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工业互联网赋能装备制造业数字化转型

发布时间:2022-01-17 10:51:01 来源:国家工业信息安全发展研究中心

  为深入实施工业互联网创新发展战略,加快装备数字化转型步伐,推动装备制造业高质量发展,第三届中国工业互联网大赛面向装备制造业设置了行业赛题,聚焦装备制造业研发创新能力弱、设备运维成本高、供应链协作不足等问题,遴选一批技术先进、成效凸显、易推广复用的工业互联网解决方案,推动装备制造业优化升级。2021年10月,装备制造业领军组和新锐组先后在山东省青岛市和湖南省长沙市开展激烈比拼,22支团队以优异成绩晋级全国百强,即将角逐2022年1月19至22日举办的全国总决赛,敬请期待。

  一、乘势而上,装备制造业数字化转型迫在眉睫

  (一)装备制造业是国民经济支柱产业

  装备制造业是为满足国民经济各部门发展和国家安全需要而制造各种技术装备的产业总称,承担着为国民经济各部门提供工作母机、带动相关产业发展的重任,可以说它是工业的心脏和国民经济的生命线,是支撑国家综合国力的重要基石。

  装备工业是典型的离散型工业,主要包括机械(通用装备、专用装备、仪器仪表、电气机械和器材等)、汽车、轨道交通、航空航天、船舶等细分领域,具有产品价值高、资本技术劳动密集、产业关联度强等特点。因此,装备制造业对技术进步、投资、就业的拉动效果十分明显,是国民经济的支柱性产业。

  (二)装备制造业数字化转型基础较好

  装备制造业发展水平是一个国家综合国力的重要体现,国家重大装备制造更是事关国家经济安全、国防安全的战略性产业。我国装备制造业经过多年发展,形成了门类齐全、具有相当规模和一定水平的产业体系,尤其是十八大以来,一批重大技术装备实现突破,培育出一批具有较强国际竞争力的龙头企业,取得了令世人瞩目的伟大成就。

  随着制造业转型升级明显加快,装备制造业和高技术制造业呈现出集群化、信息化和智能化发展态势。2020年,装备制造业的增加值比上年增长了6.6%,高于全部规上工业平均水平3.8%。装备制造业数字化基础较好,2021中国两化融合发展数据地图数据显示,装备制造业数字化研发设计工具普及率达到86.7%,经营管理数字化普及率达到69.4%,显著高于原材料和消费品工业,为数字化转型和高质量发展奠定了良好基础。

  (三)装备制造业高质量发展存在痛点问题

  当前阶段,世纪疫情与百年变局交织背景下市场竞争加剧,装备制造业企业亟需利用数字化手段应对高质量发展面临的痛点问题。

  自主创新不足,高端装备和关键部件受制于人。装备制造业当前还面临关键零部件和关键工业软件“卡脖子”困境、核心技术创新能力不足、产品数字化智能化水平不高、数字安全环境欠佳、数字化管理能力不强、数字化转型成本投入较大等问题。

  运维成本高企,设备管理维护水平仍然偏低。装备制造企业的服务化转型仍处于探索阶段,设备的生产者和使用者对设备智能化、高效率运维的需求十分迫切。目前,设备使用企业需要为设备维护配备专业人员,定期维护模式的流程和工艺复杂、成本高效率低,备品备件的库存较多,且仍存在设备状态不可见、故障停机给企业生产造成重大损失等问题。

  产业链条较长,上下游企业之间协作不足。装备制造业产业链较长、复杂度较高,面临研发协同水平低、产品迭代速度慢、知识复用能力差,工业零部件供应商多且极度分散,半成品、产成品库存较高,产业链协同效率低等问题。在大市场、多主体、信息不透明的场景下,亟需利用数字化手段整合供应链资源,推动跨企业信息共享、资源调配与分工协作,提高企业管理效率和运营决策能力。

  二、技术赋能,新技术为装备制造业转型升级保驾护航

  新一代信息技术的飞速发展为装备制造业深挖数据价值、增强核心竞争力、高端化智能化发展等提供了崭新机遇和有效路径。推动新一代信息技术与传统装备制造业深度融合,加快推进装备制造业企业数字化转型,是摆在装备制造业企业面前的重要课题。

