制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架

導(dǎo)讀數(shù)字化轉(zhuǎn)型無(wú)疑是各行各業(yè)發(fā)展和變革的熱點(diǎn)，進(jìn)而在社會(huì)和政府層面上升到數(shù)字經(jīng)濟(jì)的高度。何為經(jīng)濟(jì)？經(jīng)濟(jì)指的是價(jià)值的創(chuàng)造、轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)。因此，從經(jīng)濟(jì)的高度看，數(shù)字經(jīng)濟(jì)甚至可以視為與農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)而并存發(fā)展的第四產(chǎn)業(yè)。在筆者看來(lái)，如果數(shù)字經(jīng)濟(jì)真的可以上升到經(jīng)濟(jì)的高度，那么，數(shù)字經(jīng)濟(jì)就不應(yīng)只是視為實(shí)體產(chǎn)業(yè)的附庸或其他服務(wù)業(yè)的補(bǔ)充，而應(yīng)有其特有的價(jià)值定位、運(yùn)行邏輯和管理特點(diǎn)。同樣，作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)在制造業(yè)的具體表現(xiàn)，我們應(yīng)該對(duì)制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型予以全新的審視，并按其特有的價(jià)值定位、運(yùn)行邏輯來(lái)規(guī)劃和實(shí)施。制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從商業(yè)或運(yùn)營(yíng)模式的角度看是企業(yè)的變革，其主要技術(shù)支撐是以物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算等為代表的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其呈現(xiàn)出來(lái)的運(yùn)行形式或效果是智能制造。因此，我們可以從企業(yè)變革、技術(shù)支撐、運(yùn)行形式等不同角度來(lái)認(rèn)識(shí)制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而認(rèn)識(shí)的角度不同，所看到的東西也不一樣。穿過(guò)樹(shù)木看森林。為了兼顧局部和整體，兼顧短期和長(zhǎng)期，兼顧技術(shù)和業(yè)務(wù)，兼顧手段和效果，我們需要以系統(tǒng)和整體的角度來(lái)看制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這正是“制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架”嘗試要做的事情。圖1：制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架如圖1所示，“制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架”分別從目的、策略、能力、舉措、平臺(tái)、組織等角度，以從目的到組織，從業(yè)務(wù)到技術(shù)，層層分解的方式去認(rèn)識(shí)制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，力爭(zhēng)幫助制造型企業(yè)對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型有個(gè)全景認(rèn)識(shí)，同時(shí)又能以點(diǎn)帶線，以線帶面，以面帶體的方式來(lái)規(guī)劃和實(shí)施自身的轉(zhuǎn)型工作。轉(zhuǎn)型目的制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的當(dāng)然是為了自身的生產(chǎn)和發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，就是提升運(yùn)營(yíng)效率，驅(qū)動(dòng)利潤(rùn)增長(zhǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)賺錢，賺更多的錢，更輕松地賺錢，更長(zhǎng)久地賺錢的目的。當(dāng)然，有道德和使命感的企業(yè)，不能通過(guò)行業(yè)壟斷，不能通過(guò)偷工減料，不能通過(guò)污染環(huán)境，不能通過(guò)剝奪客戶、供應(yīng)商或員工的剩余價(jià)值來(lái)賺錢（在中國(guó)，此類企業(yè)有很多，尤其是那些處于行業(yè)前列的大型企業(yè)）。既然數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的是為了更好地生存和發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型就必須先和企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合。