2021：制造业向数字化转型凸现6大模式

  跌宕起伏的2020年已逝去。回望2020年，我的脑海中就像有一辆时光列车驶过，浮现出这段艰难岁月中无数个瞬间，其中也包括那段我所亲历的武汉封城岁月，以及解封之后的快速复苏。随着我们国家快速控制新冠疫情，大力推进新基建，实施经济发展的“双循环”战略，我国制造业迅速回升，2020年12月的制造业采购经理人指数达到51.9%，连续十个月位于景气线之上，医疗用品、工程机械、商用车、造船、集装箱、纺织服装、玩具，乃至自行车等多个行业出现井喷。

  2020年，我国持续推进5G、智能制造和工业互联网，取得了显著成绩。然而，热潮之下隐忧尚存。作为我国智能制造领域的枢纽和平台，e-works积极抗疫，果断推进业务转型和服务创新，保持了健康发展的增长态势。在2021年新年伊始，特撰写本文，简要回顾2020年我国智能制造领域的热点，并对2021年我国智能制造领域怎么来实现理性前行做多元化的分析和展望。

  2020年，我国制造业发展先抑后扬。前11个月我国货物贸易进出口总值29.04万亿元，比2019年同期增长1.8%。其中，出口16.13万亿元，增长3.7%；进口12.91万亿元，下降0.5%；贸易顺差3.22万亿元，增加24.6%。2020年，汽车销量有望超2500万辆，同比降幅收窄到2%以内，大大好于年初预期；新能源汽车前11个月累计销量110.9万辆，同比增长3.9%；前11个月中国商用车累计产销分别完成472.1万辆和467.6万辆，同比分别增长22.2%和20.5%；2020年1-11月，我国主要工程机械企业共销售挖掘机296075台，同比增长37.4%，共销售各类装载机119933台，同比增长5.75%；2020年1-10月，规模以上电子信息制造业增加值同比增长6.9%；2020年1-11月，中国累计粗钢产量为9.61亿吨，同比增长5.5%；2020年1-11月，中国彩色电视机产量同比增长5.8%。这些统计数据充分体现了中国制造业的强劲复苏态势。

  新冠疫情期间人员流动受到限制，用工难上加难，部分自动化和智能化水平较高的企业，能快速恢复80%以上的产能，抢夺市场先机，刺激并加快了制造企业自动化、数字化和智能化的转型进程和投资力量。2020年RPA（机器人流程自动化）、网络视频会议、协同办公等云应用成为爆款应用，远程监控、数据采集、智能物流、MES/MOM等应用市场增长显著，工业软件和BI应用持续增长。同时，制造企业对数字化转型和人机一体化智能系统的规划和咨询服务的重视程度也有明显提高。

  2020年，MES软件与服务市场依然方兴未艾。中国市场有100多家面向不同细分行业的国内外MES厂商，解决方案逐渐从MES升级到MOM（制造运营管理），其中，盘古信息、赛意、兰光创新、艾普工华、佰思杰、元工国际、锐制智造、凯睿德、华磊讯拓、鑫海智桥、深科特、东尚、明基逐鹿、宝信、中创智能、虎蜥、秦权、速威和摩尔元数等国产品牌十分活跃，西门子、GE、达索系统、罗克韦尔自动化、Honeywell等国际大品牌也积极服务中国市场。

  e-works举办的第18届中国MES应用论坛（夏季和冬季两场论坛分别在杭州和东莞举行）与往年一样受到企业的欢迎，众多企业提出了选型需求。机械工业出版社正式出版了e-works编制的《MES选型选型与实施指南》，在各大网上书店登上了热销榜。一批专门干机床数据采集和数据分析的公司，如盖勒普、无锡微茗、西格数据和语祯物联也赢得很多商机。

  2020年，用友推出基于新一代的数字化、智能化技术的BIP商业创新平台；金蝶在2019年就宣布企业信息化进入后ERP时代，即EBC（Enterprise Business Capability）时代；浪潮则联合IDC定义了新一代企业级应用，以ERP业务流程数据为核心，推出基于全栈云的云ERP体系；鼎捷软件联合华为云发布面向制造业的人机一体化智能系统融合解决方案，将传统ERP应用融入更丰富的智能制造应用场景。从财报数据分析来看，2020年我国ERP厂商受新冠疫情影响，业绩受到不同程度冲击，但云服务收入实现了快速增长。

