重点行业数字化转型方法论（99页）

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赛迪研究院工业互联网系列白皮书之一 工业互联网平台赋能 重点行业数字化转型方法论白皮书 编写单位： 中国电子信息产业发展研究院 信 息化与软件产业研究所 编写人员 吴志刚 张 朝 袁晓庆 孙 刚 宋颖昌 管 桐 磊 靖 王 刚 姚 徐 前 言 一、白皮书编写背景 当前， 以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次 工业革命正在兴起。工业互联网作为新一代信息技术与制造 业深度融合的产物，通过对人、机、物的全面互联，构建起 全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服 务体系， 是数字化转型的实现途径，是实现新旧动能转换的 关键力量。 党中央、国务院高度重视工业互联网发展。习近平总书 记连续四年对推动工业互联网发展做出重要指示。今年 2 月 21 日，中央政治局会议再次强调，要推动工业互联网加 快发 展。 3 月 4 日，中央政治局常委会作出加快新型基 础设施建 设进度的重要部署。 当前，我国工业互联网建设已从概念界定阶段发展到垂 直深耕阶段，如何推动工业互联网在垂直行业落地应用， 正 成为政府和企业共同关注的焦点问题。 2020 年 3 月 17 日， 国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，并指出 要依托 工业互联网促进传统产业加快上线上云。 2020 年 3 月 20 日， 工信部发布了《关于推动工业互联网加快发展的 通知》，提出 要深化工业互联网行业应用。 为理清不同行业的数字化转型趋势、典型应用场景和 落地路径，在对 50 余家企业进行调研和访谈的基础上，我 i 们编制了《工业互联网平台赋能重点行业数字化转型方法 论白皮书》，旨在为细分行业上云上平台提供一套方法论 和整体解决方案，推动企业加速数字化转型步伐。 二、制造业数字化转型方法论参考架构 基于工业互联网平台的制造业数字化转型方法论参考 架构包括价值视角、技术视角和业务视角三大视角。制造业 数字化转型必须从价值、技术、业务三个视角统筹考虑， 其 中，价值重构是逻辑起点，技术支撑是工具， 业务落地是内 核，要以价值重构为主线，坚持技术支撑和业务落地双轮驱 动，实现技术和业务双向迭代。 图 制造业数字化转型方法论参考架构 （一）价值视角 价值视角是工业互联网平台建设的逻辑起点，基于工业 互联网平台开展企业数字化转型，首先需要我们回答工业互 ii 图 制造业数字化转型方法论参考架构：价值视角 （二）技术视角 技术视角是工业互联网平台建设的重要内容，基于工业 互联网平台开展企业数字化转型，需要我们回答究竟建设什 么样的工业互联网平台。从技术视角看， 工业互联网平台包 括边缘层、 IaaS 、工业 PaaS 和工业 APP ，本质上是构建 “数 据 + 算力 + 模型 + 应用”的整体解决方案，提供描述、诊 断、预 测、决策不同应用深度的服务。 联网平台的价值究竟是什么。从价值视角看，工业互联网平 台的本质是通过工业全要素、全价值链和全产业链的连接、 解耦和重构，实现对企业成本、质量、效益的优化和新技术、 新产品、新模式的培育。 iii 图 制造业数字化转型方法论参考架构：技术视角 （三）业务视角 业务视角是工业互联网平台建设的核心要义，基于工业 互联网平台开展企业数字化转型，需要我们回答怎样去运用 和落地工业互联网平台， 切实解决企业的痛点问题。从业务 视角看，工业互联网平台的落地要坚持分业施策、需求牵引、 场景驱动，围绕行业数字化转型趋势， 从传统行业自身痛点 出发，找到传统产业上线上云的牛鼻子，基于“计划（ P ）— 执行（ D ） —检查（ C ） —处理（ A ）”，对智能化生产、网 络 化协同、个性化定制和服务化延伸等应用场景解决方案进 行 迭代优化。 iv 行业 行业特点 行业痛点 数字化转型趋势 典型应用场景 典型企业 钢铁 生产流程长 生产工艺复杂 供应链冗长 设备维护低效化 生产过程黑箱化 下游需求碎片化 环保压力加剧化 设备管理由传统维护 向智能维护转变 生产工艺由黑箱式向 透明化转变 供应链体系由局部协 同向全局协同转变 环保管理由粗放型向 清洁型转变 设备全生命周期管 理 智能化生产 供应链协同 绿色化生产 东方国信、宝 钢集团、优也 信息、南钢集 团、酒钢集团 图 制造业数字化转型方法论参考架构：业务视角 三、制造业数字化转型应用场景全景图 制造业门类众多、差异巨大，数字化转型的重点也各不 相同。在对企业进行深入调研的基础上， 我们形成了工业互 联网平台垂直行业应用场景全景图，系统梳理了不同行业的 行业特点、行业痛点、数字化转型趋势、典 型 应 用 场 景 和 典型企业。 表 工业互联网平台赋能重点行业数字化转型应用场景全景图 v 行业 行业特点 行业痛点 数字化转型趋势 典型应用场景 典型企业 石化 设备价值高 工艺复杂 产业链长 危险性高 环保压力大 设备管理不透明 工艺知识传承难 产业链上下游协 同水平不高 安全生产压力大 设备管理从黑箱管理 健康管理转变 知识管理从纸质封存 向模型封存转变 供应链管理从企业内 向企业间协同转变 安全管理从人工巡检 向智能巡检转变 设备健康管理 智能炼化生产 供应链协同 安全监控 中石化燕山石 化、中石化镇 海炼化、中石 化茂名石化、 中石油云南石 化、中石化九 江石化、恒力 石化、石化盈 科、中油瑞飞 煤炭 工艺流程复杂 风险故障频发 资本设备密集 生产条件多变 生产风险高 设备管理难 物流成本高 环境污染大 煤炭开采由人工为主 向无人开采转变 矿山管理由分布管理 向集团总控转变 煤炭销运由被动排队 向智慧运输转变 生态保护由宏观设计 向精准计量转变 智能安全开采 矿山综合管理 煤炭智慧运输 