1 研究背景

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合程度不斷加深，制造業(yè)數字化轉型成為我國把握新機遇、培育新動(dòng)能、增強競爭力的戰略選擇。離散行業(yè)作為制造業(yè)的重要門(mén)類(lèi)，普遍存在工序離散、多品種小批量和混線(xiàn)生產(chǎn)需求強烈、技術(shù)工藝和供應鏈復雜、生產(chǎn)制造周期長(cháng)、綜合效率低、人力成本高等特點(diǎn)，轉型升級需求迫切，是制造業(yè)數字化轉型的主攻方向。

1.1 離散行業(yè)數字化轉型的困境

我國離散行業(yè)規模大、門(mén)類(lèi)廣、主體多，數字化轉型是一項長(cháng)期且復雜的工程。在基礎方面，離散制造企業(yè)普遍自動(dòng)化、數字化水平較低，高端軟硬件及關(guān)鍵技術(shù)對外依賴(lài)嚴重，要素資源保障不足等問(wèn)題依然嚴峻。在場(chǎng)景方面，行業(yè)領(lǐng)域不同、業(yè)務(wù)模式差異、工序流程多樣催生了豐富的離散場(chǎng)景，企業(yè)整體數字化改造難度大、成本高 ；在數據方面，設備種類(lèi)繁多、接口協(xié)議不統一、數據隱私和安全等問(wèn)題導致數據在不同設備、系統、企業(yè)間的互聯(lián)互通困難 ；在效益方面，大部分中小企業(yè)在轉型過(guò)程中缺乏業(yè)務(wù)牽引和政策支持，轉型場(chǎng)景不明晰、收益低等問(wèn)題也導致中小企業(yè)轉型動(dòng)力不足。

1.2 離散行業(yè)數字化轉型的必要性

中國是全世界離散制造最集中的國家，離散制造業(yè)增加值占我國工業(yè)增加值 50% 以上。當前，與歐美德日等發(fā)達國家在完成工業(yè)化的基礎上推進(jìn)數字化轉型相比，我國需要同時(shí)兼顧工業(yè)化進(jìn)程和數字化轉型。同時(shí)，離散行業(yè)發(fā)展起步晚，普遍存在基礎技術(shù)薄弱、核心技術(shù)缺乏、產(chǎn)品附加值低、生產(chǎn)成本能耗高、污染嚴重等問(wèn)題，高質(zhì)量發(fā)展需求迫切，亟需通過(guò)數字化技術(shù)賦能傳統離散行業(yè)改造升級，提升離散行業(yè)數字化水平，解決高質(zhì)量發(fā)展過(guò)程中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)和堵點(diǎn)，支撐離散制造企業(yè)提質(zhì)、降本、增效。

1.3 數字化場(chǎng)景資源池建設的意義

近年來(lái)，國家及地方持續關(guān)注制造業(yè)場(chǎng)景建設與試點(diǎn)示范?！?/span>“十四五”智能制造發(fā)展規劃》指出圍繞工廠(chǎng)、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈構建智能制造系統，開(kāi)展多場(chǎng)景、全鏈條、多層次應用示范?！督K省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規劃》指出面向裝備制造領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)面向特定場(chǎng)景的模塊化生產(chǎn)單元。

場(chǎng)景是數字化技術(shù)在制造過(guò)程單個(gè)或多個(gè)環(huán)節的應用，中小企業(yè)以場(chǎng)景為單元開(kāi)展“智改數轉”易于實(shí)施、成效顯著(zhù)。企業(yè)可以根據自身情況，優(yōu)先選擇改造成本低、業(yè)務(wù)需求強的場(chǎng)景進(jìn)行數字化改造。場(chǎng)景具有泛用性和可復制性，建設場(chǎng)景資源池并整合匯聚技術(shù)路線(xiàn)清晰、應用示范性強的場(chǎng)景資源，企業(yè)可以“詞典式”查詢(xún)行業(yè)典型場(chǎng)景數字化解決方案，對標自身數字化轉型成效，指導數字化場(chǎng)景改造，加速場(chǎng)景的復制推廣。

