向售前,、售后的服務(wù)過(guò)程延伸,。而售前的客戶需求引導(dǎo)、追蹤和針對(duì)性設(shè)計(jì),,以及在售后長(zhǎng)時(shí)間服務(wù)過(guò)程中增加客戶粘性和實(shí)現(xiàn)再銷售,,成為促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng)、提高附加值,、業(yè)務(wù)延伸和利潤(rùn)提升的關(guān)鍵,。換言之,制造業(yè)正在從工業(yè)向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型與結(jié)合,。
生產(chǎn)力水平的發(fā)展對(duì)于產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施的保障,,如下圖所示。云大物智鏈等IT使能技術(shù)的發(fā)展,,以及增材制造等制造工藝領(lǐng)域的突破,正在推動(dòng)第四次工業(yè)革命的到來(lái),,以及數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,。
“數(shù)字化的資源和信息”對(duì)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的作用,,正如同石油和機(jī)械對(duì)于工業(yè)的作用,是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī),,將數(shù)字燃料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)動(dòng)能,。而在此過(guò)程中,同樣需要數(shù)字新基建進(jìn)行保障,。
640-1.png (106.08 KB, 下載次數(shù): 151)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
生產(chǎn)力水平促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施保障和經(jīng)濟(jì)發(fā)展 (源自安世亞太)
數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為國(guó)家戰(zhàn)略,,在“數(shù)字產(chǎn)業(yè)化”和“產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”的目標(biāo)導(dǎo)向下,如何引入數(shù)字化理念和技術(shù)賦能傳統(tǒng)制造,,則成為制造業(yè)企業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵,。
640-2.png (107.42 KB, 下載次數(shù): 146)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
制造業(yè)與服務(wù)業(yè)融合的數(shù)字經(jīng)濟(jì) (源自工業(yè)4.0研究院)
近年來(lái),國(guó)家各部委陸續(xù)發(fā)布“新基建”(國(guó)務(wù)院),、“3D打印列入十三五規(guī)劃”(國(guó)務(wù)院),、“先進(jìn)制造業(yè)與先進(jìn)服務(wù)業(yè)深度融合”(發(fā)改委)、“制造業(yè)設(shè)計(jì)能力提升”(發(fā)改委),、“促進(jìn)服務(wù)型制造發(fā)展”(工信部),、“國(guó)家軟件重大工程”(工信部)等規(guī)劃和支持政策,均反映了新形勢(shì)下制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的國(guó)家戰(zhàn)略,。
系統(tǒng)工程方法和數(shù)字孿生體工具是推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有力武器
制造業(yè)企業(yè)在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中,,將面臨很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。
例如國(guó)家發(fā)展改革委高技術(shù)司司長(zhǎng)伍浩指出:當(dāng)前不少企業(yè)轉(zhuǎn)型主要存在三個(gè)問(wèn)題:一是轉(zhuǎn)型能力不夠,、“不會(huì)轉(zhuǎn)”,,二是轉(zhuǎn)型成本偏高、“不能轉(zhuǎn)”,,三是轉(zhuǎn)型陣痛期比較長(zhǎng),,“不敢轉(zhuǎn)”。
我們認(rèn)為,,解決的方案是“方法和工具”,、“開(kāi)源和生態(tài)”,以及“賦能和路徑”,,本文重點(diǎn)討論“方法和工具”問(wèn)題,。系統(tǒng)工程是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方法框架,而數(shù)字孿生體是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心關(guān)鍵使能技術(shù)和頂層工具,。
1. 系統(tǒng)工程方法
系統(tǒng)工程最早由中國(guó)航天,、導(dǎo)彈和自動(dòng)化之父錢學(xué)森院士引入中國(guó),錢學(xué)森院士指出:系統(tǒng)工程是組織管理“系統(tǒng)”的規(guī)劃,、研究,、設(shè)計(jì)、制造,、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法,,是一種對(duì)所有“系統(tǒng)”都具有普遍意義的科學(xué)方法,。
