2023機械行業(yè)數字化轉型報告

機械行業(yè)二〇二三年六月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、國家政策宏觀形勢分析 1二、重型機械行業(yè)概況及發(fā)展現狀 4（一）型機業(yè)概況 4（二）型機業(yè)發(fā)展狀 4（三）型機業(yè)特點 5三、重型機械數字化轉型的問題與建設原則 6（一）字轉問題 6（二）型機字化轉原則 8四、重型機械數字化轉型建設方案 9（一）型機字化工廠 9（二）型機備智能化 17（三）能化服務 19重型機械行業(yè)數字化轉型發(fā)展的研究報告重型機械行業(yè)數字化轉型發(fā)展的研究報告PAGEPAGE13中國重型機械工業(yè)協會編中國重型機械工業(yè)協會編PAGEPAGE10一、國家政策宏觀形勢分析產業(yè)數字化作為數字經濟的主要組成部分，制造業(yè)特別是以航空、航天、軌道交通裝備等為代表的高端裝備業(yè)，是高質量發(fā)展數字經濟的重要組成部分。高端裝備行業(yè)產值高、供應鏈廣，對產業(yè)經濟的發(fā)展具有非常重要的引領作用，也代表著我國工業(yè)的最高科學技術、工藝水平、質量要求。影響，推動產業(yè)、企業(yè)及產品朝數字化、網絡化、智能化方向發(fā)展。自主創(chuàng)新轉變的關鍵環(huán)節(jié)力，以數字化賦能傳統勞動密集型產業(yè)實現高質量發(fā)展。隨著工業(yè)互聯網技術的發(fā)展，高端裝備制造業(yè)的未來經濟增長點將是綜合保障增值服務模式，形成服務型制造。通過先進的物聯網技術采集智能裝備產品的海量運行數據，應用工業(yè)大數據技術，提升產品性能，并對產品全生命周期的健康狀態(tài)進行管控。通過制造、服務一體化，實現由制造型企業(yè)向制造+服務型企業(yè)的轉型發(fā)展。2G跟隨、3G突破、4G同5G重點工業(yè)企業(yè)關鍵工序數控化率達到58.6%，數字化研發(fā)設計工具普及率達到77%20221045個國民經濟大類，具有影響力的工業(yè)互聯網平臺達到240個。202580%85絡化、智能化整體水平持續(xù)提高。能制造系統，推動制造業(yè)實現數字化轉型、網絡化協同、智能化變革。到2025年，70%規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)大部分實現數字化網絡化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步70%2001202035《質量強國建設綱要》指出開展質量管理數字化賦能行動，推動質量策劃、質量控制、質量保證、質量改進等全流程信息化、網絡化、智能化轉型。提出培育以技術、標準、品牌、質量、服務等為核心的經濟發(fā)展新優(yōu)勢，推動中國制造向中國創(chuàng)造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變，堅定不移推進質量強國建設。二、重型機械行業(yè)概況及發(fā)展現狀（一）重型機械行業(yè)概況（起重運輸4200GDP1%基礎工業(yè)提供重大裝備和關鍵零部件。重型機械行業(yè)所制造的裝備主要用于下游企業(yè)進行礦物開采、選礦、焙燒、冶煉、加工與深加工、搬運與輸送等，同時也為核電、風電、航天、船舶和國家大科學裝置等提供大型制造設備及大型鑄鍛件。因此，重型機械工業(yè)是關系到國民經濟命脈和國家安全的重要產業(yè)，是國家實力的體現，是重大技術裝備的主力軍。（二）重型機械行業(yè)發(fā)展現狀開發(fā)了煤炭井下智能化綜采成套設備并得到推廣；散料料場堆取料機實現了現場無人智能作業(yè)，并出口國外大型港口；在鋼廠鋼坯、成品鋼材庫采用橋式起重機+AGV300此，數字化賦能與智能化升級要求迫切、任務艱巨。當前重型機械行業(yè)智能制造還存在諸多不足，裝備智能化與工藝結合還需加深；裝備制造企業(yè)信息化系統散而亂，各系統各自為政，缺少頂層設計，造成若干信息孤島，無法實現數據共享和深度挖掘應用，生產協同組織效率不高、生產制造成本難以有效控制、精益生產難以落地，同時存在數據安全風險。