場(chǎng)景資源池是對接離散行業(yè)供需雙方的窗口，服務(wù)商可以對標優(yōu)秀數字化場(chǎng)景解決方案，不斷提升服務(wù)能力，并尋找具有轉型需求的潛在客戶(hù)。企業(yè)可以快速挖掘業(yè)務(wù)需求，并尋找符合自身需求的優(yōu)質(zhì)數字化轉型服務(wù)商。

2 典型離散行業(yè)數字化轉型場(chǎng)景

離散行業(yè)各細分行業(yè)之間由于生產(chǎn)模式、工藝流程、產(chǎn)品形態(tài)、資源特點(diǎn)等存在差距，且不同企業(yè)之間的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和營(yíng)運管理、面臨的發(fā)展問(wèn)題和生存挑戰、企業(yè)和場(chǎng)景數字化水平各異，因此不同行業(yè)和企業(yè)在數字化轉型過(guò)程中的場(chǎng)景存在個(gè)性路徑和特色模式。

本章重點(diǎn)基于當前離散行業(yè)急切的數字化需求，梳理了典型數字化場(chǎng)景，研究場(chǎng)景數字化難點(diǎn)和痛點(diǎn)，分析對應場(chǎng)景典型應用案例，旨在解決離散制造企業(yè)數字化改造與轉型升級過(guò)程中無(wú)參考、無(wú)指引的問(wèn)題。行業(yè)和場(chǎng)景分類(lèi)參考《智能制造典型場(chǎng)景參考指引 (2021年 )》《中國智能制造發(fā)展研究報告：智能工廠(chǎng)》《中國智能制造發(fā)展研究報告：系統解決方案》，以及 GB/T 39116—2020《智能制造能力成熟度模型》的 20 個(gè)能力子域。面向裝備制造、電子信息、消費品 3 個(gè)離散制造重點(diǎn)行業(yè)，圍繞通用場(chǎng)景和行業(yè)場(chǎng)景 2 個(gè)場(chǎng)景分類(lèi)，整理形成了 20 個(gè)數字化轉型典型場(chǎng)景，如圖 1 所示。

圖1 離散行業(yè)數字化轉型典型場(chǎng)景

2.1 通用場(chǎng)景

通用場(chǎng)景是指滿(mǎn)足不同行業(yè)數字化轉型共性需求的場(chǎng)景，具備在同行業(yè)內及不同行業(yè)間的推廣價(jià)值。通用場(chǎng)景部分整理了裝備制造、電子信息和消費品 3 個(gè)行業(yè)存在共性需求和相似解決方案的數字化典型場(chǎng)景，包括智能排產(chǎn)與調度、人機協(xié)同作業(yè)、質(zhì)量智能檢測、全過(guò)程質(zhì)量追溯、全流程精益生產(chǎn)管理、能耗數據采集與監測、環(huán)境智能監測與調節 7個(gè)場(chǎng)景，場(chǎng)景內容見(jiàn)表 1。

表1 離散行業(yè)數字化轉型通用場(chǎng)景內容

2.2 行業(yè)場(chǎng)景

2.2.1 裝備制造行業(yè)場(chǎng)景

裝備制造包括通用裝備制造、專(zhuān)用裝備制造、汽車(chē)制造、鐵路、船舶、電氣機械、航空航天等行業(yè)門(mén)類(lèi)，以離散制造為主。裝備制造行業(yè)數字化轉型要聚焦知識工程、AR/VR、數字孿生、可重構生產(chǎn)、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品遠程運維、數據驅動(dòng)服務(wù)、柔性敏捷生產(chǎn)等典型場(chǎng)景，打造高效柔性、敏捷響應、人機協(xié)同和動(dòng)態(tài)調度能力，不斷優(yōu)化裝備產(chǎn)品性能和服務(wù)水平?；诖?，整理出數字化設計與仿真、柔性加工裝配、設備運行監測與故障診斷、設備全生命周期管理 4 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細場(chǎng)景內容見(jiàn)表 2。

表2 裝備制造行業(yè)數字化轉型典型場(chǎng)景內容

2.2.2 電子信息行業(yè)場(chǎng)景

電子信息包括電子元器件、集成電路、計算機、信息通信設備、消費電子等行業(yè)門(mén)類(lèi)，以離散制造為主，且細分行業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)特點(diǎn)差異較大。