生态资源保护 华为、神华集 团、大同煤矿、 山西焦煤、蒙 草集团 航空 航天 研发周期长 产品种类多、 规模小 产业链特别长 数据源不统一 模型适配性不足 故障预测水平有 待提升 研发设计由串行异构 到并行协同转变 生产制造由以数映物 到数物融合转变 生产管理由单点对接 到动态调整转变 运维服务由定期维护 到视情维护转变 基于 MBD 的研发 设 计 基于 CPS 的智能制 造 基于大数据分析的 供应链管理 基于 PHM 的运营 维 护 商飞、西飞 船舶 零件数量级大 生命周期长 资本投入大 技术要求高等 接单难 交船难 融资难 研发设计由串行异构 向并行协同转变 生产制造由数字化向 智能化转变 供应链管理由重经验 向重需求转变 盈利模式由卖产品向 卖服务转变 基于三维模型的协 同设计 基于 CPS 的智能制 造 供应链协同 服务化延伸 江南造船、黄 埔文冲、 沪东 中华造船、安 世亚太、达索、 vi 行业 行业特点 行业痛点 数字化转型趋势 典型应用场景 典型企业 汽车 产品精密复杂 生产工艺复杂 技术门槛高 供应链分散 研发设计周期长 下游需求碎片化 供应链管理困难 售后服务低效化 研发设计由独立分散 向网络协同转变 生产制造由大批量生 产向规模化定制生产 转变 产供销管理由信息孤 岛向全局协同转变 盈利模式由单一销售 向全方位服务转变 研发设计协同 规模化定制生产 产供销协同 服务化延伸 一汽集团、上 汽集团、广汽 集团、北汽集 团、东风汽车、 吉利汽车、长 安汽车 轨道 交通 集约化管理 系统相对封闭 运量大、要求 高 资源调配效率低 下 车辆运维困难 客户需求不断提 高 研发设计数字化 生产制造柔性化 产业链管理一体化 车辆运维智能化 研发仿真 协同制造 产业链管理 设备健康管理 中车四方、中 车株机、中车 浦镇 工程 机械 设备产品多样 化 生产过程离散 化 供应链复杂 资源调配效率低 下 机械设备运维困 难 金融生态不完善 设备维护按需化 备件管理精益化 产融结合在线化 解决方案服务化 设备预测性维护 备品备件管理 智慧施工 互联网金融 卡特彼勒、小 松、日立、徐 工 集团、三一重 工、中联重科 家电 技术更新速度 快 产品研发周期 短 产品同质化程 度高 生产智能化水平 低 供应链协同效率 低 行业营收增速放 缓 生产方式由规模化生 产向规模化定制方向 转变 经营方式由生产型经 营向平台型经营转变 盈利模式由卖产品向 卖服务转变 柔性化生产 供应链协同 智能家居解决方案 海尔集团、美 的集团、海信 集团、格力电 器、松下电器 vii 行业 行业特点 行业痛点 数字化转型趋势 典型应用场景 典型企业 电子 产品附加值高 技术迭代快 产品质量要求 高 新产品生产周期 长 设备管理精度不 够 劳动力较为密集 设备管理由粗放管理 向健康管理转变 生产制造从劳动密集 向人机协同转变 产品质量由人工检测 向机器视觉检测转变 设备健康管理 智能化生产 产品质量检测 供应链协同 富士康、腾晖 光伏、华星光 电、新华三、华 为 风电 地理位置偏僻 资本技术密集 发电波动性大 风场设计周期长 设备维护成本高 并网协调效率低 弃风漏风较严重 数据采集由底层互联 向全面感知转变 设备维护由人工调试 向智能运维转变 风场管理由单场单管 向虚拟集成转变 虚拟风场设计 设备预测维护 智慧风场管理 精准柔性供电 金风科技、远 景能源、昆仑 数据、明阳智 能、华能集团 四、白皮书主要内容 本白皮书重点介绍了钢铁、石化、煤炭、航空航天、船 舶、汽车、轨道交通、工程机械、家电、电子、风电等 11 个 垂直行业的数字化转型路径，涵盖原材料、消费品、电子和 其他行业等不同门类。每个细分行业包含行业痛点和数字化 转型趋势、典型应用场景、推进应用场景的着力点等三方面 内容。 （一）行业痛点和数字化转型趋势 该部分内容主要回答每个细分行业的痛点和数字化转 型趋势是什么？ 不忘初心，方得始终。制造企业开展数字化 转型，其根本目的在于提质降本增效，提高企业核心竞争力。 本白皮书认真梳理了每个细分行业的痛点问题，确保抓准行 业数字化转型的出发点。 viii （二）典型应用场景 该部分内容主要回答每个细分行业工业互联网平台应 用场景是什么？ 制造行业，业业不同。制造企业开展数字化 转型， 需要针对不同行业找准基于工业互联网平台的应用场 景，这是工业互联网平台建设和应用推广的重中之重。本白 皮书给出了每个细分行业工业互联网平台典型应用场景，确 保抓准行业数字化转型的切入点。 （三）推进应用场景的着力点 该部分内容主要回答每个细分行业落地的整体解决方 案是什么？数字转型，重在实施。制造企业开展数字化转 型，除了在战略、组织、意识等方面需要转型之外，也需 要在实施层面有明确的“施工图”。本白皮书从边缘层、 PaaS 层、应用层等方面的具体技术细节入手，给出了每个 细分行业工业互联网平台落地应用的整体解决方案，确保 抓准行业数字化转型的着力点。 ix 目 录 一、钢铁行业 ............................................................................. 1 1.1 钢铁行业数字化转型趋势分析...................................... 1 1.1.1 设备管理由传统维护向智能维护转变................... 1 1.1.2 生产工艺由黑箱式向透明化转变........................... 2 1.1.3 供应链体系由局部协同向全局协同转变............... 2 1.1.4 环保管理由粗放型向清洁型转变........................... 2 1.2 钢铁行业工业互联网平台典型应用场景及实践.......... 3 1.2.1 设备全生命周期管理............................................... 