根據(jù)CSCIndex系統(tǒng)公司的咨詢師特里西（MichaelTreacy）和威爾斯馬（FredWiersema）的說(shuō)法，制造型企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價(jià)值信條有三種：卓越運(yùn)營(yíng)（OperationalExcellence）、領(lǐng)先產(chǎn)品（ProductLeadership）和親近顧客（CustomerIntimacy）。不同的企業(yè)，可以根據(jù)自身的行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)地位和能力稟賦，選擇其中的一種或幾種進(jìn)行發(fā)力。比如，面向終（C）端市場(chǎng)的企業(yè)，必然要選擇“親近顧客”，而面向企業(yè)（B）端市場(chǎng)的企業(yè)，其選擇可能是“卓越運(yùn)營(yíng)”或“領(lǐng)先產(chǎn)品”。圖2：制造型企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價(jià)值信條布局決定結(jié)局，思路決定出路。如果說(shuō)更好地生存和發(fā)展是結(jié)局，那么，發(fā)展戰(zhàn)略和價(jià)值信條的選擇就是布局，制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型要服務(wù)于企業(yè)的效率提升和利潤(rùn)增長(zhǎng)，首先必須面向發(fā)展戰(zhàn)略或價(jià)值信條的選擇來(lái)發(fā)力。轉(zhuǎn)型策略很多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作往往流于形式，或是演變成對(duì)所謂先進(jìn)技術(shù)的“擺龍門”，演變成單純的IT系統(tǒng)實(shí)施和應(yīng)用，最終成了“新品裝舊酒”，其效果是可想而知的了。在筆者看來(lái)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的異化，除了沒(méi)有緊緊圍繞企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價(jià)值信條來(lái)展開(kāi)外，還與規(guī)劃和實(shí)施時(shí)缺乏指導(dǎo)性方針，缺乏具體著力點(diǎn)，缺乏里程碑導(dǎo)向，沒(méi)有與業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和每一天的日常工作緊密結(jié)合等有關(guān)。前文說(shuō)過(guò)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型要圍繞企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價(jià)值信條來(lái)展開(kāi)，圍繞領(lǐng)先產(chǎn)品、卓越運(yùn)營(yíng)和親近顧客來(lái)展開(kāi)，筆者把它們進(jìn)一步細(xì)化為：以產(chǎn)品為中心，以質(zhì)量為抓手，以融合為手段，以貫通為主題。這樣一來(lái)，就把數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)企業(yè)整體的目標(biāo)和要求，轉(zhuǎn)化為對(duì)價(jià)值鏈，對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)和職能單元的目標(biāo)和要求，就能與相關(guān)部門和相關(guān)崗位的日常工作進(jìn)行緊密結(jié)合。（1）以產(chǎn)品為中心對(duì)廣大制造型企業(yè)而言，好的產(chǎn)品才是王道。如果自身的產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力，就可以“一俊遮百丑”，才可能有“酒香不怕巷子深”的資本。反之，如果產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力一般，企業(yè)就只能靠賣苦力、賣疲勞來(lái)賺辛苦錢，就只能老老實(shí)實(shí)地做“蘋果”的“富士康”。在筆者的親身經(jīng)歷中，就曾看到一家制造型企業(yè)，組織架構(gòu)、管理層、生產(chǎn)線等都沒(méi)有變，只是改做一個(gè)新產(chǎn)品，就從曾經(jīng)的常年虧損轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)月盈利。確保產(chǎn)品領(lǐng)先的做法有很多，技術(shù)領(lǐng)先或高顏值的爆款是其一（這取決于企業(yè)的創(chuàng)新能力），優(yōu)化產(chǎn)品的物料組成（物料清單）或工藝路線是其二；而且，后者更容易為廣大制造型企業(yè)所采用。根據(jù)德國(guó)工程師協(xié)會(huì)VDI統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品每增加1種新零部件，將增加年固定成本600~1000德國(guó)馬克，而IBM公司的實(shí)踐證明，每減少1%的冗余部件，可以使IBM公司減少過(guò)量的庫(kù)存、廢品、返工和供貨限制，并增加200,000,000億美元以上的產(chǎn)出。