制造业数字化转型路线图，终于有人捋清楚了

​近年来，我国制造业各行业龙头企业积极探索工业互联网平台、智能化工厂等数字化转型典型应用场景建设，部分骨干企业应用传感器、大数据算法模型将产业链延伸到下游“智慧楼宇”“智慧用电”解决方案，部分优质中小企业已在钣金箱体、喷涂、组装、电线电缆绞合等标准化工序建立自动化生产线。

总体来看，国内电气机械和器材制造业中小企业在采购供应、生产制造、质量检测、库存管理、销售管理等核心业务环节数字化水平仍然不高。

本路径指南通过梳理电气机械和器材制造业数字化转型的总体形势，研究提出数字化转型的总体架构，针对国内中小企业数字化转型共性需求提炼针对性的典型应用场景，分阶段总结数字化转型的实现路径，以期为全国电气机械和器材制造业中小企业数字化转型提供指引和参考。

 

一、背景意义

（一）总体形势

这几年，国家对打造清洁低碳安全高效能源体系、构建以新能源为主体的新型电力系统进行重点部署，新能源、智能电网呈现出爆发式增长态势，为电气机械和器材制造业带来巨大的市场空间。

同时，电气机械和器材制造业面临产能过剩、低价竞争、创新不足、缺乏品牌影响力等多重挑战，中低端需求逐渐下降，科技创新水平高、产品附加值高的产业链快速发展，行业逐渐迈入高端化、绿色化转型升级的关键期。大力推动智能制造，实现设备数字化、智能化替代，提升产品性能和效率、降低生产成本，成为企业转型升级、创新发展的必由之路。

目前，我国电气机械及器材制造业的部分企业已探索形成行业典型应用场景，借助智能化生产设备、传感器等实现生产过程实时监测和优化控制，通过设备运行情况的实时监测分析实现故障预警、预测性维护，不断提升生产效率和产品质量；在产品设计环节，企业采用数字化设计软件、仿真技术等对产品性能、部署方案进行优化完善。未来，通过数字孪生技术搭建与真实场景相匹配的虚拟场景，对产品全生命周期进行实时监测、运行维护、模拟分析和优化调整，将成为行业数字化转型趋势。

 

（二）转型意义

1、增强研发创新能力

采用数字化建模和仿真工具实现产品设计仿真，综合考虑产品的不同应用场景和力、热、电、压力等多个场域限制，建立适用不同场景需求的仿真模型，对产品性能、安装方案等进行综合测试，并针对性能薄弱环节进行持续改进和优化，形成标准化产品设计工艺，以特定场景、特定需求的应用实践经验持续指导仿真模型优化，有助于企业缩短研发周期，降低产品开发成本，提升产品研发创新能力和效率。

 

2、提升生产效率和质量

通过数字化仿真建模对约束条件下的生产、装配工艺进行仿真，模拟不同生产工序的运行和配合情况，预测加工生产和装配效果，实现生产、装配工艺流程再造，对企业生产的变压器、配电箱、开关柜等电力装备及部件运行故障临界状态进行参数仿真，有助于企业提升工艺技术水平和产品质量。采用MES、APS等信息化系统，根据订单需求对原材料、产线设备、工人等要素配备情况进行合理配置，实现自动排产，助力企业实现生产要素优化配置和成本管控。

3、实现供应链高效管理

电气机械及器材制造业行业的产品多以定制化为主，通过打造数字化供应链管理系统，对上游供应商管理、原材料采购和下游订单系统、客户管理系统进行集成打通，有助于企业根据客户定制化需求和订单预测情况动态生成不同种类、规格、批次、性能的物料清单，实现产进销深度协同，构建高效运行的供应链体系。同时，构建数字化运维服务体系，为客户提供智慧能源管控、智能化设备运行监测等服务，还有助于企业拓展延伸产业链，持续提升产品附加值。

（三）共性需求

1、生产过程管控需求

目前，国内电气机械及器材制造业的大多数中小企业在生产制造要素管控、生产计划下达、设备工艺参数采集都以人工为主。产品定制化特性对生产制造过程物料需求、工艺工序、质量把控提出了不同要求，中小企业需要通过信息化系统实现生产制造全过程管控，并根据实际需要应用自动化配送设备衔接不同生产工序环节。

2、供应链管理需求

中小企业对供应链数字化管理提出了需求，一方面，通过建设进销存管理系统，对上游原材料、产品生产、销售环节进行关联管理，应用条码方式实现产品追溯、出入库管理；另一方面，基于销售管理系统的客户分类分级管理进行折扣定价、差异化营销。