  2020年，支撑产品研制、工艺规划、制造和自动化控制的工业基础软件迎来发展契机。国家大力支持三维CAD、CAE、EDA等领域的工业基础软件研发，致力于实现进口替代。

  中望软件推出All-In-One CAx解决方案，并成功过会，即将上市；

  中控技术上市后市值已达到约500亿元，作为重点面向流程行业的人机一体化智能系统解决方案提供商，除DCS之外，中控的APC软件实力也很强；

  亚控发布了面向制造企业车间执行层生产信息化管理系统的全组态平台KingFusion3.6；

  CAXA三维设计软件已能支持10万零件大装配，CAXA PLM在平台化、CAD集成、多专业协同设计、设计工艺制造贯通及数据服务等方面形成独特优势；

  发源于中国电子科技集团14所的国睿信维发布了REACH睿知自主工业软件；

  安世亚太发布了工业知识云平台——千伯知识云（Pera.KnowleCloud），并与北京安怀信合作发布了《仿真分析规范指南-软件应用规范V1.0版》；

  华天软件发布了国内首款纯SAAS模式的三维CAD软件 CrownCAD，华天SVIEW三维轻量化浏览器注册用户超过130万；

  天喻软件得到了主流通信设施制造企业的青睐，提供三维浏览器和PLM系统底座；

  重点面向军工行业的北京凯锐远景科技发布了新一代支撑产品全生命周期管理的自主平台云杰CPLM；

  英特仿真发布了结构-流体-电磁多场耦合产品INTESIM-MultiSim 4.0，功能加强完善，并在航天、核电、能源动力、电子和汽车等行业开展了应用示范；

  瑞风协同公司基于试验业务平台TDM3000逐步发展出虚拟试验系统VTS和装备试验数据中心EDC，提升了对航空航天和部队用户装备试验业务的支撑能力。

  中望软件推出All-In-One CAx解决方案，并成功过会，即将上市；

  中控技术上市后市值已达到约500亿元，作为重点面向流程行业的人机一体化智能系统解决方案提供商，除DCS之外，中控的APC软件实力也很强；

  亚控发布了面向制造企业车间执行层生产信息化管理系统的全组态平台KingFusion3.6；

  CAXA三维设计软件已能支持10万零件大装配，CAXA PLM在平台化、CAD集成、多专业协同设计、设计工艺制造贯通及数据服务等方面形成独特优势；

  发源于中国电子科技集团14所的国睿信维发布了REACH睿知自主工业软件；

  安世亚太发布了工业知识云平台——千伯知识云（Pera.KnowleCloud），并与北京安怀信合作发布了《仿真分析规范指南-软件应用规范V1.0版》；

  华天软件发布了国内首款纯SAAS模式的三维CAD软件 CrownCAD，华天SVIEW三维轻量化浏览器注册用户超过130万；

  天喻软件得到了主流通信设施制造企业的青睐，提供三维浏览器和PLM系统底座；

  重点面向军工行业的北京凯锐远景科技发布了新一代支撑产品全生命周期管理的自主平台云杰CPLM；

  英特仿真发布了结构-流体-电磁多场耦合产品INTESIM-MultiSim 4.0，功能加强完善，并在航天、核电、能源动力、电子和汽车等行业开展了应用示范；

  瑞风协同公司基于试验业务平台TDM3000逐步发展出虚拟试验系统VTS和装备试验数据中心EDC，提升了对航空航天和部队用户装备试验业务的支撑能力。

  制造企业务实推进智能工厂建设，各行业都出现了一批真正取得成效的标杆智能工厂

  e-works开展了2020中国标杆智能工厂评选活动，各行业领先企业积极参评，第一批评选出42家，于2020年5月进行了颁奖。目前，正在紧锣密鼓地进行第二批标杆智能工厂的评选，2021年春节前将揭晓全部100家2020中国标杆智能工厂。在第一批获奖企业中，涉及30个细分行业，这一些企业积极应用人工智能技术赋予工厂工业大脑，开始应用5G通信支撑工厂“万物互联”，VR/AR为智能工厂建设开启了新的视角与体验，工业互联网应用助力生产模式变革，工业大数据为工厂挖掘“不可见世界”的价值。

