——以物产中大集团实业板块下属线缆、轮胎工厂为例*
**基金项目：浙江省“万人计划”特殊支持经费项目（编号:ZJWR0208032）
作者简介：陈宙（1975-），男，本科，会计师，研究方向：企业经营管理与数字化转型；朱清波（1972-），男，硕士，高级经济师，研究方向：企业战略 管理与数字化转型；余飞鹏（1978-），男，本科，高级经济师，研究方向：企业战略管理与数字化转型；陈海滨（1977-），男，硕士，高级经济师，研 究方向：企业战略管理与数字化转型；叶光明（1976-），男，硕士，实业部副总经理，研究方向：实业管理与数字化转型。*通信作者：朱海洋（1979-），男，博士研究生，教授级高级工程师，研究方向：企业数字化转型与大数据分析。
陈 宙打朱清波蔦余飞鹏蔦陈海滨蔦叶光明蔦朱海洋2
(1.物产中大集团股份有限公司，浙江 杭州310006； 2.浙江大学，浙江 杭州310058)
摘 要：文章针对基于智能制造的工厂数字化转型进行了深入研究，分析了海外、国内、浙江省以及线缆、轮胎行业数字化
转型现状，并结合物产中大集团实业板块下属线缆、轮胎工厂的实际情况，创新性地提出了设备智能化、生产数字化、管理数字 化、运营平台化、决策数据化、产品/服务创新的数字化转型方案，对于打造以新一代信息技术应用为基础的数字化工厂，实现生 产企业从设计、制造、物流和服务等各个环节的智能制造，提升企业综合竞争能力，形成企业创新驱动发展的新动能、新引擎，
均具有重要意义。
关键词：数字经济；智能制造；数字化转型；数据中台；大数据分析；数据决策
中图分类号:F424.3 文献标志码:A 文章编号：2095-2945(2021)16-0001-08
Abstract ： This paper conducts an in-depth study on the digital transformation of factories based on smart manufacturing,
analyzes the current status of digital transformation in overseas, at home, Zhejiang, and cable and tire industries, and combines the actual conditions of the cable and tire factories under the industrial sector of the WZ Group. It proposes a digital transfor
mation plan for equipment intelligence, production digitization, management digitization, operation platformization, decision-mak ing digitization, and product-service innovation. It is necessary to bui
ld a digital factory based on the application of new gen
eration of information technologies and realize the design smart manufacturing in all aspects of manufacturing, logistics and ser vices, enhancing the comprehensive competitiveness of enterprises, and forming new kinetic energy and new engines for enter
prise innovation-driven development are all of great significance.
Keywords: digital economy; smart manufacturing; digital transformation; data center; big data analysis; data decision