系統(tǒng)工程已廣泛應(yīng)用于國(guó)際國(guó)內(nèi)航空航天等高端裝備研制領(lǐng)域,實(shí)踐證明對(duì)于復(fù)雜,、龐大,、多組織和新技術(shù)并行的大型工程具有突出的指導(dǎo)作用。
系統(tǒng)工程方法的主要特點(diǎn)是:
- 把研究對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)分析,,分析總體中各個(gè)部分之間的相互聯(lián)系和相互制約關(guān)系,,使總體中的各個(gè)部分相互協(xié)調(diào)配合,服從整體優(yōu)化要求,。在分析局部問(wèn)題時(shí),,是從整體協(xié)調(diào)的需要出發(fā),選擇優(yōu)化方案,,綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的效果,;
- 綜合運(yùn)用各種科學(xué)管理的技術(shù)和方法,定性分析和定量分析相結(jié)合,;
- 對(duì)系統(tǒng)的外部環(huán)境和變化規(guī)律進(jìn)行分析,,分析它們對(duì)系統(tǒng)的影響,使系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境的變化,。
傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程方法以霍爾模型作為核心,,提出了由時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維所構(gòu)成的三維空間抽象結(jié)構(gòu),,構(gòu)成了系統(tǒng)工程的方法框架,。
640-3.png (96.38 KB, 下載次數(shù): 166)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
基于霍爾模型的系統(tǒng)工程方法框架 (源自Arthur David Hall)
該框架的優(yōu)勢(shì)是適合于大型項(xiàng)目的組織,在特定的邏輯維度(比如數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展客觀規(guī)律)的基礎(chǔ)上,,綜合考慮了知識(shí)維度(比如IT,、DT、AI支撐和應(yīng)用環(huán)境,,從可量化描述的工程領(lǐng)域到難以模型和量化的社會(huì)和藝術(shù)領(lǐng)域),,以及時(shí)間維度(多項(xiàng)目組織的合理路徑,以及如何落地實(shí)施)之間的總體規(guī)劃和相互影響要素,。
除此以外,,系統(tǒng)工程方法在具體的數(shù)字孿生體項(xiàng)目實(shí)施中,如何構(gòu)建IT和DT系統(tǒng)部署以形成數(shù)字基建支撐平臺(tái),,如何應(yīng)用正向設(shè)計(jì)和DFAM面向增材的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新等,,已形成很多本領(lǐng)域、本專業(yè)的實(shí)例化應(yīng)用,。
例如下圖安世亞太提出基于模型的系統(tǒng)工程MBSE應(yīng)用于復(fù)雜裝備和系統(tǒng)研發(fā),。MBSE的方法和流程同樣也可作為指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算,、機(jī)器學(xué)習(xí),、大數(shù)據(jù),、區(qū)塊鏈等數(shù)字孿生體使能技術(shù)系統(tǒng)的部署實(shí)施和架構(gòu)設(shè)計(jì)。
640-4.png (211.25 KB, 下載次數(shù): 166)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
基于模型的系統(tǒng)工程MBSE應(yīng)用于復(fù)雜裝備 和系統(tǒng)研發(fā)(源自安世亞太)
2. 數(shù)字孿生體工具
應(yīng)用數(shù)字孿生體作為推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的頂層工具,,應(yīng)用系統(tǒng)工程方法進(jìn)行實(shí)例化,相對(duì)于其他架構(gòu)或信息化規(guī)劃和實(shí)施方法論,,其優(yōu)勢(shì)在于:
數(shù)字孿生體的核心在于虛擬世界和物理世界的結(jié)合,,更多地關(guān)注于虛實(shí)雙向互動(dòng)與促進(jìn),適用于不斷迭代升級(jí)的轉(zhuǎn)型過(guò)程,;
數(shù)字孿生體的應(yīng)用范圍更廣,,從產(chǎn)品的數(shù)字孿生體,到供應(yīng)鏈和物流,、產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生,,乃至城市和軍事,已應(yīng)用到生產(chǎn)生活,、國(guó)計(jì)民生的方方面面,。在此框架下研究企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,可用一致性的模型進(jìn)行宏觀戰(zhàn)略思考和路徑規(guī)劃,;
640-5.png (284.01 KB, 下載次數(shù): 159)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