電子信息行業(yè)數字化轉型要聚焦人機高效協(xié)作、在線(xiàn)精密檢測、人工智能等新技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)化、工藝動(dòng)態(tài)優(yōu)化等典型場(chǎng)景，打造高效配送、資源協(xié)同和柔性生產(chǎn)能力，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量、性能和穩定性?；诖?，本文整理出可重構柔性生產(chǎn)、數字化工藝設計與可制造性分析、工藝動(dòng)態(tài)優(yōu)化、供應鏈彈性管控 4 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細場(chǎng)景內容見(jiàn)表 3。

表3 電子信息行業(yè)數字化轉型典型場(chǎng)景內容

2.2.3 消費品行業(yè)場(chǎng)景

消費品包括食品飲料、 生物醫藥、 家電服裝、家居日化等行業(yè)門(mén)類(lèi)，涵蓋離散制造和流程制造，以客戶(hù)為中心組織生產(chǎn)是行業(yè)主要特點(diǎn)。消費品行業(yè)數字化轉型要聚焦人工智能、區塊鏈、數字孿生等新技術(shù)和大規模個(gè)性化定制、銷(xiāo)售驅動(dòng)業(yè)務(wù)優(yōu)化等典型場(chǎng)景，打造以用戶(hù)需求為中心的制造體系，提升全生命周期質(zhì)量管控、需求敏捷感知和產(chǎn)銷(xiāo)用協(xié)同能力?；诖?，本文整理出個(gè)性化定制與敏捷生產(chǎn)、生產(chǎn)計劃動(dòng)態(tài)優(yōu)化和銷(xiāo)售計劃動(dòng)態(tài)優(yōu)化、物流監測與優(yōu)化等 5 個(gè)典型場(chǎng)景，詳細場(chǎng)景內容見(jiàn)表 4。

表 4 消費品行業(yè)數字化轉型典型場(chǎng)景內容

3 典型場(chǎng)景資源池建設路徑建議

離散行業(yè)生產(chǎn)流程長(cháng)、環(huán)節多、場(chǎng)景散，數字化轉型對象多、難度大、周期長(cháng)，需要以細粒度的場(chǎng)景為單位和臺階做深、做細、做實(shí)一個(gè)個(gè)場(chǎng)景的數字化轉型，實(shí)現“由點(diǎn)及線(xiàn)”“由線(xiàn)到面”“由面成網(wǎng)”之勢，帶動(dòng)全行業(yè)數字化轉型。

數字化轉型場(chǎng)景資源池是一個(gè)平臺庫，同時(shí)也是一個(gè)生態(tài)體系，包含大量離散行業(yè)數字化轉型場(chǎng)景資源的同時(shí)，也涵蓋場(chǎng)景的整理、篩選、評估以及資源池運營(yíng)和對外服務(wù)等內容。亟需打通場(chǎng)景資源池建設與應用全流程，結合數字化場(chǎng)景的來(lái)源與作用，圍繞“選”“建”“用”3 個(gè)方面開(kāi)展資源池建設與應用工作，高效支撐場(chǎng)景匯聚和對外服務(wù)，助力離散制造業(yè)各行業(yè)、全環(huán)節、細場(chǎng)景的高質(zhì)量數字化轉型。離散行業(yè)數字化轉型場(chǎng)景資源池建設路線(xiàn)如圖 2 所示。

圖 2 離散行業(yè)數字化轉型場(chǎng)景資源池建設路線(xiàn)

3.1“選”數字化場(chǎng)景

數字化場(chǎng)景來(lái)源于企業(yè)實(shí)踐，包括制造企業(yè)自身的場(chǎng)景數字化建設實(shí)踐，以及數字化轉型服務(wù)商對企業(yè)的場(chǎng)景數字化改造實(shí)踐。企業(yè)的實(shí)踐效果通過(guò)測試驗證及評估評價(jià)，最終形成量化的成果形式。“選”場(chǎng)景首先需要明確場(chǎng)景的來(lái)源，可以把評估實(shí)踐、試點(diǎn)示范、智能工廠(chǎng)及車(chē)間、典型案例中的場(chǎng)景作為數字化場(chǎng)景的來(lái)源。其次是場(chǎng)景篩選和分類(lèi)分級，為下一步場(chǎng)景資源池的建設打好基礎，按照裝備制造、電子信息、消費品等行業(yè)先對場(chǎng)景進(jìn)行行業(yè)分類(lèi)，之后按照研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、運營(yíng)管理等環(huán)節進(jìn)行環(huán)節分類(lèi)，最后按照具體場(chǎng)景進(jìn)行場(chǎng)景的分類(lèi)篩選，最終得到場(chǎng)景“單元”。