近年来，随着物产中大集团股份有限公司（以下简称 集团）实业板块业务不断拓展，下属成员公司以线缆、轮 胎等行业为代表的实体工厂也越来越多，并逐渐成为集
团价值创造、高质量发展的新生力量。然而，这些实体工 厂的信息化、数字化水平普遍不高，在当前实体工厂低成
本优势逐步减弱的大环境下，企业实施创新驱动发展的 新动能逐渐出现乏力。如何通过推进工厂数字化转型，提
高实体工厂的信息化、数字化及智能化水平，进而提高产
品/服务品质和生产运营效率，最终达到提升企业综合竞
争能力的目的，是当前亟需解决的重要问题。
1工厂数字化转型的理解与意义
工厂数字化转型是指生产企业通过采用大数据、人 工智能、区块链、物联网、工业互联网等新一代信息技术，
实现工厂从设计、生产、物流和服务等各个环节的数据互 联互通的过程。工厂数字化转型的最终目的就是为了实
现智能制造，是生产企业提高产品/服务质量、提升生产 运营效率、降低生产成本的重要途径，既包括信息化建设 与数字化改造升级，也包括部分领军企业将新一代信息 技术深度应用于采购、制造、销售及服务等环节，使企业
生产、运营及管理进入网络化、智能化发展阶段，并逐渐 形成企业创新驱动发展的新动能、新引擎。
德国“工业4.0”、美国“AMP 计划”、“中国制造2025” 与“两化融合”专项行动计划等，都是为了指导工厂数字 化转型，推动生产企业在网络化、数字化、智能化的大趋 势下，实现从传统制造向智能制造转型升级，以便于在满
足客户更快速、更敏捷、更个性化需求响应的同时，还能 实现相对更低的制造成本。从目前看来，工厂数字化转型
领军企业已经在智能制造方面取得了良好成效，在生产
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效率得到显著提升的同时，还能够为客户提供更多个性化、专业化、品质化的产品并实现快速交付，使得企业的竞争优势进一步显现，竞争能力进一步提升。
2工厂数字化转型的现状与发展趋势
数字经济是继农业经济、工业经济之后的新经济形态，它以数据资源为重要生产要素，以数字化转型为重要推动力。目前，世界各国普遍把发展数字经济作为推动经济增长的重要途径。
2.1国外情况
从近几年的发展情况来看，智能制造在全球范围内得到了快速发展，各制造业强国纷纷通过政府、行业组织、领军企业等协同推进工厂数字化转型及智能制造发展，以提升生产企业实力、培育行业竞争优势。随着新一代科技革命和产业变革,2011年美国提出实施“AMP计划”战略,2013德国提出“工业4.0”战略,
2008年英国开展“高价值制造”战略,2015年日本颁布“机器人新战略”,2016年欧盟颁布“数字化欧洲工业计划”。其中，德国“工业4.0”在全球范围的影响力最大，是德国为实现再工业化而提出的路线图，核心是“智能化+网络化”，即通过虚拟实体系统（CPS），大量部署各类传感元器件实现信息的实时采集，依托通信技术达到数据信息的高速及无差错传输。2019年9月6日，我们随集团组织的赴德国“工业4.0与智慧供应链培训班”实地调研参观了的梅赛德斯奔驰不莱梅工厂，其冲压车间生产作业流程全部实现了智能化、数字化，通过机器手自动作业，采用AGV 智能小车按照规定行驶路线自动运输物料，总装车间采用工位制节拍化的自动流水线作业方式，生产场面十分震撼。9月12日，我们一行参观了西门子柏林基地。作为德国制造业的“优等生”，西门子将数字化方法论提炼为五步：产品设计、生产规划、生产工程、制造现场及服务，这是生产制造企业的核心价值。西门子认为，每一个价值流，都需要最大限度实现它的数字建模。任何物品在物理世界中有它的目标，然后在虚拟的计算机仿真设计环境中，也应该建立它一一对应的“数字挛生”。比如说，用软件工具进行产品的设计，然后进行力学、电磁感应、温度等方面的仿真验证，提早预知产品设计的缺陷，最大限度地减少损失，可以加快设计速度，并避免出现返工。这种数字化理念非常值得我们学习、借鉴。冋
2.2国内情况
2013年国家工信部发布的“两化融合”专项行动计划，以及2015年国务院公布的《中国制造2025》规划，均是我国政府为应对发达国家再工业化对我国工业可能造成的冲击而提出的举措，同时也为我国制造业
