制造业正在经历由数字化转型推动的巨变。数字化转型不再是一个未来概念,而是制造商在当今竞争环境中运营的必要条件。本文概述了这一关键举措,探讨了其重点领域、新兴趋势和潜在挑战。

什么是制造业的数字化转型?

制造业的数字化转型是先进技术在运营各个方面的战略整合。它利用数据和互联系统的力量来优化流程并获得显著的竞争优势。从根本上讲,它关于在当今遭受“数据孤岛”困扰的各种系统之间共享数据,这些系统创建了有价值的数据,但仅保留在各自系统中。想象一下一个工厂车间,机器无缝通信,生产得到智能规划,并且当实时预测客户需求或运营优先级发生变化时,可以随时修改该计划。这就是数字化转型制造环境的力量。

智能制造的重点领域

• 生产优化:充分利用工业物联网 (IIoT) 和机器学习等尖端工具。IIoT 传感器可监控设备健康状况,从而实现预测性维护、预测质量和精简生产。机器学习算法不断分析数据以识别模式、改进预测模型并实现进一步的流程优化。借助自由流动的数据,增强/虚拟现实 (AR 和 VR) 等面向一线操作员的新技术有助于减少经验丰富的人员流失,同时每个人(从车间到顶层)都可以实时访问相同的 KPI。

• 供应链:实时了解供应链源自制造业数字化转型的力量。精心实施基于云的架构可以从系统范围的数据分析中获得更广泛的见解。这支持主动库存管理,可以包括供应商以改善协作,并提供价值链灵活性,以增强对中断的抵御能力。

• 产品开发革命:数字化可以从现代产品开发方法开始。采用和整合计算机辅助设计 (CAD) 和产品生命周期管理 (PLM) 等技术可以将最新信息直接传送到车间,从而使产品更快、更高效地投入生产。生产流程和产品本身的数字双胞胎提供虚拟预生产测试,从而降低成本和周期时间。此外,实施 3D 打印可加速原型设计并加快设计迭代速度。

• 以客户为中心的体验:可以使用客户门户和产品配置器等数字工具个性化客户互动。这种实时通信使价值链能够更迅速地响应客户需求,并有助于优化各个层面的工厂运营和库存。

使用 MES(制造执行系统)实现数字化转型:

MES 充当工厂的中枢神经系统,提供生产计划、实时数据收集、流程编排和性能分析。MES 在数字化转型中发挥着至关重要的作用,它可以帮助您:

• 优化生产调度和资源分配:生产计划和进度经常会受到订单变更、零件可用性、机器状况或人员配备问题的影响。一个集成良好的规划和组织系统可以更快、更好地适应这些情况,并快速了解影响。

• 确保质量控制和产品可追溯性:实时数据采集和分析将让您的一线操作员知道何时发生问题,让他们迅速采取行动,并限制废品和返工。如果不合规的产品确实流向下游,那么通过改进、更快的数据收集实现更好的可追溯性有助于确定问题范围并确定需要进一步评估的产品的位置。

• 促进整个生产车间的沟通和协作:当每个人都实时或近乎实时地看到相同的信息、流程状态、KPI、产品或流程的变化时,您的轮班绩效会更好,交接班也会更快。

制造业的新兴趋势

制造业格局在不断发展,正如以下文章所证明的那样,有几个关键趋势正在塑造未来:

• 工业物联网 (IIoT):通过 IIoT 连接机器和设备可以实现实时数据收集和分析以及数据驱动的决策。

• 通用数据模型:拥有机器数据固然很好,但快速且经济高效地将其置于上下文中可以创造巨大的价值。来自 MES、ERP、QMS 和其他系统的事务数据提供了了解机器生成传感器数据时发生的情况所需的背景信息,例如订单详细信息、操作员、部署的材料、质量测试结果等。

• 人工智能 (AI) 的兴起:随着数据来自所有这些正式非集成系统,AI 正在通过预测性维护、质量控制和生产计划中的应用改变制造业——而无需数据工程的持续支持。

• 协作机器人和协作机器人:协作机器人与人类一起工作,以实现任务自动化、提高安全性和提高生产力。

• 增材制造(3D 打印):3D 打印正在彻底改变原型设计和生产,实现按需制造、复杂的设计功能和全新水平的可持续性。

制造业数字化转型的挑战

虽然数字化转型的好处显而易见,但数字化转型也并非一帆风顺。以下是一些关键挑战:

• 遗留系统:将新技术与现有遗留系统集成可能很复杂,需要仔细规划。从本质上讲,这些集成需要一个有效的数据模型来满足当前和未来的需求。

• 数据安全堡垒:随着对共享数据的依赖性增加,强大的网络安全措施对于保护敏感信息至关重要,但实施时必须注意数据延迟造成的问题。

• 文化转变:数字化转型需要公司文化的转变,重点是拥抱新技术和数据驱动的决策。如果没有高层管理人员的关键支持,变革管理将面临自身的挑战。

• 熟练的劳动力团队:实施新技术需要一支能够操作和维护复杂数字系统的熟练劳动力。没有合适的数据科学/工程团队可能会限制数字化转型工作所能产生的价值。但是,更先进的技术可以使经验不足的一线团队更快地提高生产力。

制造业数字化转型的好处

成功的数字化转型带来的回报是巨大而深远的。以下只是其中的一些好处:

• 提高生产力和效率:更好的规划和对问题的更快反应确保以最小的差异实现生产预测。

• 提高产品质量和创新:更快地将新产品投入制造并实时跟踪生产系统性能可缩短新产品组合的价值实现时间。

• 提高客户满意度:通过更快地响应客户需求,数字工具可以改善与客户的协作并更好地遵守装运时间表——所有这些都可以改善客户关系和保留率。

• 降低成本和浪费:通过连接系统和实时数据收集和分析,您将知道何时进行干预,更快、更有效地减少废品、返工和停机时间,同时最大限度地减少差异并改善工厂损益表。

• 提高对市场变化的敏捷性和响应能力:更快地了解客户订购趋势意味着可以更快地调整生产计划和供应链承诺,并在车间进行无缝更改。

• 更可持续的制造足迹:使用实时生产监控系统减少废料并提高运营效率,同时为当前和未来的可持续性改善奠定基础。

制造业数字化转型示例

多家领先制造商正在收获数字化转型的回报。例如,凯睿德制造提供了许多必要的元素,可快速推进制造业的数字化转型。

• 医疗器械行业的数字化转型支持小型化,允许使用更小、可穿戴和可植入的设备进行持续监控和更加个性化的医疗保健。IIoT 在诊断和治疗医疗设备和系统上的应用正在提高其性能和可用性,从而改善患者治疗效果。

• 电子行业的数字化转型包括更多地使用自动化和机器人技术来降低成本和提高可持续性,以及在生产中应用工业 4.0/IIoT 实践,使价值链更具生产力和弹性。

• 半导体行业的数字化转型正在通过 EUV 光刻和 3D-IC 技术进一步实现小型化。半导体设计和生产的技术进步正在帮助支持其他行业的数字化转型,包括 AI 加速器和 IIoT 集成。

• 工业设备行业的数字化转型体现在更广泛地采用 IIoT 技术进行远程监控,以支持更好的生产力、服务水平和新的“即服务”业务模式。在车间,新的自动化水平支持按订单生产,联网系统可提高质量水平和更高的服务水平。

数字化不再是一种选择;事实上,对于寻求在数字时代蓬勃发展的制造商来说,数字化是一种必需品。通过拥抱这些进步并克服挑战,您可以开启智能制造、提高效率和在市场上占据主导地位的未来。