3.2“建”數字化場(chǎng)景

資源池的建設是平臺的建設，也是生態(tài)體系的建設，資源池是基礎，生態(tài)服務(wù)是關(guān)鍵。“建”資源池首先要對篩選分類(lèi)得到的場(chǎng)景“單元”進(jìn)行評估評價(jià)，確定場(chǎng)景的價(jià)值，為場(chǎng)景的推廣應用作支撐，需要建立相應的評估標準、評估體系、評估方法和流程，如通過(guò)專(zhuān)家評審、測試驗證以及《智能制造能力成熟度模型》等標準評估認證方法，對數字化場(chǎng)景進(jìn)行先進(jìn)性、應用前景、技術(shù)成熟度、可推廣性、風(fēng)險性、價(jià)值收益等全方面的能力評估，明確場(chǎng)景的價(jià)值。對通過(guò)評估的數字化場(chǎng)景按照行業(yè)、環(huán)節、具體場(chǎng)景、等級進(jìn)行歸類(lèi)，然后納入場(chǎng)景資源池，對未通過(guò)評估的低價(jià)值場(chǎng)景或錯誤場(chǎng)景，則可納入如典型誤區庫等其他資源池。

3.3“用”數字化場(chǎng)景

數字化場(chǎng)景資源池建設的關(guān)鍵是對外服務(wù)，以示范、參考、指導等方式助力企業(yè)數字化場(chǎng)景建設?？梢酝ㄟ^(guò)平臺的方式公開(kāi)發(fā)布優(yōu)秀場(chǎng)景案例、場(chǎng)景提供方名錄、技術(shù)邏輯方案等信息，為轉型企業(yè)和服務(wù)商打造精準高效的資源獲取和服務(wù)對接平臺。有轉型需求的企業(yè)可以通過(guò)信息發(fā)現、場(chǎng)景對比分析，“診”自身場(chǎng)景數字化現狀，快速錨準具體轉型場(chǎng)景，明確轉型方案和目標，同時(shí)“選”優(yōu)秀場(chǎng)景案例指導自身場(chǎng)景數字化建設。服務(wù)商可以通過(guò)場(chǎng)景對標分析，“診”自身數字化場(chǎng)景方案的成熟度和能力，“選”與自身同方向的優(yōu)秀場(chǎng)景指導方案優(yōu)化，持續提升服務(wù)能力。企業(yè)和服務(wù)商的成功實(shí)踐通過(guò)“驗”之后，將不斷轉化為資源池的場(chǎng)景來(lái)源，形成“選”“建”“用”的良性閉環(huán)，不斷豐富資源池場(chǎng)景。

4 結語(yǔ)

面對離散行業(yè)數字化轉型的困境，以場(chǎng)景為抓手開(kāi)展“破局”工作，建設離散行業(yè)數字化轉型典型場(chǎng)景資源池，持續豐富數字化場(chǎng)景應用案例資源，完善資源池生態(tài)體系，提升資源池供需對接服務(wù)供給能力，是推動(dòng)離散行業(yè)數字化轉型的新思路和新手段。本文聚焦裝備制造、電子信息、消費品 3 個(gè)典型離散行業(yè)，梳理分析各行業(yè)數字化轉型場(chǎng)景特點(diǎn)和應用案例，提出基于典型場(chǎng)景的資源池建設思路和方法，期望通過(guò)場(chǎng)景資源池為數字化轉型供需雙方供需對接橋梁，以場(chǎng)景示范和技術(shù)方案指導的方式引導企業(yè)開(kāi)展數字化改造，有助于行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、區域數字化整體水平提升，有助于離散行業(yè)數字化轉型升級。

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