产业升级指明了新型工业化道路，是我国制造业未来10年数字化转型的顶层规划和路线图，是“中国版工业4.0”。2016年以来，国务院、国家工信部、国家财政部先后印发了《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《智能制造发展规划（2016-2020年）》《工业互联网发展行动计划（2018-2020年）》等文件，明确了制造业数字化转型的具体目标和重点任务，并就技术研发、成果应用、重点领域突破，以及基础设施、质量基础、人才、服务平台、金融、财税、信息安全等方面提供了支持政策与措施，发挥了卓有成效的推动和促进作用。当前，我国正在从“制造大国”向“制造强国”迈进，不管是信息化与工业化的深度融合还是“智能制造”的强力推进，无疑都是一场聚焦于工厂的数字化转型与智能化变革，目前已取得了阶段性的成果。以海尔为例，已经建成超过10个数字化工厂，在数字化工厂生产线上，每15秒钟就会诞生一台洗衣机。数字化工厂中，工人数减少一半，而产能增加2倍。在柔性生产线上，可以安排50多个型号的产品，是以前的5倍。数字化工厂生产效率提升60%，用户定制占比达10%以上，其中，中央空调数字化工厂已经实现100%的产品由用户远程定制并监控。在国家智能制造示范点中创智能数字化工厂,10条智能化产线共有180台CNC、81台机器人、10台AGV小车、5条智能化供料系统，并集成MES、PLM、APS等14套专业化应用系统。传统生产车间通过智能化升级改造后，生产效率提高51.1%，运营成本降低28.1%，产品研发周期可缩短36.6%，产品不良率降低54.6%，能源利用率提高19.6%，使得原本需要204名生产人员的产线现在只需要33名工人。
2.3浙江省情况
2016年浙江省政府印发了《中国制造2025浙江行动纲要＞,2017年浙江省人民政府印发了《关于深化制造业与互联网融合发展的实施意见》（浙政发〔2017〕9号），2018年浙江省经济和信息化委员会印发了《浙江省智能制造行动计划（2018-2020年）》，每年遴选一批省级制造业与互联网融合发展示范/试点企业、省级工业互联网平台，并给予政策及资金扶持，推进生产企业加快转型升级、重塑竞争优势。2020年11月26日，浙江省政府办公厅印发了《数字赋能促进新业态新模式发展行动计划（2020-2022）》，明确提出了智能制造新模式培育行动及建设“未来工厂”计划。通过持续推进“1+N”工业互联网平台体系建设，依托平台整合区域企业制造资源，健全平台接单、按工序分解、多工厂协同的共享制造模式；推广
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应用“数字挛生”、物联网、工业互联网等技术，打造数字化设计、智能化生产、智慧化管理、协同化制造、绿化制造、安全化管控和效益大幅提升的现代化工厂。根据省经信厅统计的有关数据，截至目前，省内重点行业典型企业装备数控化率、工业设备联网率分别达到62%和45%，在役工业机器人突破10万台，累计上云企业35万家，建设数字化车间100个、无人工厂20余家。2020年9月，位于浙江上虞的卧龙电驱高效无刷直流家用电机智能工厂正式投产，全自动数字化车间完成了设备的互联互通，实现生产过程的集中管控和指令的自动下发，有效改变了原有孤岛式、离散型、碎片化的加工模式，真正实现自动化、无人化生产，成为电机行业国内外首个关键生产过程无人参与的“黑灯车间”，是卧龙力争成
为“全球电机行业N0.1”的重要举措。冈
2.4线缆及轮胎行业情况
（1）线缆行业。国内线缆行业的数字化程度普遍不高，只有为数不多的企业推进了工厂数字化转型，初步实现了智能制造。亨通集团在实施HR、OA、CRM、SRM等系统的基础上,2018年又实施上线了SAP ERP系统，打造以MES系统为核心的生产精细化管控指挥平台，并实现SRM系统与MES系统的互联互通；通过数字化车间建设，对布电线绝缘生产线进行自动化改造，实现在线成圈、自动扎带自动贴标、自动包膜热缩，以及自动码垛的全自动化生产；增加HMI人机接口，导入配方实现参数在线切换；进行设备联网集控系统升级，建设布电线智能仓储及配单系统；产品一次合格率由99.91%提升到99.95%，交货及时率由88%提升到90%；生产效率提升了25%。宝胜股份通过自主创新推进工厂数字化转型，实现电线线缆制造全过程智能管控、3D虚拟工厂环境下的生产过程实时智能监控、面向异构设备/系统的设备联网与数据采集、智能个人移动应用、与周边系统协同集成、生产过程大数据分析等智能制造核心技术，有效解决生产车间信息“黑洞”问题，提高资源利用率及产品质量，有效提升了企业的行业竞争力。