（三）重型機械工業(yè)特點1階段，產業(yè)基礎薄弱，系統解決方案供給能力不足，數字化轉型難點多。2、重型機械裝備生產流程長、工序多、煉鋼、鑄造、鍛造、熱處理、焊接、機加工、裝配等生產環(huán)節(jié)大而全，零件品種多、產品結構復雜，數字化、智能化轉型環(huán)境更為復雜。3高，沒有數字化賦能下的智能化升級則無法滿足發(fā)展要求。4制造周期，保持最高的質量和運營效率。5及裝備制造高質量發(fā)展。6、企業(yè)內部各部門信息化、智能化、數字化發(fā)展不平衡，信息孤島多，整體協同效果有待提高。重型機械產品的高度復雜性、高度離散性、高度定制化、生產周期長等典型特征，導致裝備制造企業(yè)的管理遠比其他行業(yè)的管理復雜的多。設計方案、報價會根據客戶的需求不斷的調整修改；生產過程追溯管理困難，很難做到透明化生產；物料齊套管理難度大，經常會因為個別物料的短缺導致發(fā)貨延遲，影響客戶交付；設計、生產、質量、交付等多部門協同困難；客戶現場交付安裝進度不可控，售后維護成本高；與此同時企業(yè)還面臨著客戶高質量、低成本、短周期的要求。這些都成為重型裝備企業(yè)的更高效發(fā)展的障礙。三、重型機械數字化轉型的問題與建設原則（一）數字轉型的問題促進整個行業(yè)層面的轉型升級。頭砸了自己的腳。工廠、供應鏈等載體，構建虛實融合、知識驅動、動態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的數字化制造系統，培育發(fā)展個性定制、柔性制造等重型機械制造新模式，推動重型機械制造業(yè)實現數字化轉型、網絡化協同、智能化變革，賦能傳統產業(yè)轉型升級。1通過先進的物聯網技術采集智能裝備產品的海量運行數據，圍繞重型機械裝備領域，建設數字化車間和智能工廠，構建面向重型裝備全生命周期的數字孿生系統，應用工業(yè)互聯網、大數據技術，推進基于模型的系統工程（MBSE）規(guī)模應用，提升產品性能，實現產品全生命周期的預測性維護與健康狀態(tài)管控。通過制造、服務一體化，實現由生產型企業(yè)向服務型企業(yè)方向轉型發(fā)展。具體來說，重型機械行業(yè)企業(yè)推進數字化轉型需要注意以下問題：1ITIT決策層引領，自頂向下推進。2系不統一，推進數字化轉型無從下手。3據采集的基礎差。4轉型的動力。5性化很強，數字化轉型的突破口也各不相同，并沒有可以直接照搬的模板。（二）重型機械數字化轉型原則重型機械行業(yè)要推進數字化轉型，必須明確數字化轉型戰(zhàn)略，制定數字化轉型規(guī)劃，然后落實各項措施并使規(guī)劃的目標落地。應遵循以下原則：1+應變快捷的高效數字化集成系統。2（軟件和硬件同步適配上”的盲目追求。3業(yè)務協同和數據共享。4云計算等技術支撐公司核心業(yè)務穩(wěn)定運行。5準控制和優(yōu)化管理，推動碳減排，助力實現碳達峰、碳中和。6鏈。7、開展“工業(yè)互聯網+安全生產”建設，加大工業(yè)互聯網建設投入，加快安全生產要素的網絡化連接、平臺化匯聚和智能化分析。構建安全生產快速感知、全面監(jiān)測、超前預警、聯動處置、系統評估的新型能力體系。8安全立體防護體系，為數字化轉型筑牢安全防線。四、重型機械數字化轉型建設方案開放、共享發(fā)展。（一）重型機械數字化工廠（1網絡化協同系統、數字化制造管理平臺（MES系統臺等。數字化管理基礎平臺數據（產品技術數據、管理數據、財務數據、視頻數據、專家知識庫數據）（2生等技術支撐公司核心業(yè)務穩(wěn)定運行，保證各項數據的處理能力和效率。產品技術數據：設計圖紙、仿真試驗、工藝、加工、質量、物料管理、產品運維等過程的技術指導文件。管理數據：產品研發(fā)管理、生產計劃、加工制造、經營銷售、儲存運輸、設備管理、人力資源管理形成的數據。財務數據：經營活動中所有有關財務需要的中間財務數據及實時財務數據。視頻數據：企業(yè)運行有關現場管理、安全管理等監(jiān)控視頻數據。企業(yè)知識庫數據：與企業(yè)設計、工藝、管理、產品服務有關的國家標準、規(guī)范、制度、經驗知識、企業(yè)內控指標等。