汽车企业数字化转型实施路径研究

张乐 唐瑞峰

关键词：顶层设计；评价模型；转型路径；场景数字化

0引言

随着人工智能、大数据、云计算和5G等新一代信息技術的发展和应用，汽车企业管理面临新的挑战。部分企业管理模式仍然停留在传统粗放式管理方式，成为制约企业再发展的最大瓶颈。汽车企业为了解决企业内部信息数据分散、标准不一、信息孤岛、缺乏整合和纸质存档等痛点和难点问题，得以利用这些新一代信息技术对企业的研发设计、采购管理、计划管理、生产管理、质量管理、设备管理以及仓储管理等业务场景进行全面的重塑与再造，进而构建一个全联接、全融合、全感知和全场景的数字化企业。

1数字化转型概述

为了帮助企业快捷有效地实现数字化转型[1]，我们将数字化转型分为5个阶段（图1）。

（1）规范化。企业首先应组织人员对部门横向纵向业务开展梳理，实现业务和运营管理活动的规范化运行。

（2）精益化。企业通过精益管理工具的导入，通过消除浪费和强化流程控制来提高生产效率和质量水平。

（3）自动化。企业通过对现有设备的改造升级、投入新的自动化产线或设备，实现生产效率的提升、质量损失的降低，为企业数字化转型建设奠定集成基础。

（4）数字化。汽车企业应用新一代信息（数字）技术，打通设备底层数据传输通道，实现企业主营业务数据的自动采集、可视化分析和主动预警。

（5）智能化。企业利用数字技术做数据挖掘与AI模型训练，进行智能数据分析，从而提升业务效率，并支持指导企业制定相关政策。

汽车企业的数字化转型以“业务”为核心，明确围绕业务的顶层规划、能力建设、技术使能和治理体系，通过数字与业务的全面交互，数字赋能业务，又融入业务，构建业务的新型能力。数字和业务融合创新推动传统业务创新变革，构建数字时代新商业模式，开辟数字经济新价值和发展新空间。汽车企业数字化转型的顶层设计应覆盖研发设计、采购管理、计划管理、生产管理、质量管理、设备管理、资源管理、仓储管理及人员管理等业务场景（图2）。

2数字化转型路径

首先，企业在数字化转型中应当通过基础管理工具的导入、部门业务流程的梳理，使企业各部门内及部门间的主要业务场景操作规范化。

通过精益管理工具的导入，实现企业设计开发、物料采购、生产计划、生产制造、质量管控、设备管理、资源管理和仓储管理等业务精益化管理，以提高企业的管理水平和生产效率。

其次，企业在精益生产建设的过程中，应当对产线及设备进行自动化的改造升级，其目的不仅在于降低人工成本、提高生产效率、降低制造成本和提高产品质量的稳定性，还在于增加产线及设备的柔性化和共线化，使其生产效率、配置效率最大化。

企业在对产线及设备进行自动化的改造升级的同时，应当建立标准化的数据交换接口（包括API、数据库接口和文件接口等），定义数据类型、传输格式、协议和规则，提高系统集成效率，使其在不同系统之间可以快速、高效地共享和交互数据。

最后，企业通过新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，实现设备运行状态及生产全流程数据自动采集，以产线或车间为单位实现数字化管理，以点带面，通过示范效应，形成数字化工厂模式，采用新一代工业信息技术实现企业数字化转型。

3场景数字化建设

3.1仓储业务场景

在仓储业务场景数字化转型中，应当利用基础管理工具实现物料包装标准化（定容、定量），输出单一零件规划表。同时，制定包装标签模板、二维码规则（如物料号、供应商、批次和数量等），并要求供应商送货标签带二维码。

基于物料数据准确性和实时性的要求，在数字化转型过程中应当采用PDA实现来料、半成品、成品扫码出入库管理，确保物料库存和交付数据的动态更新。数字化转型过程中应当考虑物料先进先出、物料保质期、存储环境要求和预警规则等，搭建仓储业务场景的算法逻辑模型库，实现物料库存数据、库存存量与预警管理[2]，为生产排程提供了准确的物料信息。

3.2认识到计划管理的重要性和转型的必要性

部分企业虽然已经应用了ERP、U8、SAP和MES等管理软件，但大多数的计划管理还处于手工操作或Excel管理状态。手工操作或Excel计划管理存在计划与物料库存无联动、计划难以与实际的比较、难以做团队共享和协作等，从而导致计划与实际执行的“两张皮”。

因此，在计划管理数字化转型建设中应当转变经营理念，组织全员意识计划管理的重要性和转型的必要性。其次，规范员工标准化作业，建立标准化作业节拍，为生产计划的准确性和精益化奠定基础。再者，梳理计划排程、物料库存及物料交付业务流程，打通数据传输壁垒，实现物料数据实时交互，不同场景计划管理的全面、立体、滚动和协同性。