（2）轮胎行业。国内轮胎行业的数字化推进较早，中策橡胶早在2010年就完成了ERP、HR、OA、SCM、CRM、PLM等信息化系统在集团总部（含总厂）及9家成员公司（生产基地）的实施覆盖，实现
了采购、生产、内销、外销、核销、质量、仓储、物流、成本核算、财务总账等企业运营业务，以及办公行政、人力资源、供应链、客户分销、产品技术设计的全流程信息化管理。2011年通过引进韩国锦湖的技术解决方案，选择下沙半钢子午线轮胎工厂试点推行MES（制造执行）系统，试点成功后又复制到下属朝阳公司全钢子午线轮胎工厂。同时，朝阳公司近年来通过与浙大、阿里云、雪浪云等机构进行合作，构建了以炼胶ET工业大脑、智能质量管理、能源大数据、智慧生产管控、安全物联网，以及设备智能点巡检等6大数字化系统为核心的工业互联网平台，并进行了一些数据可视化的应用探索，基本代表了目前国内轮胎行业较高的数字化水平。目前，国内媒体报道按照“工业4.0”标准打造的轮胎行业数字化工厂主要有合肥万力、青岛双星、青岛森麒麟，实现了生产现场的物流自动配送及立体仓库，压延、出型及裁断等半制品工序采用AGV智能小车自动转运，成型、硫化、质检及后整理工序采用物流输送线，根据网络平台发布的合肥万力智能制造视频，可以看到整个生产现场的智能化程度还是比较高的，初步实现了“无人工厂”。玲珑、赛轮、浦林成山、贵轮等新建轮胎项目的智能化建设也是朝着这个方向规划、实施。
3集团下属线缆、轮胎工厂数字化现状、转型目标、实施路径与方法
3.1工厂数字化现状
（1）线缆工厂3家，其中2家投入运营、1家在建。崇贤、钱江2家已投入运营工厂的生产设备从单独工
序的角度来看基本已经实现自动化，但从调度、衔接、物流等整体角度来看智能化程度还有待进一步提升。2020年集团开始对崇贤工厂高分子车间设备进行智能化改造，验证集中储料、自动上料系统，并于年底投用；对钱江工厂半制品立体库进行试点应用，验证立体库设备的实用性与可靠性，目前已投入使用并正在优化改善；钱江工厂无纸化排产试点项目，小范围验证基于SaaS云平台的MES 系统可行性，目前已开始试用。德清在建工厂预计2022年开始陆续投用，目标是打造国际一流、国内领先的智慧型线缆制造基地。
（2）轮胎工厂5家，其中2家为股权收购,3家为供应链合作形式。目前新豪克、新途2家股权收购全钢轮胎厂及供应链合作业务的皓宇工厂，其生产设备自动化程度均较高，但没有应用物联网技术对生产设备进行智能化改造形成工业互联网；虽然实施上线了部分业务及管理信息化系统应用于生产、经营与管理的相关环节，但相比国内数字化程度较高的轮胎工厂仍有一定差距。提供供应链合作业务的盛世泰来工厂采用的生产设备自动化程度都比较高，建立了立体仓库，通过实施成型、硫化和成品出入库等环节的条码化管理，结合MES系统，实现了生产管理的及时性、准确性、有效性和可追溯性。盛世
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泰来工厂还采用了 OA 、CRM 、T6/U9系统对行政办公、经
营与管理业务进行流程管控。3.2集团实业板块工厂数字化转型的目标
工厂数字化转型的目标并不是使用最酷炫的生产设 备和装置，而是通过转型变革达到提升效率、改善质量或 增强业务本身等特定的目标，并根据从数字化转型实施
过程中汲取的经验，从组织、人才、流程和技术4个战略 的维度，结合企业的生产战略和整体业务目标，详细勾勒
出数字化工厂所聚焦的能力及工厂体系的架构，并以点
带面复制推广覆盖至整个工厂，最终提升整个工厂的智 能制造水平，驱动生产企业产品/服务转型升级，实现企 业高质量发展。冈
3.3集团实业板块工厂数字化转型的实施路径与方法