2數字化研發(fā)設計平臺/術開展產品的設計、仿真/試驗研究分析，采用產品數據管理系統PDM（/（BOM設計變更狀態(tài)管理（3。3依托工業(yè)互聯網平臺，實現高水平高效率的輕量化設計、并行設計、敏捷設計、交互設計和基于模型的設計，變革傳統設計方式，提升研發(fā)質量和效率。發(fā)展平臺化、虛擬化仿真設計工具，培育平臺化設計新模式，推動設計和工藝、制造、運維的一體化，實現無實物樣機生產，縮短新產品研發(fā)周期，提升產品競爭力。數字化工藝設計平臺數字化工藝設計平臺，與設計平臺緊密配合，基于產品的三維模型，充分利用工藝知識專家?guī)?，對產品的制造與裝配工藝過程進行仿真分析，提高設計、制造協同效率與質量，為下步工序提供結構化、可視化的三維工藝數據，并以三維工藝來指導生產現場的加工與裝配，為生產制造等內部業(yè)務系統的數字化和智能化提供支撐。通過數字化工藝平臺，可以有效組織企業(yè)生產工藝過程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質量文件和數控程序等生產作業(yè)文檔，實現車間無紙化生產。（見圖4）4數字化管理平臺5數字化管理主要包含企業(yè)產品設計、工藝、ERP、OA辦公、MES系統、供應鏈、財務管理系統組成的企業(yè)管理平臺，是對企業(yè)物料流、資金流、信息流進（打通企業(yè)數據鏈，通過智能傳感、物聯網等技術推動全業(yè)務鏈數據的實時采集和全面貫通，構建數字化供應鏈管理體系，引導企業(yè)打造數字化駕駛艙，實現經營管理的可視化和透明化。鼓勵企業(yè)基于生產運營數據重構戰(zhàn)略布局、運營管理和市場服務，形成數據驅動的高效運營管理模式，提升智能決策、精益制造和精準服務能力。網絡化協同網絡化協同主要是負責管理、控制、協調整個企業(yè)信息化系統網絡的正常運行及信息安全，通過信息化網絡系統，將企業(yè)科研、工藝、財務、營銷、采購、制造、人力資源各子系統有機聯系整合在一起，統一標準、統一接口、統一數據類型，夯實對各業(yè)務系統的支撐作用，對業(yè)務系統進行連接融合，協同聯動，建設敏捷的輔助決策、精益化運營管控、數字化產品開發(fā)、智能化制造執(zhí)行、集成化基礎應用等執(zhí)行平臺，整合已有的研發(fā)、財務、營銷、制造、供應鏈、物流、OA促進企業(yè)間的數據互通和業(yè)務互聯，推動供應鏈上下游企業(yè)與合作伙伴共享各類資源，實現網絡化的協同設計、協同生產和協同服務。推廣云化設計軟件CA（ERP（MES產品數據庫等，基于工業(yè)互聯網提升制造資源配置效率。數字化制造管理平臺（MES系統）重型機械企業(yè)屬于單件小批訂單式生產，利用基于模型的數字化企業(yè)生產制造執(zhí)行系統MES（manufacturingexecutionsystem）建立符合行業(yè)企業(yè)特點的高效精益制造模式，實現企業(yè)設備自動化、管理數字化、生產精益化、人員高效化，提升生產過程的執(zhí)行性和透明化程度、提高生產資源有效配置和產品質量、減少甚至消除生產過程浪費、降低生產成本投入，增強企業(yè)的生產制造綜合水平和管理能力。通過系統的實施，生產方式發(fā)生質的變化：①生產從被動指揮向實時調度轉變；②質量從事后抽檢向在線控制轉變；③資源從被動供應向主動供應轉變；④成本從事后核算向過程控制轉變；⑤管理從粗放型向質量型轉變。6MES（6）合理調度，提高生產的快速反應能力。生產實時管理：在生產過程監(jiān)控的基礎上，生產管理就是在生產計劃的指導下，根據各行業(yè)生產工藝特點組織協調生產，跟蹤生產過程數據，考核各項生產指標。并通過數據分析，優(yōu)化生產過程。實現計劃的編制、跟蹤，生產數據的分析以及考核管理等。管理者能夠實時掌握全廠的投入和產出，優(yōu)化決策生產，借此最大可能縮短生產時間，減少失誤，降低手工和重復錄入數據的相關成本。主要功能包括生產計劃管理、生產組織、車間考核和人員管理、生產數據分析等子系統。ERP運行狀態(tài)數據，對設備的開停次數、凈運行時間、運行負載分布（負載、正常負載、超負載的累計時長）OEE算易損件更換時間等。