因此，制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，能否從優(yōu)化、簡(jiǎn)化產(chǎn)品的物料結(jié)構(gòu)或工藝路線入手？（2）以質(zhì)量為抓手制造型企業(yè)日常運(yùn)行中需要關(guān)注的問(wèn)題有很多，現(xiàn)場(chǎng)管理、設(shè)備維護(hù)、產(chǎn)能提升、能源消耗、計(jì)劃排產(chǎn)和生產(chǎn)調(diào)度、物料供應(yīng)、員工招聘和培訓(xùn)，等等，可以說(shuō)是千頭萬(wàn)緒。在千頭萬(wàn)緒的日?，嵤轮?，如果沒(méi)有一條主線，就很容易按下葫蘆浮起瓢，最終忙得焦頭爛額卻見(jiàn)效甚微。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)和理解，在制造型企業(yè)的日常工作中，從做單的角度來(lái)看，其工作主線是訂單交付體系（OrdertoDelivery，OTD）的貫通；從職能的角度來(lái)看，是產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)和提升。如果把好的企業(yè)運(yùn)營(yíng)打100分，訂單交付是后面的兩個(gè)“0”，而質(zhì)量保證是最前面的“1”。筆者把“以質(zhì)量為抓手”作為制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的策略之一，主要基于兩個(gè)方面的考量：1）質(zhì)量改善是企業(yè)的“生命線”，是系統(tǒng)性工程，抓住了質(zhì)量改善，就抓住了各種問(wèn)題的“牛鼻子”；2）質(zhì)量改善工作與數(shù)據(jù)分析密不可分；從技術(shù)應(yīng)用的角度看，質(zhì)量改善的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)分析，是從數(shù)據(jù)到信息，從信息到知識(shí)，從知識(shí)到洞察，從洞察到行動(dòng)的數(shù)據(jù)管理全生命周期，而數(shù)字化技術(shù)可以在質(zhì)量改善中找到廣闊的施展空間。圖3：制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與質(zhì)量改善（3）以融合為手段在傳統(tǒng)的信息化建設(shè)中，大部分的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是由操作人員手工錄入進(jìn)去的，然后再由程序員開(kāi)發(fā)相應(yīng)的報(bào)表展現(xiàn)給業(yè)務(wù)用戶，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)展現(xiàn)和數(shù)據(jù)理解等工作基本是手工或半自動(dòng)的，對(duì)人的依賴性很高，因而才有“GarbageIn，GarbageOut”的說(shuō)法。以融合為手段，就是在數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作中，通過(guò)制造或運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）、通訊技術(shù)（CT）、信息技術(shù)（IT）和數(shù)據(jù)技術(shù)（DT）等的融合，幫助企業(yè)自動(dòng)或高度半自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)從業(yè)務(wù)到數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)到信息，從信息到知識(shí)，從知識(shí)到洞察，從洞察到行動(dòng)，從行動(dòng)再回到業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式企業(yè)決策與運(yùn)行循環(huán)。圖4：數(shù)字化轉(zhuǎn)型中OT、CT、IT和DT的融合（4）以貫通為主題對(duì)很多制造型企業(yè)而言，數(shù)據(jù)孤島和部門墻是企業(yè)日常運(yùn)行中最常見(jiàn)，也是最主要的抱怨。很多企業(yè)的老板和領(lǐng)導(dǎo)層，有可能對(duì)數(shù)字化建設(shè)沒(méi)有系統(tǒng)和深入的了解，但對(duì)數(shù)據(jù)孤島確是有著切身的體會(huì)，這也是他（她）們對(duì)當(dāng)前數(shù)字化工作不滿意的主要原因。制造型企業(yè)中所謂的貫通，首先是流程的貫通，其次是職責(zé)的貫通，再次是數(shù)據(jù)的貫通和IT系統(tǒng)的貫通，最后還要有一個(gè)科學(xué)的治理體系來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)貫通進(jìn)行監(jiān)測(cè)、度量、診斷和持續(xù)改進(jìn)，對(duì)此有興趣的讀者可以閱讀筆者之前的文章：整體優(yōu)化，建設(shè)“四通一治”的交付能力。作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的策略之一，以貫通為主題，可以將數(shù)字化建設(shè)工作與企業(yè)中的消除數(shù)據(jù)孤島、打破部門墻、縮短訂單交貨周期、提升運(yùn)營(yíng)效率等業(yè)務(wù)痛點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。