  物联网、大数据、人工智能等技术为数据价值发掘利用夯基垒台。物联网技术的发展使得在更大范围、以更高效率采集设备数据成为可能,同时,大数据、人工智能、边缘计算等技术的进一步成熟,为深入挖掘设备数据价值,实现设备状态监控、使用效能提升、故障预测性维护,以及未来进一步加强产业链上下游数据的开放共享和互联互通奠定了坚实基础。此外,基于设备运行数据探索高价值设备的售后服务、租赁、贷款、保险等配套服务,能够有力支撑装备制造企业实现服务化转型。

  数字孪生技术赋能设备全生命周期各环节提质增效。数字孪生技术的逐渐落地,在产品研发、工艺设计、生产管控、设备运维等设备全生命周期各阶段都发挥了重要作用,尤其在航空航天等大国重器的研制当中显现出巨大优势,能够大幅缩短新产品开发周期、显著降低研发成本和风险、提高设备全生命周期管理能力、进一步提升产品性能和价值。

  5G为新技术、新场景的融合创新和落地应用铺平道路。5G作为工业互联网发展的关键使能技术,其大带宽、低延时、高可靠、广覆盖等技术特点,为无人驾驶工程车、设备远程操控等应用场景提供了可能。同时,5G与AR/VR/MR技术的结合,能够为现场辅助装配、远程维修和仿真培训提供更好的体验,在疫情防控常态化的形势下,极大提升了维修维护效率以及新员工的学习成长速度。

  三、奋楫领航,优秀解决方案引领行业乘风破浪

  本届大赛中,装备制造业涌现出众多优秀的工业互联网解决方案,他们通过探索融合数字孪生、人工智能、AR/VR、知识工程等新技术,形成了网络协同制造、柔性制造、预测性维护等新模式,有力推动了设计制造一体化协同、全流程透明生产和供应链高效弹性管控,在知识共享、智慧运维、供需对接等方面引领行业发展方向。

  知识共享,创新活力迸发。装备制造业整体研发设计数字化水平较高,为数字孪生、基于模型的系统设计与仿真等新技术新模式的培育和发展提供了肥沃土壤。新锐组晋级全国赛的参赛作品开发了“基于工业互联网平台智能装备全生命周期管理系统”,实现全新智能装备平均研发周期从4年缩短为2年,平均交付周期从8个月缩短至6个月。领军组三等奖获奖作品构建“压力容器设计建造安全评定云平台”,借助云平台,在降低企业软硬件成本投入的同时,大大提升了中小企业压力容器研发效率、降低了设计风险和安全事故风险。

  智慧运维,应用成效凸显。设备运维管理作为装备制造业的典型应用场景,解决方案数量最多,约占到全部参赛作品的“半壁江山”,是工业互联网平台较早涉足的领域,且应用效果较好。目前,故障预警、预测性维护、远程运维等智慧运维场景已在多个行业落地,并取得明显成效,极大提高了设备运行的安全和效率,降低了运维成本。领军组一等奖获奖作品建设的“轨道交通智能管控平台”,通过设备在线监控系统实时监测和诊断设备及部件状态,帮助相关人员在故障早期发现问题并立即进行调整,加快“计划修”向“状态修”转变,建立了新型智能运维体系。领军组二等奖获奖作品通过构建具有“飞机实时监控+排故支持+供应链协同+大数据分析”功能的飞机服务平台,预计提升飞机维修效率和维修质量10%以上,每年为航空公司节约近6000万元人民币,保障国产飞机机队安全顺畅运营。

  供需对接,市场空间广阔。供需高效匹配是市场始终追求的目标,平台作为资源汇集、信息共享、高效协同的有力工具,在支撑企业运营效率提升方面正发挥越来越大的作用,得到企业的普遍认可。新锐组一等奖获奖作品搭建“云切在线-钢板切割共享平台”,整合产业链上下游资源并精准对接,利用云切大数据中心,提供智能派单、自动报价、供应链金融等服务,实现中小微钢板切割企业降本增效。新锐组三等奖获奖作品构建“工业零部件供应链协同数字化制造服务平台”,建立工业零部件领域的需求产能智能化匹配系统,增强针对零部件业务流程的供应链管理、数字化协同制造和交易流通管理能力,显著提升产业链运行效率。