生產調度和應急指揮系統：①生產調度的職責是合理組織企業(yè)的生產活動，保證生產計劃的實現。系統根據來自物料跟蹤系統提供的實時信息，依據調度規(guī)則或操作人員的判斷，以自動或人機交互的方式執(zhí)行或修正生產作業(yè)計劃，更新并下發(fā)生產指令。②應急指揮系統主要作用于發(fā)生事故時，為安全搶險提供應急預案查詢，事故處理專家組、搶險隊伍、等人力資源，應急資源保障以及模擬演練等系統功能。統計分析、質量指標考核等功能。存管理；備件消耗分析。MESMES管理，原料消耗管理等。能源管理系統：能源管理系統可以實時監(jiān)控生產過程的能源狀況，有效控制能源消耗，便于及時發(fā)現耗能癥結，及時采取節(jié)能措施，及時調度指揮，及時操作，達到最大限度的減少生產能耗，降低生產成本。能源管理主要實現能源信息自動化處理、能源信息表格和圖形化分析、能源信息動態(tài)查詢。進行圖表圖形對比分析，保存歷史數據。安全預警管理：安全管理在不同企業(yè)中有不同的側重要求，并采用不同的設備和系統與《安全管理軟件系統》共同組成一個安全管控網絡，實現安全生產。安全管理系統包括如下一些功能：環(huán)保設施檔案管理；安全隱患管理；安全考核管理；事故處理；安全培訓管理；放射源管理；職業(yè)病管理。MESMES程調度、設備、質量、物料、人員考核、工藝指標等（MESERP之間的數據接口MES重組為面向用戶的對象，在此基礎上實現報表功能。墻和病毒隔離措施。重型機械企業(yè)生產制造環(huán)節(jié)大而全（從煉鋼、鑄造、鍛造、熱處理、焊接、機加、裝配、現場安裝、調試培訓、技術服務等單件小批難以組織量化作業(yè)等。通過應用三維仿真設計和工藝、柔性制造、智能倉儲物流、物聯網、大數據分析等技術，優(yōu)化設計、工藝、制造、物流、自動加不同企業(yè)根據自身智能制造發(fā)展水平確定自身智能制造提升策略，著力提升企業(yè)信息技術應用能力，加快生產制造全過程數字化改造，推動智能制造單元、智能產線、智能車間建設，實現全要素全環(huán)節(jié)的動態(tài)感知、互聯互通、數據集成和智能管控。推動先進過程控制系統在企業(yè)的深化應用，加快制造執(zhí)行系統的云化部署和優(yōu)化升級，深化人工智能融合應用，通過全面感知、實時分析、科學決策和精準執(zhí)行，提升生產效率、產品質量和安全水平，降低生產成本和能源資源消耗。（二）重型機械裝備智能化無人、高效、綠色、高可靠性的發(fā)展要求。礦山裝備智能化（回采率、選礦回收率、共伴生資源綜合利用率）發(fā)展的必經之路。自動卸載、自動對位、坡道行駛自動加減速等功能。無人駕駛鉆機可以實現鉆孔自動定位、自動鉆孔、自動接卸鉆桿等功能。實現無人挖掘。綜采設備三機一架實現成套控制自動化、自動定位、自動糾偏、成套裝備的無人或遠程操控作業(yè)、采掘路徑自動優(yōu)化、自動支護及推進作業(yè)等。巷道掘進設備的掘、鉆、錨三位一體機實現無人全自動作業(yè)。礦山無人巡檢機器人、維護檢修機器人開發(fā)。圍繞破碎選礦流程高耗能高污染狀況，開展新型破碎選礦工藝流程和設備的開發(fā)研究，實現破礦、磨礦、選礦智能、高效、綠色發(fā)展，提高選礦回收率和共伴生資源綜合利用率。冶金鍛壓裝備智能化數字化轉型重點未來若干年，中國鋼鐵行業(yè)將著力構建“雙循環(huán)”發(fā)展新模式，深化供給側結構性改革，調整鋼鐵產業(yè)結構，通過流程再造、數字化轉型，走上一條從“粗放型”向“精益型”的發(fā)展道路，高附加值產品比重逐步增加，加快從產鋼大國向世界鋼鐵強國發(fā)展。同時，加強環(huán)境保護治理，加大節(jié)能減排改造力度，推動綠色低碳高質量發(fā)展；著力提質增效，強化產業(yè)發(fā)展。推動綠色、低碳、高質量發(fā)展。冶金裝備主要包括：煉鐵設備、煉鋼設備、軋制機械、鑄造設備、軋輥金屬生產工藝透明化、供應鏈協同全局化、環(huán)保管理清潔化等方向數字化轉型。每個單臺冶金設備必須滿足生產線的工藝要求，因此冶金設備圍繞設備狀態(tài)的預知、預判、預防，現場