數(shù)字孿生體在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 (源自北航陶飛教授)
數(shù)字孿生體在各領(lǐng)域的應(yīng)用,,從模型到系統(tǒng)和案例,已具備很好的實(shí)踐基礎(chǔ),,各研究機(jī)構(gòu)也形成了很多研究成果,。
640-6.png (28.85 KB, 下載次數(shù): 157)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
數(shù)字孿生體系統(tǒng)的通用參考架構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景 (源自安世亞太) 系統(tǒng)工程和數(shù)字孿生體相結(jié)合的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施框架
基于系統(tǒng)工程方法和數(shù)字孿生體工具的特點(diǎn),初步構(gòu)建了下圖數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)施框架,。
建立此框架的目的在于將數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利益相關(guān)方(國(guó)家和地方政府,、IT、DT和智能制造等解決方案服務(wù)商,、制造業(yè)企業(yè)等),,納入到一個(gè)可視化的坐標(biāo)系內(nèi),相關(guān)方共同研討和豐富,,形成一個(gè)清晰的戰(zhàn)略路徑,。
640-7.png (73.97 KB, 下載次數(shù): 157)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施框架 (源自安世亞太)
從三個(gè)坐標(biāo)軸和其組合形成的二維空間,最后到三維空間,,分別描述其中要點(diǎn)如下:
系統(tǒng)維:是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要目標(biāo),,關(guān)注者主要是國(guó)家發(fā)改委、地方政府以及制造業(yè)企業(yè),。對(duì)于國(guó)家來(lái)說(shuō)主要是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型,,對(duì)于地方政府來(lái)說(shuō)主要是地區(qū)經(jīng)濟(jì)和差異化競(jìng)爭(zhēng)策略;對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)主要是如何通過(guò)新產(chǎn)品,、新市場(chǎng)和新業(yè)態(tài),,提升競(jìng)爭(zhēng)力,;
認(rèn)知維:是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的動(dòng)能和技術(shù)支撐,關(guān)注者主要是國(guó)家工信部,、科技部和IT,、DT、工業(yè)自動(dòng)化和高端裝備等解決方案供應(yīng)商,。對(duì)于國(guó)家來(lái)說(shuō)主要是把握,、跟隨或引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),解決“卡脖子”問(wèn)題,;對(duì)于供應(yīng)商來(lái)說(shuō)主要是把握技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì),、形成獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、GPT(通用目的技術(shù))產(chǎn)業(yè)化等目標(biāo),;
項(xiàng)目維:是數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施落地的具體路徑,,以上各相關(guān)者都關(guān)注。對(duì)于國(guó)家和地方政府來(lái)說(shuō),,如何制定和實(shí)施導(dǎo)向型政策,;對(duì)于供應(yīng)商和企業(yè)來(lái)說(shuō)如何順應(yīng)大勢(shì)和踩住節(jié)拍;
系統(tǒng)維和認(rèn)知維的結(jié)合:GPT技術(shù)熟化,、跨越新技術(shù)“裂谷”,,與產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合,轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,;
系統(tǒng)維和項(xiàng)目維的結(jié)合:以戰(zhàn)略目標(biāo)為核心的資源合理匹配,,包括人才與組織、工具與方法,、流程與標(biāo)準(zhǔn)等,,總體規(guī)劃、制定制造業(yè)企業(yè)賦能戰(zhàn)略,、導(dǎo)向型政策和營(yíng)造生態(tài)環(huán)境,;
認(rèn)知維和項(xiàng)目維的結(jié)合:主要是技術(shù)解決方案供應(yīng)商與實(shí)施計(jì)劃的匹配和落地,比如項(xiàng)目組規(guī)劃,、建立成熟度標(biāo)準(zhǔn),、現(xiàn)狀評(píng)估、實(shí)施細(xì)節(jié)和效果測(cè)量等,;
以上三維結(jié)合:即形成制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的目標(biāo),、規(guī)劃、資源和路徑,。
