制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架

導(dǎo)讀數(shù)字化轉(zhuǎn)型無疑是各行各業(yè)發(fā)展和變革的熱點，進而在社會和政府層面上升到數(shù)字經(jīng)濟的高度。何為經(jīng)濟？經(jīng)濟指的是價值的創(chuàng)造、轉(zhuǎn)化和實現(xiàn)。因此，從經(jīng)濟的高度看，數(shù)字經(jīng)濟甚至可以視為與農(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，如果數(shù)字經(jīng)濟真的可以上升到經(jīng)濟的高度，那么，數(shù)字經(jīng)濟就不應(yīng)只是視為實體產(chǎn)業(yè)的附庸或其他服務(wù)業(yè)的補充，而應(yīng)有其特有的價值定位、運行邏輯和管理特點。同樣，作為數(shù)字經(jīng)濟在制造業(yè)的具體表現(xiàn)，我們應(yīng)該對制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型予以全新的審視，并按其特有的價值定位、運行邏輯來規(guī)劃和實施。制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從商業(yè)或運營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)、機器學(xué)習(xí)、云計算等為代表的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其呈現(xiàn)出來的運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、運行形式等不同角度來認識制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而認識的角度不同，所看到的東西也不一樣。穿過樹木看森林。為了兼顧局部和整體，兼顧短期和長期，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、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識制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，力爭幫助制造型企業(yè)對數(shù)字化轉(zhuǎn)型有個全景認識，同時又能以點帶線，以線帶面，以面帶體的方式來規(guī)劃和實施自身的轉(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。具體來說，就是提升運營效率，驅(qū)動利潤增長，進而實現(xiàn)賺錢，賺更多的錢，更輕松地賺錢，更長久地賺錢的目的。當(dāng)然，有道德和使命感的企業(yè)，不能通過行業(yè)壟斷，不能通過偷工減料，不能通過污染環(huán)境，不能通過剝奪客戶、供應(yīng)商或員工的剩余價值來賺錢（在中國，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)略進行有機地結(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）的說法，制造型企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價值信條有三種：卓越運營（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、行業(yè)地位和能力稟賦，選擇其中的一種或幾種進行發(fā)力。比如，面向終（C）端市場的企業(yè)，必然要選擇“親近顧客”，而面向企業(yè)（B）端市場的企業(yè)，其選擇可能是“卓越運營”或“領(lǐng)先產(chǎn)品”。圖2：制造型企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價值信條布局決定結(jié)局，思路決定出路。如果說更好地生存和發(fā)展是結(jié)局，那么，發(fā)展戰(zhàn)略和價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)的效率提升和利潤增長，首先必須面向發(fā)展戰(zhàn)略或價值信條的選擇來發(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，或是演變成對所謂先進技術(shù)的“擺龍門”，演變成單純的IT系統(tǒng)實施和應(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，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的異化，除了沒有緊緊圍繞企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價值信條來展開外，還與規(guī)劃和實施時缺乏指導(dǎo)性方針，缺乏具體著力點，缺乏里程碑導(dǎo)向，沒有與業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和每一天的日常工作緊密結(jié)合等有關(guān)。前文說過，數(shù)字化轉(zhuǎn)型要圍繞企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和價值信條來展開，圍繞領(lǐng)先產(chǎn)品、卓越運營和親近顧客來展開，筆者把它們進一步細化為：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，就把數(shù)字化轉(zhuǎn)型對企業(yè)整體的目標(biāo)和要求，轉(zhuǎn)化為對價值鏈，對各個業(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)崗位的日常工作進行緊密結(jié)合。（1）以產(chǎn)品為中心對廣大制造型企業(yè)而言，好的產(chǎn)品才是王道。如果自身的產(chǎn)品有競爭力，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)品的競爭力一般，企業(yè)就只能靠賣苦力、賣疲勞來賺辛苦錢，就只能老老實實地做“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)線等都沒有變，只是改做一個新產(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)德國工程師協(xié)會VDI統(tǒng)計，產(chǎn)品每增加1種新零部件，將增加年固定成本600~1000德國馬克，而IBM公司的實踐證明，每減少1%的冗余部件，可以使IBM公司減少過量的庫存、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)日常運行中需要關(guān)注的問題有很多，現(xiàn)場管理、設(shè)備維護、產(chǎn)能提升、能源消耗、計劃排產(chǎn)和生產(chǎn)調(diào)度、物料供應(yīng)、員工招聘和培訓(xùn)，等等，可以說是千頭萬緒。在千頭萬緒的日?，嵤轮?，如果沒有一條主線，就很容易按下葫蘆浮起瓢，最終忙得焦頭爛額卻見效甚微。根據(jù)筆者的經(jīng)驗和理解，在制造型企業(yè)的日常工作中，從做單的角度來看，其工作主線是訂單交付體系（OrdertoDelivery，OTD）的貫通；從職能的角度來看，是產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進和提升。