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                    寧振波:數字化企業必須具備的四大能力

                    發布時間:2021-11-25     來源:智能制造IMS

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                    在今天所有的不確定性當中,可以說,數字化轉型是確定的。擁有數字化能力已成為企業的基本功,數字化一定會全面改造所有行業,企業一定要利用數字化轉型的機會來提升企業的管理、改造自己的組織、優化自己的產品。“或者數字化,或者滅亡”絕非危言聳聽,是我們的必然選擇。因為“數字化”不僅僅是一種技術,也是一種思維方式,涉及新型商業模式和消費模式,為企業進行組織、生產、貿易和創新提供了新的途徑,驅動企業生產方式、組織架構和商業模式發生深刻變革。

                    工業經濟下,企業能力體現在規模上;數字經濟下,規模已不再是優勢所在,更重要的是思維方式的轉型甚至顛覆,以及利用數字化工具來放大員工的能力的程度,并善于從“數字化”角度來分析和挖掘企業發展的新模式、新價值、新商機,從而驅動效率提升、產品增值、流程再造和生態構建等。

                    在我最新出版的著作《智能制造的本質》一書中明確提出智能制造的本質就是高水平數字化技術的大規模應用,其核心是:

                    1、產品本身的智能化

                    2、產品系統結構定義的數字化

                    3、產品研制生產過程的數字化

                    4、以及龐大的零部件供應鏈的網絡化

                    隨著產品復雜度的提高、多專業的協同,企業必須用先進的數字化技術來統籌解決產品的研發、生產和多企業之間的協同問題。同時,企業應用數字化技術的重要基礎和核心支撐是工業軟件,工業軟件是工業化的頂級產物,它封裝了工業知識、建立了數據自動流動的規則體系。


                    工業軟件可以分為三大類:

                    第一類是嵌入式軟件,計算機軟硬件構成的嵌入式系統,塑造了機器的大腦和靈魂,讓機器變得聰明,功能可以隨時定義和調整;

                    第二類是產品研發類軟件,從產品的設計、工藝、試制、試驗、批生產到產品交付后的維護、維修保障,都需要大量的研發軟件;

                    第三類是管理和協同軟件,負責復雜工業體系及復雜產品研制過程中多企業之間的相互聯通、管理和協同。由此,可以分解出未來企業必須具備的四大數字化能力。


                    首先是產品的智能化能力。計算機軟硬件嵌入產品形成的智能產品,已經是產品發展的必然趨勢。將軟件程序寫入芯片,嵌入到產品或設備中,讓軟件成為其中的軟零件、軟裝備,以“軟件定義數據自動流動規則”的方式,根據工作場景自主決策,以精準的動作指令操控物理設備,就是現在我們用的各類智能化的產品。以我們常用的手機為例,智能手機是軟件定義的,有了基礎的硬件如攝像頭、麥克風之后,我們就可以用APP軟件來定義手機的功能和性能:把手機定義為錄音機,用的就是麥克風和相關軟硬件;把手機定義為相機,用的就是攝像頭和相關的軟硬件。因此,軟件定義產品就可以實現產品智能化,把常規的產品變成智能化的產品,使用簡單,可以精準獲取產品的運行狀態,靠大量的傳感器采集運行數據實現狀態感知,根據這些數據進行分析和決策,反過來可以精準控制和管控,這就是數字化轉型的能力之一。例如在F-22/F-35駕駛艙中用一塊大液晶屏替代了過去數百個分離的儀表、開關和顯示燈,以交互性良好的動態折疊菜單替代了成百上千個物理按鍵。每一架F-35 戰斗機都搭載使用高速網絡連接的幾十臺超級計算機,內有數千萬行軟件代碼,是典型的飛行計算機

                    數字化企業必須具備的第二大能力是產品數字化定義的能力。何謂數字化定義能力?我們把產品分解開來,可以發現復雜產品有很多機械結構零件,也有很多電氣、電子系統,還有光學、聲學系統等,每個零件的設計都采用數字化的方法,定義出數字化的三維模型,有了模型,可以分析它的靜力、動力、強度等特性,把這些虛擬的模型裝配在一起,就形成了數字化的產品模型,也就是數字樣機,英文就是DMUDigital Mock-Up),這就是產品的數字化定義能力。

                    產品的數字化定義是一個設計過程,每個零件和元器件都采用三維數字化定義后,我們就能夠根據零件、部件、組件以及整機的三維數字化定義的模型進行工藝設計,然后指導生產和試驗,從而指導整個研制過程,這就是數字化企業必須具備的第三大能力:產品研制過程數字化的能力。有了CAD/CAE/CAM/CAPP等工業軟件,我們的產品研制過程就可以數字化、網絡化,進而實現智能化,既加快研制進度,也降低成本,同時提高質量。產品的數字化定義能力是產品的源頭,有了數字模型之后,把數字模型一直沿用到整個產品的研制過程,設計、工藝、試制、試驗、批生產和維修,這就是產品研制過程的數字化。

                    02

                    上述講到的數字化模型是虛擬模型,虛擬模型可以在網上流轉、傳遞。由多個企業協同研制的復雜產品,企業就需要具備第四個數字化能力:管理和網絡協同能力。多企業的管理和協同需要大量的管理和協同軟件,企業之間的協同還需要有高速的通訊網絡,以前的網絡是有線的,現在隨著無線通訊水平的快速提升,5G的應用會越來越廣泛。因此未來企業的數字化能力,實際上基礎架構是網絡管理和協同能力。

                    波音777數字模型

                    波音公司在20世紀90年代初,在波音777產品研制中就采用了大協作生產組織模式,以降低成本和縮短研制周期為目標,建立了一個完整的基于產品數字化定義的制造工程系統,使波音77713250個零部件能由分布在北美洲、歐洲、亞洲和大洋洲的13個國家的545個工廠生產,并能很好地裝配起來,使波音777按時飛上藍天,投入到航空市場。波音777共裝有1800多套計算機系統,包括集成的飛機信息管理系統、先進的三軸電傳飛行控制系統、首次裝備的增強型地面碰撞(臨近)警告系統、地面機動照相系統等;

                    在波音777產品的研制過程中采用的技術有:

                    三維數字化建模,全面采用三維數字化技術、100%三維數字化產品定義、并將300萬個零部件的信息存入數據庫;

                    數字化預裝配,目的是為了大幅減少飛機研制過程中的設計錯誤、更改和返工,在產品數據集發放之前,盡量做好產品數字化模型的計算機裝配仿真模擬工作,確保各構件之間有著良好的配合。

                    波音777數字化研制技術的直接效益包括:

                    3000個以上的裝配界面取消了實物樣件;

                    減少了90%的工程更改(由6000處減少到600處);工程更改的周期縮短了一半;

                    物料的返工減少了90%;機身的裝配精度提高了50倍。

                    03

                    綜上,數字化企業必須具備的四大能力:

                    1.產品的智能化能力,把計算機軟硬件配合在一起,嵌入到產品內,提升傳統產品的水平和能力,這是產品本身內部的能力;

                    2.產品的數字化定義能力,即產品數字化設計能力;

                    3.有了數字化設計的模型,將模型延伸到產品的研制過程,就形成了第三大能力,產品研制過程數字化的能力;

                    4.最后,為了能夠實現產品的數字化定義能力和產品研制過程數字化的能力,就必須掌握管理協同和網絡協同能力。

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