  2020年，智能物流装备成为制造企业关注的热点。上海工博会开辟了智能物流装备展区，多家企业推出了无人叉车和移动机器人（AMR）。各种导航方式（磁条导航、惯性导航、二维码导航、激光导航和自然导航）和结构及形式（牵引式、举升式、潜伏式等）的AGV在制造企业得到普遍应用，也开始应用在车间之间进行室外物料流转的AGV，箱式仓储机器人也开始得到应用。一些定位精度和速度要求高的产线开始用用磁悬浮导轨，倍福自动化和贝加莱工业自动化等企业来提供专业解决方案。

  作为新基建的热点之一，2020年工业互联网领域呈现出巨大的热潮，国内主流的工业网络站点平台公司也受到长期资金市场青睐。青岛和苏州等城市将工业互联网提升到城市发展的策略的高度。

  卡奥斯工业网络站点平台连续完成两轮融资，融资总金额过 10 亿元人民币，TCL 旗下的格创东智、雪浪云、上海慧程和云工厂等企业也相继完成过亿元融资，而2020年12月，树根互联也完成了C轮融资8亿元，2020年工业互联网领域累计融资额超过30亿元。

  美的集团发布了美的工业互联网2.0，以及美擎品牌，寄云科技则应用工业网络技术为企业解决提高设备正常运行效率和缺陷检验测试等实际问题。2020年岁末，工业互联网“双跨”平台再度扩容，增加了腾讯WeMake工业网络站点平台、忽米H-IIP工业网络站点平台、宝信xIn3Plat工业网络站点平台、蓝卓supOS工业操作系统、紫光云引擎科技UNIPower工业网络站点平台，达到15家。

  2020年，我还观摩了上海电气星云智汇工业网络站点平台在海上风电领域的应用。虽然2020年工业互联网的热潮汹涌澎拜，但是还存在工业网络站点平台重复建设，缺乏统一的APP接口标准，工业互联网应用条块分割，工业网络站点平台厂商盈利模式不清晰等问题。目前，大部分工业互联网厂商还处于烧钱阶段，能否烧得出真正可持续的商业模式，还有待时间的检验！此外，在去年12月举行的中国工业大数据钱塘峰会上，北京化工大学高金吉院士呼吁要更加重视面向细分行业的工业网络站点平台建设。

  2020年工信部主办的第二届中国工业互联网大赛受到广泛关注，参与度很高，我应邀担任了评委。2020年中国信通院举办的第四届工业大数据创新竞赛吸引了大量高校和企业团队参与，针对具体的工业应用场景和算例，给出求解方案。令我印象非常深刻的是，在参与评审时，我和其他评委都更看好一组有工业背景，能够将机理模型和数学模型结合的团队，因为这才是解决工业大数据实际问题的有效途径。

  制造企业积极地推进智能工厂建设，为非标自动化集成商带来了发展机遇。先导智能、均普自动化、利元亨、广州明珞、瀚川智能、博众精工、无锡奥特维和合心机械等厂商实现了长足发展。e-works连续第二年发布了《中国智能工厂非标自动化集成商百强榜》，为制造企业和自动化厂商选择非标自动化集成商开展合作提供了指南。可以在一定程度上完成快速地发展的非标自动化集成商都是选择有热门需求的细分行业和特定工艺，例如动力电池生产与组装、车身焊接、汽车关键零部件装配、3C产品测试等，同时善于实现模块化设计，应用产线虚拟调试技术等。非标自动化行业对厂商的综合能力有一定的要求很高，目前还存在厂商众多，良莠不齐的问题，淘汰率也很高。