能力建設(shè)對(duì)制造型企業(yè)而言，從組織運(yùn)行的表現(xiàn)形式來(lái)看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型就是智能制造。智能制造既是制造型企業(yè)期望達(dá)成的運(yùn)行形式，也是企業(yè)能力的具體表現(xiàn)，主要內(nèi)容包括操作的自動(dòng)化、運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化和決策的智能化。（1）操作自動(dòng)化操作自動(dòng)化的目的是通過(guò)OT、IT等技術(shù)的應(yīng)用，把人從高勞動(dòng)強(qiáng)度、日常性、重復(fù)式和低附加值的作業(yè)中解放出來(lái)，以從事那些改善性、創(chuàng)新性、溝通性工作中去，并不斷提高企業(yè)中的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率。操作自動(dòng)化所涉及的作業(yè)包括鑄造、機(jī)加、裝配、物流搬運(yùn)和配送，等等。隨著中國(guó)人口老齡化時(shí)代的到來(lái)，制造型企業(yè)中各種作業(yè)的操作自動(dòng)化顯得日益迫切。（2）運(yùn)營(yíng)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)數(shù)字化所針對(duì)的是制造型企業(yè)日常運(yùn)營(yíng)中的計(jì)劃、組織、溝通、協(xié)調(diào)、控制等業(yè)務(wù)活動(dòng)。從業(yè)務(wù)領(lǐng)域或職能的廣度上來(lái)說(shuō)，包括數(shù)字化生產(chǎn)計(jì)劃與控制、數(shù)字化設(shè)備維護(hù)、數(shù)字化能源管理、數(shù)字化采購(gòu)供應(yīng)鏈、數(shù)字化質(zhì)量保證，等等。從數(shù)字化應(yīng)用的特點(diǎn)和深度來(lái)說(shuō)，包括業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、可視化和透明化。（3）決策智能化決策智能化是制造型數(shù)字化建設(shè)的高級(jí)階段，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深度推進(jìn)，包括可配置、可預(yù)測(cè)和自適應(yīng)等三種形式。在這里，筆者要特別提一下的業(yè)務(wù)的可配置。很多時(shí)候，談到某個(gè)問(wèn)題，人們往往容易陷入兩個(gè)極端：要么A，要么-A。就業(yè)務(wù)運(yùn)行而言，人們要么過(guò)分強(qiáng)調(diào)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，要么過(guò)分強(qiáng)調(diào)個(gè)性化、定制化，從而導(dǎo)致所謂的“一管就死，一放就亂”。在筆者看來(lái)，身處快速變化的時(shí)代，制造型企業(yè)的能力建設(shè)應(yīng)該尋求基礎(chǔ)作業(yè)或能力的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的組合關(guān)系的可配置。這就類似于“搭積木”，積木的基本構(gòu)件是標(biāo)準(zhǔn)化的，但通過(guò)各種積木的不同組合（關(guān)系），卻可以搭建出形式多樣的積木。圖5：數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的能力建設(shè)轉(zhuǎn)型舉措數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的能力建設(shè)有賴于轉(zhuǎn)型舉措來(lái)落實(shí)。在制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，轉(zhuǎn)型舉措和行動(dòng)方案有很多，但主要的，也是最重要的，無(wú)外乎這么幾個(gè)：信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、三項(xiàng)集成和數(shù)字孿生的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。（1）信息物理制造網(wǎng)絡(luò)信息物理制造網(wǎng)絡(luò)，或者說(shuō)信息物理制造系統(tǒng)（Cyber-PhysicalProductionSystems，CPPS）是信息物理系統(tǒng)（CPS）在制造業(yè)的具體應(yīng)用，而后者強(qiáng)調(diào)的是虛實(shí)融合，以實(shí)現(xiàn)更加可靠、高效和實(shí)時(shí)協(xié)同。