如果把好的企業(yè)運營打100分，訂單交付是后面的兩個“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，從知識到洞察，從洞察到行動的數(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去的，然后再由程序員開發(fā)相應(yīng)的報表展現(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的，對人的依賴性很高，因而才有“GarbageIn，GarbageOut”的說法。以融合為手段，就是在數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作中，通過制造或運營技術(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)自動或高度半自動地實現(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，從知識到洞察，從洞察到行動，從行動再回到業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動式企業(yè)決策與運行循環(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)日常運行中最常見，也是最主要的抱怨。很多企業(yè)的老板和領(lǐng)導(dǎo)層，有可能對數(shù)字化建設(shè)沒有系統(tǒng)和深入的了解，但對數(shù)據(jù)孤島確是有著切身的體會，這也是他（她）們對當(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，最后還要有一個科學(xué)的治理體系來對業(yè)務(wù)貫通進行監(jiān)測、度量、診斷和持續(xù)改進，對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、提升運營效率等業(yè)務(wù)痛點進行有機的結(jié)合。能力建設(shè)對制造型企業(yè)而言，從組織運行的表現(xiàn)形式來看，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)期望達成的運行形式，也是企業(yè)能力的具體表現(xiàn)，主要內(nèi)容包括操作的自動化、運營的數(shù)字化和決策的智能化。（1）操作自動化操作自動化的目的是通過OT、IT等技術(shù)的應(yīng)用，把人從高勞動強度、日常性、重復(fù)式和低附加值的作業(yè)中解放出來，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)中的人均勞動生產(chǎn)率。操作自動化所涉及的作業(yè)包括鑄造、機加、裝配、物流搬運和配送，等等。隨著中國人口老齡化時代的到來，制造型企業(yè)中各種作業(yè)的操作自動化顯得日益迫切。（2）運營數(shù)字化運營數(shù)字化所針對的是制造型企業(yè)日常運營中的計劃、組織、溝通、協(xié)調(diào)、控制等業(yè)務(wù)活動。從業(yè)務(wù)領(lǐng)域或職能的廣度上來說，包括數(shù)字化生產(chǎn)計劃與控制、數(shù)字化設(shè)備維護、數(shù)字化能源管理、數(shù)字化采購供應(yīng)鏈、數(shù)字化質(zhì)量保證，等等。從數(shù)字化應(yīng)用的特點和深度來說，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)的高級階段，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深度推進，包括可配置、可預(yù)測和自適應(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。很多時候，談到某個問題，人們往往容易陷入兩個極端：要么A，要么-A。就業(yè)務(wù)運行而言，人們要么過分強調(diào)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，要么過分強調(diào)個性化、定制化，從而導(dǎo)致所謂的“一管就死，一放就亂”。在筆者看來，身處快速變化的時代，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)型舉措來落實。在制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，轉(zhuǎn)型舉措和行動方案有很多，但主要的，也是最重要的，無外乎這么幾個：信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、三項集成和數(shù)字孿生的開發(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，而后者強調(diào)的是虛實融合，以實現(xiàn)更加可靠、高效和實時協(xié)同。針對信息物理制造網(wǎng)絡(luò)的具體內(nèi)涵和內(nèi)容，業(yè)內(nèi)并沒有高度一致的定義，筆者愿意用下圖6所示的“魚”型示意來表示：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)，想要表達的是制造型企業(yè)的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施必須是虛實融合、高度集成、安全可靠和實時協(xié)同，并形成一個有機的整體（系統(tǒng)）。（2）三項集成如果說信息物理制造網(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%不失真和及時地下達到一線，再讓一線的執(zhí)行情況100%不失真和實時地反饋給老板。端到端集成的內(nèi)容或目的是確保市場部門把客戶需求準(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)、制造運營和服務(wù)支持等工作帶來翻天覆地的變化。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“二對象”，指的是數(shù)字孿生的作用對象或所模擬的實體，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)計與開發(fā)階段的數(shù)字孿生、測試與驗證階段的數(shù)字孿生、制造與交付階段的數(shù)字孿生，以及運營與服務(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、交互、遠程控制、仿真和優(yōu)化，等等。在這里，之所以說數(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，是因為有數(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)字化運營平臺，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。與傳統(tǒng)的IT解決方案所不同的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是“流程導(dǎo)向”和“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的有機結(jié)合。尤其在“數(shù)據(jù)驅(qū)動”方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)