  2020年，数字孪生开始从概念走向落地。各行业企业异常关注数字孪生技术，学术界开展了广泛研究，主流厂商也开始提供数字孪生的解决方案。e-works举办了多次数字孪生的线上研讨会，每次都能吸引上万人次的观众。e-works分别在北京合苏州举办了两届数字孪生技术应用研修班，央企和各行业领先企业、科研院所的高管和知名高校教授报名踊跃，西门子、Unity、PTC、达索系统、ANSYS、Aveva、MapleSoft和Altair等国际主流厂商介绍了各自对数字孪生的理解和解决方案，上海电气、中国商飞、美的、上海智参等企业也交流了数字孪生的应用经验。作为国内厂商的代表之一，华龙讯的数字孪生解决方案进一步拓展应用场景，从烟草行业拓展到其它行业。目前，数字孪生技术主要的应用场景还是针对高端装备和智能工厂的运营阶段，通过结合三维建模、仿真与工业网络技术，实现可视化与优化，此外，产线虚拟调试和半实物仿真也是典型应用。ANSYS等公司推出了针对三维仿真软件创建降阶模型的技术，可以大幅度提高对数字孪生模型的仿真速度，以此来实现对其对应的实物产品做故障预测和运行优化；Unity公司推出了对轻量化三维模型进行实时、交互式三维渲染的引擎，为企业组织数字孪生应用提供了支撑。

  2020年，制造业AI应用取得实效。例如格创东智在华星光电液晶面板的缺陷识别方面取得了实效；无锡佛吉亚汽车座椅公司用人工智能技术进行异音检测，替代了人工进行质检；嘉腾、斯坦德机器人等多家AGV厂商实现了通过应用SLAM技术，将传统叉车改造成无人叉车；汇萃智能、西安维视等国内机器视觉厂商也实现了技术突破，视研智能实现了三维机器视觉应用。此外，商汤科技、科大讯飞等AI厂商也开始推进制造业应用。

  工信部在武汉举行了高规格的‘中国5G+工业互联网大会’，吸引了国内外主流厂商和全国企业的积极参与。山河智能基于5G实现了挖掘机的远程操控。美的、爱柯迪、奇瑞捷豹路虎等公司实现了5G技术在智能工厂的视觉检测、AGV调度、智能拣选和虚拟装配等应用。

  总之，尽管受到新冠疫情的影响，但是2020年中国制造业的发展显示出十足的韧性，也带动了中国智能制造产业和市场的迅速复苏。

  展望2021年，e-works认为，在客户的真实需求个性化、出口订单迅速增长、行业竞争加剧、产能过剩和招工难等多种因素影响和政府的全力支持下，中国制造企业将进一步加大对于数字化转型和人机一体化智能系统的投资力度。由于国家对于人机一体化智能系统的支持更多转向扶持产品和解决方案提供商，提高人机一体化智能系统供给侧的自主创新和服务能力，这会促进制造企业理性推进人机一体化智能系统，大力推进与提升QCD（质量、成本和交货期）相关的数字化和自动化项目。

  推进人机一体化智能系统，应该大力扶持第三方咨询服务机构，支持聚焦特定行业，实现集成应用的智能制造整体解决方案提供商和服务商发展。一些主流的智能工厂非标自动化集成商已建立了软件事业部，例如瀚川智能可提供软硬一体的解决方案；中控技术、和利时、亚控、三维力控等公司都属于跨IT与OT的人机一体化智能系统整体解决方案提供商；广州赛意发源于管理软件实施服务，经过十五年的历练，成为人机一体化智能系统整体解决方案供应商；益模软件则立足模具行业，提供从数字化到自动化的解决方案。由于制造企业缺乏智能制造推进的实战经验和专业团队，因此，第一步是要引入第三方咨询服务机构，帮企业诊断现状、梳理需求、制定规划和实施方案，再进行整体选型，选择可提供交钥匙工程，或者工程总包服务的人机一体化智能系统解决方案提供商。这对于制造企业顺利推进人机一体化智能系统至关重要。

  对于智能工厂建设，e-works建议企业在新建工厂时，积极应用数字化工厂仿真技术，对设备布局、厂内物流、人因工程进行仿真。先根据制造工艺，例如机加工、热处理、冲压、焊接、注塑、铸造、喷涂、部装、总装、质检、测试、包装、罐装、堆垛等工艺以及各类仓库所需的空间，基于工业工程和精益理念，规划好设备、产线和仓库的布局，考虑清楚原材料、半成品和成品物流的输送和流转方式，然后再进行厂房的建筑规划设计，而不是先把厂房盖好，再来考虑设备、产线和仓库如何布局，避免木已成舟才发现布局不合理。