集团实业板块工厂数字化转型蓝图见图1。
3.3.1设备智能化。
对生产设备进行智能化改造升级， 是推进工厂数字
化转型的一项基础性工作，也是实现生产数字化的前提 条件。一些生产设备由于年代久远，其控制系统技术过于 陈旧，设备厂商提供的工业软件不能解码；或者是国外进
口设备无法提供工业软件解码，又或者设备本身没有工 业软件，所以导致设备无法实现正常的数据I/O 通讯。可
通过采用PLC （可编程序控制器）、RTU （远程终端单元）、
IED （智能电子设备）、HMI （人机界面）、SCADA （监控和数
据采集系统）、DCS （集散控制系统）、ICS （工业控制系
统）、SIS （安全仪表系统）等自动化系统及设备，结合数采 设备标准模块部署方式，对生产设备进行智能化改造升
级，实现生产设备联网通信及数据采集，构建以物联网技
术为核心的工业互联网平台，达到提升生产设备网络化、
数字化、智能化水平的目的。
（1 ）线缆工厂生产设备主要包括产线设备、仓储物流
设备、检测设备、包装设备和上下料设备等。对于德清新
建工厂，可在新购设备前明确控制系统的技术参数要求,
后期不需改造可直接接入工业互联网平台o 对于崇贤、钱 江2个工厂的存量设备，可从如下5个方面进行智能化
改造。
一是产线设备智能化。如挤出机、成缆机、编织机及
绞线机等，可通过对生产设备进行改造增加数据I/O 模
块，使MES 系统能与PLC 进行联网通讯，实现MES 系统 对生产设备的主要工艺参数以及运行状态的数据采集和 监控，包括生产设备的通用参数、状态参数、能耗参数、保
养参数等。同时，生产现场采用悬挂式输送链、穿梭车、
AGV 、堆垛机、码垛机器人等完成各个工序间的物料转
运，通过人与机器的协作将纯人工操作的繁杂事务交由 智能设备和系统完成，使产线更加安全、高效、可视及人
性化。
二是仓储物流设备智能化。如智能货架、自动化立体 仓库、智能单元化存储设备等，可采用激光扫描、红外感
应，以及智能终端RFID （射频识别技术）等物联网技术获 取物料的各种属性信息，实时掌握物料在生产现场的流
动情况。同时，采用接口方式，将智能仓储设备与ERP 、
WMS 等系统进行集成，实现仓库与生产现场物流、信息
流的实时同步；生产现场的物料需求可以由系统下发指
令至各类智能仓储设备，实现物料的自动出库、转运等, 使出入库、货位等相关信息透明化。
「数据淸洗「|存量数据抽取归集| |送计异构系统集成接口ESB/A 所| DB/AI 数据分析应用及决策
产业互联网再造制造研发模式 ■
产业互联网再造生产叔
|产业互联网再造制造组织砥
主数据标讎设
物料1客户1供应商
银行仓库组织架构
科目.....
务数字化建设
管理制度化制度流程化流程表单化
表单信息化
ERP/CRM/SRM/APS/WMS/OA ...........专业应用数字化建设
PLM 1安全生产管理
质量管理
能源管控
设备智能点巡检管理.....
MES 系统
优化整个工厂制造过程 实时收集、分析、预测和处理数据
森麒麟轮胎系统集成化和管控一体化^£1厂
全面数据管理
优化物流控制按需生产、定长制造标准成本控制数据追溯
查询系统轮胎工厂
预测排产及釆购生产计划及调度管理数据反馈和预警实时监控
看板与数据可视化
数据分析
轮胎工厂
图1集团实业板块工厂数字化转型蓝图
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三是检测设备智能化。采用机器视觉、AR/VR等智能技术，利用DPS、PDA及电子标签等智能拣选系统
构建工厂级物流拣选体系，通过对产品或物体进行检测和识别，实现目标捕捉、物体抓取、人脸识别、产品或材料缺失检测，以及精密测量等快速、高效作业，并将检测结果自动上传系统数据库，由系统自动生成检测报告、自动判定检测结果，最终实现生产过程的智能化检测。
四是包装设备智能化。通过包装设备智能化改造，实现小型缆或者光纤等成品物料的自动化包装功能，并在包装盒和盘具上自动打印粘贴标签，以便数据识别和信息追踪。
五是上下料设备智能化。结合加工集成技术，实现上料、装卡、下料完全自动化，减少人工操作，提咼产品质量。闻