研究和借鑒世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)
新工業(yè)革命和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì),,已成為世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的共識(shí),并根據(jù)各自的目標(biāo)和國(guó)情制定了相應(yīng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進(jìn)戰(zhàn)略。
1. 德國(guó)中小企業(yè)(比中國(guó)定義的中小企業(yè)要大)數(shù)字化業(yè)務(wù)流程轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略以聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部領(lǐng)導(dǎo),,建立了德國(guó)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架(下圖),。以中小企業(yè)4.0等大型資助板塊為方向,眾多小型資助項(xiàng)目為核心,,多個(gè)促進(jìn)中心為技術(shù)指導(dǎo)的全面引導(dǎo)系統(tǒng),;與研究機(jī)構(gòu)或大學(xué)及其他利益相關(guān)者共同合作,分為短期,、中期和長(zhǎng)期計(jì)劃來(lái)具體實(shí)施促進(jìn)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略,,旨在為中小企業(yè)提供免費(fèi)的、方便理解的,、實(shí)用的數(shù)字化相關(guān)指導(dǎo)。
640-8.png (89.9 KB, 下載次數(shù): 145)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
德國(guó)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型邏輯架構(gòu) (源自安世亞太)
2. 美國(guó)ManufacturingUSA成為推動(dòng)美國(guó)制造的新平臺(tái)和相關(guān)技術(shù)的“孵化器”,。美國(guó)制造并沒(méi)有囿于“制造業(yè)回歸”的思路,,而是“尋找新領(lǐng)地”,把未來(lái)的優(yōu)勢(shì)(設(shè)計(jì)和創(chuàng)新)放在核心位置,。
640-9.png (313.47 KB, 下載次數(shù): 180)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
美國(guó)尋找“新領(lǐng)地”發(fā)揮設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì) (源自工業(yè)4.0研究院)
3. 英國(guó)則將數(shù)字孿生體應(yīng)用提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面,,提出了數(shù)字孿生體國(guó)家戰(zhàn)略。對(duì)于通過(guò)數(shù)字孿生體應(yīng)用于提升公眾生活便捷性,、拓展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式,、減少資源浪費(fèi)等方面,發(fā)布了具體的信息管理框架路線和國(guó)家級(jí)數(shù)字孿生體原則,。
640-10.png (74.77 KB, 下載次數(shù): 149)
下載附件
2020-4-30 15:39 上傳
英國(guó)國(guó)家級(jí)數(shù)字孿生體原則 (源自工業(yè)4.0研究院)
綜上,,深刻理解新形勢(shì)下中國(guó)制造業(yè)的“危”與“機(jī)”,,把握“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”下“服務(wù)型制造”的發(fā)展趨勢(shì),,以“系統(tǒng)工程”方法和“數(shù)字孿生體”工具構(gòu)建制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和實(shí)施框架。同時(shí)在研究世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家做法的基礎(chǔ)上,,中國(guó)制造業(yè)揚(yáng)長(zhǎng)避短和實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng),,從而轉(zhuǎn)危為機(jī),繼往開(kāi)來(lái),,革故鼎新,。
—作者—
丁杰
安世亞太戰(zhàn)略合作部副總經(jīng)理,數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室顧問(wèn),;六西格瑪黑帶,、TOGAF高級(jí)認(rèn)證(2015),美國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)ASQ和企業(yè)架構(gòu)聯(lián)盟AEA會(huì)員,;二十余年制造業(yè)管理咨詢和信息化規(guī)劃,,三年增材制造生態(tài)圈戰(zhàn)略合作經(jīng)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
|