  对于智能制造领域的投资，e-works建议制造企业不要单纯根据某个项目的投资回收期是否小于N年（很多企业是三年）来判断是否上某个项目，而是要考虑该项目对公司提升HSE(职业健康、安全、环境）、客户满意程度和竞争力，以及促进销售等多方面的价值来评估。

  制造业推进数字化转型，要针对企业自身的特点，明确转型的方向。e-works归纳了六种转型模式，即商业模式转型、研发模式转型、制造模式转型、服务模式转型、运营模式转型和决策模式转型。

  但每个制造企业究竟如何转型，转型到什么程度，是因企业而异，并没有统一模板，不能照抄照搬；也不能各个部门齐步走，同时做太多的数字化转型项目。

  去年，e-works首届大湾区人机一体化智能系统考察参观了广州视源股份公司，这家蒸蒸日上的上市公司是做电视机主板起家，后来研发了教学和会议大屏，深受市场欢迎，年营业额迅速增长到接近200亿元。该公司自己并不做制造，而是专注于研发创新；同时，依托强大的数字化平台对制造外包合作伙伴进行管控。我认为视源股份实际上已经是一家数字化企业，对于视源股份而言，与其说要推进数字化转型，不如说推进数字化深化应用。

  此外，商业模式转型中，有一个重要的转型策略是从卖产品转型为卖产品使用的服务，或者说叫Pay by use，按使用绩效付费。这种模式并不是普适的，只适合于一些高价值的复杂装备，由卖产品转为租赁产品，比如工程机械、航空发动机。而要实现Pay by use，工业互联网（工业物联网）的应用是必备条件。数字化转型是一个复杂的系统工程，制造企业推进数字化转型，同样应当引入第三方咨询服务机构，进行充分的评估诊断、需求分析和转型方案论证，否则，附庸风雅赶时髦，可能把自己转到死胡同里！

  数字化转型和人机一体化智能系统，都是企业推进变革与创新的手段。每个制造企业要想发展壮大，成为行业领先企业，最根本的还是要有好产品！去年e-works组织考察位于常州的恒立液压公司就攻克了液压油缸、液压泵和液压阀等液压元件的核心工艺和制造技术，能够替代进口，成为中国各大工程机械、隧道装备企业的核心供应商。这家企业2019年的营业额54.1亿元，净利润13亿元，而2020年前三季度的营业额和净利润都超过了2019年全年。当前，该公司市值已超过1500亿元，这比去年十月份我们去考察时增长了50%。这个案例充分说明，好产品才是硬道理。

  对于工业互联网应用，制造企业首先还是应当解决设备数据采集和车间联网问题，实现透明工厂，为企业上云上平台打下坚实基础。在云应用方面，制造企业要避免产生‘云孤岛’。推进工业互联网的落地应用，需要集聚基础的云平台提供商、工业网络站点平台开发商、工业网络站点平台运行商、工业APP开发商、数据采集专业厂商、工业大数据和人工智能专业厂商和电信运营商，共同打造健康的中国工业互联网生态系统，而不是大家都去建平台，都想当盟主，都去建立自己的所谓”生态”。工业互联网亟待深耕行业应用，加速推进工业APP接口开放标准建设，提高工业APP与工业网络站点平台的兼容性，避免重复开发。

  对于工业互联网标识解析体系，e-works认为这是一个很重要的战略举措，但要真正的完成普及还需要长期推广，大幅度提升投资力度；同时，如何让各个行业有竞争关系的巨头共同推进统一的标识解析体系，也是一个难点。

  大型制造企业很容易产生自建工业网络站点平台的冲动。但e-works认为，现在工业网络站点平台已经太多了，真没有必要再去掉进前人已经掉过的“坑”和淌过的“地雷阵”，还是应当选择开放性、可扩展性良好，支持低代码开发的工业网络站点平台，结合企业的具体需求来部署工业互联网应用。