針對(duì)信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的具體內(nèi)涵和內(nèi)容，業(yè)內(nèi)并沒(méi)有高度一致的定義，筆者愿意用下圖6所示的“魚”型示意來(lái)表示：圖6：信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的“魚”型示意大體上，在信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件中，既有ERP、PLM、MES、WMS、SRM、CRM等傳統(tǒng)IT系統(tǒng)，也有物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等新一代數(shù)字化技術(shù)。作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的舉措之一，本文所提到的信息物理制造網(wǎng)絡(luò)，想要表達(dá)的是制造型企業(yè)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施必須是虛實(shí)融合、高度集成、安全可靠和實(shí)時(shí)協(xié)同，并形成一個(gè)有機(jī)的整體（系統(tǒng)）。（2）三項(xiàng)集成如果說(shuō)信息物理制造網(wǎng)絡(luò)更多地是從技術(shù)元素及其形態(tài)的角度上講，三項(xiàng)集成則是從業(yè)務(wù)領(lǐng)域或業(yè)務(wù)效果的角度上講。三項(xiàng)集成也是工業(yè)4.0體系中所要求的主要舉措，具體包括：縱向集成、端到端集成和橫向集成。縱向集成的內(nèi)容或目的是確保老板的決策意圖100%不失真和及時(shí)地下達(dá)到一線，再讓一線的執(zhí)行情況100%不失真和實(shí)時(shí)地反饋給老板。端到端集成的內(nèi)容或目的是確保市場(chǎng)部門把客戶需求準(zhǔn)確地傳遞給研發(fā)部門，即把客戶需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品定義，以及技術(shù)部門把產(chǎn)品定義準(zhǔn)確地傳遞給生產(chǎn)部門，包括不同用途BOM的轉(zhuǎn)換和工程變更的管理，等等。橫線集成的內(nèi)容和目的是讓企業(yè)與上游的供應(yīng)商和下游的客戶友好地“玩?！?，也就是所謂產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)務(wù)協(xié)同，并盡量消除供應(yīng)鏈的“牛鞭效應(yīng)”。（3）數(shù)字孿生根據(jù)筆者的觀察和理解，數(shù)字孿生將是制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型歷程中最具革命性的數(shù)字化解決方案，它將根本性地改變?nèi)伺c環(huán)境的交互形式，并給企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、制造運(yùn)營(yíng)和服務(wù)支持等工作帶來(lái)翻天覆地的變化。圖7：全生命周期的數(shù)字孿生筆者把以數(shù)字孿生的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為主體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措概括為“一網(wǎng)二對(duì)象四階段多用途”。所謂的“一網(wǎng)”，指的是數(shù)字孿生所生存的土壤——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。所謂“二對(duì)象”，指的是數(shù)字孿生的作用對(duì)象或所模擬的實(shí)體，即產(chǎn)品或流程，因而有所謂的產(chǎn)品數(shù)字孿生、流程數(shù)字孿生和工廠數(shù)字孿生，等等。所謂的“四階段”，指的是數(shù)字孿生的全生命周期，包括設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)階段的數(shù)字孿生、測(cè)試與驗(yàn)證階段的數(shù)字孿生、制造與交付階段的數(shù)字孿生，以及運(yùn)營(yíng)與服務(wù)階段的數(shù)字孿生。所謂的“多目的”，指的是數(shù)字孿生可能帶給企業(yè)的業(yè)務(wù)用途，比如監(jiān)測(cè)、交互、遠(yuǎn)程控制、仿真和優(yōu)化，等等。在這里，之所以說(shuō)數(shù)字孿生是制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中最具革命性的舉措，是因?yàn)橛袛?shù)字孿生做支撐，企業(yè)就可以打造出類似飛行器輔助駕駛系統(tǒng)的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，讓企業(yè)邁向輕松地賺錢的愿景就更逼近了一步。轉(zhuǎn)型平臺(tái)制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)支撐是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。與傳統(tǒng)的IT解決方案所不同的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是“流程導(dǎo)向”和“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的有機(jī)結(jié)合。尤其在“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)