3.3生产管理场景

生产管理场景在数字化转型中应当配置终端提供生产执行操作界面，操作员可在终端上进行开工、投料、工装绑定、点检、停线上报和设备故障上报等操作。同时，应当支持物料防错和防跳站等功能，产品下线后物料应与周转箱绑定，实现半成品入库扫描周转筐码入库，并获取箱码中产品、数量和批次等信息。

3.4质量管理场景

质量管理场景方面，数字化转型应覆盖来料检、首件检、过程检、末检和不良品全过程管控及产品追溯等业务模块。来料检应当根据接收自动生成检验任务，并指派检验员工进行检验，以保证入库产品均按要求进行来料检。

生产过程中基于首中末件检验规则，系统应生产检验任务，并支持检验任务到期高亮显示，提示质检人员进行检验。企业通过生产运营数字化的建设，覆盖企业生产运营全过程，涉及来料、计划、生产、质量、设备、仓储和交付等业务过程，实现产品生产制造全过程人、机、料、法、环、测等信息的采集、存储和查询功能，实现产品全生命周期的质量追溯，建立产品追溯系统，达成精确追溯或批次追溯要求，实现正向、逆向追溯[3]。

3.5对设备资源进行全生命周期的管理

企业效益来源于设备的正常稳定和连续运转，实现设备的利用最大化是企业设备管理中的核心目标，这就要求对设备资源进行全生命周期的管理。企业在数字化转型过程中，应当完成设备维修管理、设备维保管理、工装维保管理、备品备件管理、预防维护及日常维修保养管理（TPM），并可以通过全面的设备统计分析，如设备OEE、运行状态分析等，为提高设备产能实现精益化改善提供决策依据。

同时，通过与“产线&设备”的集成，实现对工厂产线&设备生产数据的自动化采集，减少操作人员的手动操作，这样既保证了数据的实时性，也减少了人工操作产生的失误，同时保证了数据的真实和准确性。通过采集终端对设备生产数据的自动实时采集，从而将生产现场的设备状况和生产数据第一时间传达给相应的使用者，方便使用者及时对设备状态和生产情况进行判断。通过采集终端组网实现工厂设备的信息化互联，形成工厂设备大数据信息库，并依靠不同的可视化管理工具，最终实现设备和生产数据的即时、高效和准确的精细化设备管理[4]。

3.6对企业的网络进行重构

随着数字化工厂的发展，原有网络可能已经无法满足员工和办公人员的需求，具体体现如下：公司整体网络速度较慢，IP地址分配混乱及地址冲突；禁用外网设备连接，可能导致不必要的麻烦；设备、工控机等无法连接网络；ARP等病毒攻击，无法找到源头地址等。因此，企业在数字化转型过程中應当从总体对企业的网络进行重构，具体要求如下（图3）。

（1）为保证数据可双向传输要求，采集服务器、应用服务器与车间设备、工控机（连接打印机）必须保证信息互通；从服务器到终端禁止经过路由器设备，如需要配置路由可在三层交换机中配置路由[5]。

（2）为保证采集信息终端要求，车间设备、工控机实时性必须通过有线传输。

（3）为防止IP地址冲突，三层交换机的配置需预留非自动获取的地址池，最终预留的地址池固定给采集服务器、应用服务器与车间设备以及工控机等。

（4）要求全场覆盖无线网络。

（5）为保证平台的更新要求，采集服务器、应用服务器可访问互联网或通过公司内部vpn连接服务器，且至少预留3个固定IP地址。

3.7资源维保

资源维保是保证实现产品要求和工艺目的必不可少的手段，包括模具、夹具、辅具、量检具和工位器具等。资源维保的目的是为了促进生产，确保现有模具达到工艺要求和延长模具使用寿命，一次达到产品直连，节约成本的目的。企业数字转型中，应覆盖资源的状态、可用数量、维保及时性和寿命管理等。

在资源维保及寿命管理方面，应当通过实时同步生产数量，计算资源的使用次数及维护时间，提醒相应人员进行资源的维保，以保证生产制造过程中所使用到的资源满足产品要求。

4数字化转型益处

本次数字化转型以“短平快”的方式，快速引导企业向数字化管理转变，帮助企业实现数字化转型，为建设智能化工厂奠定基础。同时，以数据驱动生产运营过程不断优化改善，提高生产效率，缩短制造周期，提高库存周转率等，有效降低运营成本。

通过建立科学系统的工厂运营指标管理体系，将精益管理模式与方法以数字化的手段应用在企业生产运营中，实现设备物联&数据智能感知与采集。通过工厂运营数据实时统计、多维度分析、可视化和透明化管理，实现管理风险实时监控、“报警&预警”管理，同时为新产品开发及质量持续改进积累经验知识库。

5结束语

本文对汽车企业数字化转型实施路径进行系统性介绍，从顶层架构设计、评价模型、转型路径（业务场景、网络要求、设备集成）等方面进行了具体的研究，既为企业的数字化转型提供了具体的意见，又帮助企业为建设数字化工厂奠定基础。