  关于中国工业软件产业的发展，e-works认为，需要开放的心态、长期的战略、科学的态度、市场的机制和创新的组织模式，不能操之过急，指望毕其功于一役。管理类软件的国产化替代进程相对会快一些，但涉及到支撑产品创新设计、仿真、优化、工艺规划和制造的工业基础软件，不仅是资金密集、技术密集，而且也是人才密集，因此就需要从长计议，循序渐进，重点支持研发支撑特定行业、特定产品类型、特定工艺和特定功能的应用软件，而不是重点开发大型通用软件。在鼓励自主创新和国产化同时，也应当与国外工业软件厂商开放合作。同时，要大力推进与工业软件应用相关的咨询服务，让企业真正用起来，打通业务流程，创造实际价值。

  工业软件市场面临着国外软件先入为主壁垒、操作习惯壁垒、已形成大量数字资产的兼容性壁垒等诸多难点与挑战，因此，应当全力支持工业软件和服务领域的“双创”，并支持合理使用开源技术；同时，期待政府全力支持那些真正有用户基础，有市场意识，有技术沉淀，有服务能力，有战略定力的工业软件企业和创新团队。另外，还应该大力倡导企业尊重知识产权。

  第二，明确应用数字孪生技术的目标，以及主要应用对象究竟是自身产品还是核心车间；

  第三，全方面了解有关技术、产品和解决方案，例如交互式实时三维渲染技术、数字化工厂仿真技术、产线虚拟调试技术、AR/VR技术、工程仿真与优化技术、仿真模型降阶处理技术，传感器和工业物联网技术；

  第四，根据公司的应用需求来确定数字孪生技术的试点方案，并确定对数字孪生模型的保真度要求。

  第二，明确应用数字孪生技术的目标，以及主要应用对象究竟是自身产品还是核心车间；

  第三，全方面了解有关技术、产品和解决方案，例如交互式实时三维渲染技术、数字化工厂仿真技术、产线虚拟调试技术、AR/VR技术、工程仿真与优化技术、仿真模型降阶处理技术，传感器和工业物联网技术；

  第四，根据公司的应用需求来确定数字孪生技术的试点方案，并确定对数字孪生模型的保真度要求。

  对于复杂产品而言，每个实物产品在整个生命周期有多个数字孪生模型，以及需求结构树、产品结构树、工艺结构树等索引信息，因此，企业也要关注和应用数字主线（Digital Thread）技术，将这些数字孪生模型和索引信息串接起来，保持产品技术状态信息的一致性。

  5G技术在制造业应用广阔，但尚需寻找杀手级应用。由于制造业行业细分门类众多，应用场景及需求差异很大，尽管随着5G与工业互联网的融合逐步加深，衍生出了很多的应用场景，如AI质检、AGV协同控制、远程运维/操控、机器人巡检、AR装配等，但到目前为止，真正刚需的应用场景还不多，完整落地工业领域的案例有限，企业替换原有网络部署方式的需求还不强烈。制造企业要最大限度地考虑实际的需求，根据5G的特性，以及高可靠性、移动性、云端海量存储/计算等能力，选择正真适合且必要的场景优先落地。同时，5G运营商也需要仔细考虑5G产品与工业场景需求和技术特性的对接，大力拓展生态体系，完善商业模式，加强与IT、OT企业的对接与协作，共同推进5G在制造企业的应用取得实效。

  智能制造人才教育培训和培训是制造企业持续推进人机一体化智能系统的关键成功要素。人机一体化智能系统涉及到数字化、自动化、智能化、精益化，需要跨学科、多门类的专业相关知识跨界融合，需要多种类型的人机一体化智能系统专业人才，同时企业高层要对智能制造有深刻的理解。当前，无论是甲方还是乙方都非常缺乏有实战经验，既懂数字化、自动化技术，又懂工艺与管理，还具备项目管理经验的智能制造项目经理。同时，制造企业也缺乏各领域的智能制造技术应用人才。智能制造人才的缺乏，在很大程度上将制约我国智能制造推进取得实效。

  正因为如此，e-works在2021年也会重点推进智能制造学院的建设，不段增加在线的智能制造专业课程，为广大制造企业、科研院所、高校和高科技园区提供更好的智能制造人才教育培训和培训服务。

  2020年这个特殊的年份，将在我们毕生的记忆之中留下永远难以磨灭的印记。随着全球疫苗开发取得突破，新冠疫情终将过去，全球各国的合作将更加紧密。期待2021年中国制造业实现恢复性的迅速增加，而中国智能制造领域也能够真正理性前行！