3 1.2.2 智能化生产 ............................................................... 4 1.2.3 供应链协同 ............................................................... 5 1.2.4 绿色化生产 ............................................................... 6 1.3 推进应用场景落地的着力点.......................................... 7 1.3.1 聚焦数据流通质量，打造高效边云协同体系 ...... 7 1.3.2 围绕工艺流程优化，提高机理模型供给能力 ...... 7 1.3.3 坚持行业痛点导向，完善特定场景解决方案 ...... 8 1.3.4 重视平台安全防护，建立高度可靠安全系统 ...... 8 二、石化行业 ........................................................................... 10 2.1 石化行业数字化转型趋势分析.................................... 10 2.1.1 设备管理：从黑箱管理向健康管理转变............. 10 2.1.2 知识管理：从纸质封存向模型封存转变............. 11 2.1.3 供应链管理： 从企业内向企业间协同转变......... 11 I 2.1.4 安全管理：从人工巡检向智能巡检转变............. 11 2.2 典型应用场景及实践 .................................................... 12 2.2.1 设备管理 ................................................................. 12 2.2.2 炼化生产 ................................................................. 13 2.2.3 供应链协同 ............................................................. 13 2.2.4 安全巡检 ................................................................. 14 2.3 推进应用场景落地的着力点........................................ 15 2.3.1 加强底层数据分析，促进边云协同..................... 15 2.3.1 梳理炼化工艺知识，研发工业模型..................... 15 2.3.3 研发行业解决方案，推广典型应用..................... 16 三、煤炭行业 ........................................................................... 17 3.1 煤炭产业数字化转型趋势分析.................................... 17 3.1.1 挖掘开采：由人机并用向无人生产转变............. 17 3.1.2 矿山管理：由人工向虚拟集成转变..................... 18 3.1.3 煤炭运输：由被动排队向智慧运输转变............. 18 3.1.4 生态修复：由宏观设计向数据驱动转变............. 18 3.2 煤炭行业工业互联网平台典型应用场景及实践........ 19 3.2.1 智能安全生产 ......................................................... 19 3.2.2 矿山综合管理 ......................................................... 20 3.2.3 煤炭智慧运销 ......................................................... 20 3.2.4 生态资源保护 ......................................................... 21 3.3 推进应用场景落地的着力点........................................ 22 II 3.3.1 加速设备上云，夯实数据采集基础..................... 22 3.3.2 聚焦产业协同，强化重点模型积累..................... 22 3.3.3 加强攻关突破，优化解决方案供给..................... 22 3.3.4 注重绿色安全，树立煤炭智能品牌..................... 23 四、航空航天行业 ................................................................... 24 4.1 航空航天行业数字化转型趋势.................................... 24 4.1.1 研发设计由串行异构向并行协同转变................. 24 4.1.2 生产制造由以数映物向数物融合转变................. 25 4.1.3 生产管理由单点对接向动态调整转变................. 25 4.1.4 运维服务由定期维护向视情维护转变................. 25 4.2