(2)轮胎工厂生产设备主要包括炼胶、压延、出型、裁断、成型、硫化、检测、仓储物流、后整理及包装设备等，通过对生产设备的电气控制系统进行改造，可以实现生产设备联网通信及数据采集，构建以物联网技术为核心的轮胎工业互联网平台，目前浙大中控、青岛软控等厂商已有成熟的技术解决方案并经国内多家轮胎工厂实践验证。轮胎工厂的智能化改造难点不在于技术，而在于信息技术与管理业务、生产流程的有机融合。限于篇幅及时间关系，本文不作详细阐述。
3.3.2生产数字化
生产数字化的侧重点在于将先进的智能化技术应用于整个生产过程，并对整个生产流程进行监控、数据
采集，便于进行数据分析，从而形成高度灵活、个性化、数字化的生产链。MES是一套面向生产企业车间执行层的信息化管理、数字化运营系统，其运作模式是通过将生产计划下发到对应的生产工序及各生产机台组织生产，实现从原材料入库到成品出库全生产过程的智能化生产管理。MES是一个承上启下的系统，上接ERP系统，下连工业互联网平台，要打造数字化工厂实现智能制造，实施MES系统必不可少。MES系统没有完全统一、规范的技术和功能标准，不同的行业有不同的MES系统，同一行业不同企业实施的MES也可能存在不同的功能侧重点。从目前的情况来看，基于SaaS的MES系统基本只能满足工厂最基本的通用性需求，无法支持线缆、轮胎等行业特有的个性化需求。但一套成熟、先进的MES系统必须具备如下三个功能：一是对整个工厂制造过程的优化，而不是单一地解决某个环节的生产瓶颈；二是具备实时收集生产过程数据的功能，并根据管理需求作出相应的分析、预测和处理；三是需要与上端的计划层及下端的控制层进行数据信息的互联互通，通过利用制造过程的连续信息流来实现系统集成化和管控一体化。从常规来看，MES系统应具备制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、生产过程控制、排班管理、设备管理、工具工装管理、能源管控、采购管理、库存管理、成本管理、质量管理、项目看板管理、任务中心及数据集成分解等管理功能模块，为企业提供一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理数字化平台。冋
(1)线缆行业的MES厂商较多，比较典型的有江苏新技、成都昕创智能、深圳科创致远等。线缆行业MES系统一般都是以销售订单、市场预测为驱动，以生产管理为主线，实现贯穿企业生产经营全过程的
信息化。企业可以根据自身的业务场景从MES系统丰富的功能模块中按需配置，并实现如下功能：一是为工厂提供全面的线缆产品模型数据的管理，实现企业的排产、供料计划的自动计算，节省人工成本，提高管理效率。二是实现线缆行业优化物流控制，使供应链和需求链平滑衔接，实现经济采购、零库存和快速销售。三是实现对线缆制造过程高效、精益、协同信息化的管理：通过数据采集、动态调度、线缆定长控制、产品质量优化控制、物料供应、质量分析(SPC)等，实现“按需生产、定长制造”的核心管理目标。四是通过成本核算平台对复杂的BOM和工艺路线进行自动的卷积计算，实现标准成本控制o五是具有灵活的数据追溯能力，便于理清业务数据的来龙去脉。六是可结合报表中心配置决策支持系统，为企业管理者管理决策提供及时、全面、准确的依据o
(2)轮胎行业主流的MES厂商有青岛软控、上海蓝鸟、浙大控制学院等。一般来说，轮胎行业MES系统要求具有如下功能：一是通过柔性化、精益化生产，实现数据实时动态化，建立全程数据追溯系统，保证生产数据可靠、完整，并可以实时监控。二是探索用沉淀积累的业务数据来进行预测性生产及预测性维护，利用实时数据预测排产及采购o三是实时的数据反馈和预警，让工厂管理者对生产过程悉数掌控，带来安心的用户体验。四是可实现设备参数采集和工艺参数下发，通过生产过程防错管控、自动计算设备开动率，有效进行生产计划和生产调度管理。五是可制作生产、质量、设备、效率等可视化看板，对制造现场情况一目了然。六是具备能源管理监测功能，主要生产设备实现数据自动采集，设备能源消耗实现实时监控与分析。七是提供完整详尽的产品溯源信息和满足工厂个性化需求的生产数据分析。
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