 

二、总体架构

电气机械及器材制造业中小企业数字化转型技术架构主要包含基础层、控制层、业务层和管理层等四个层次。

 

电气机械及器材制造业中小企业数字化转型技术架构

（一）基础层

基础层主要包含设备、网络、云等三方面。其中，设备终端主要包括实验室试验分析设备，拉丝机、绞制机、挤塑机、成缆机、绕线机、浇筑设备、装配设备、钣金设备、测试设备等核心生产工艺设备，以及智能化立体仓库、AGV、堆垛机等仓储物流配送设备、安全生产监控设备。网络层是实现控制指令下达、设备参数监测、任务工单传递等的核心通道，重点建设物联网、互联网、工业互联网、5G网络等内外部网络，实现人、机、物等全要素的全面互联。云层面重点建设数据中心，开展数据存储、治理和分析应用，打造分布式、容器化及微服务化的云平台。

（二）控制层

控制层是信息化管理系统向下延伸的触角，对接设备层、开展设备层相关数据采集整合，主要包括数据采集及监控系统（SCADA）、集散控制系统（DCS）、可编程控制器（PLC）、现场总线控制系统（FCS）、仓库控制系统（WCS）。其中，集散控制系统（DCS）主要负责接收MES、WMS业务系统的生产任务，优化分析生成调度执行指令，并下达到设备终端，完成集控产线调度作业，监测、采集和存储设备状态等信息，对异常信息及时响应。仓库控制系统（WCS）主要接收WMS业务系统的作业任务，优化分析生成调度执行指令，并下发到智能立体仓库设备终端，完成出入库、分拣、盘点等调度作业。

（三）业务层

业务层重点围绕产品/工艺设计、生产制造、仓储物流、能源管控、营销服务等核心业务环节建设数字化工具和信息化管理系统。研发设计环节聚焦产品设计、工艺设计、实验室管理等应用CAD/CAE/CAM、三维工艺仿真、产品设计仿真、结构化工艺CAPP等设计工具软件和仿真软件，建设实验室管理系统。

其中，三维工艺仿真、产品设计仿真工具主要用于结合客户产品需求和技术方案要求，建立仿真模型，对产品性能、组装工艺、安装方案等进行模拟，不断优化产品、工艺设计；结构化工艺CAPP重点对产品、零件、工序、设备、工装等工艺组成部分进行独立编辑、管理、存储、应用和共享，实现工艺的结构化设计、展示和存储；实验室管理系统重点面向环境、温度等专业实验室实现精密仪器设备数据采集、样品管理、资源管理、研发项目管理等功能。

生产制造环节重点建设高级计划排程APS、制造执行系统MES、中央控制室CCR、工厂三维仿真、供应商管理系统SRM等信息化系统。

 

其中，APS系统主要用于实现产能负荷报表、机床占用情况、日班计划等自动生成以及自动排程、自动分配任务，提升生产计划效率以及紧急订单快速应对计划变更，提升生产资源利用以及生产负荷均衡、生产能力最大化；

制造执行系统（MES）重点对订单获取、生产计划、物料领用、生产执行、设备管理、质量检验、产品入库等生产全过程进行集中一体化管理；中央控制室（CCR）重点对工厂内部各类设施设备及环境进行集中监测和管理；工厂三维仿真主要用于在虚拟工厂环境中开展产线、生产设备、配送设备等建设布局，并开展生产计划和负荷、产能、成本、能耗等模拟分析，验证产线布局运行的可行性，助力企业实现产能最大化和成本管控最优化。

 

供应商管理系统（SRM）重点实现供应商准入、分级分类管理以及采购需求提报、合同签订、采购订单协同、收发货管理和对账、结算等功能。

 

仓储物流环节重点建设智能仓储管理系统（WMS），实现部件采购入库、产品入库、销售出库、物料配送等有效管理。

 

能源管控环节重点建设能源管理系统，对能耗数据进行采集监测分析和异常预警，并支持能源分配、使用和管理方案的持续优化。

 

营销服务环节重点建设客户关系管理系统（CRM）、智能运维服务平台、营销服务平台。其中，客户关系管理系统（CRM）重点实现项目信息、报价管理、合同管理、销售机会、收付款计划、客户管理等功能；智能运维服务平台主要对变压器、储能设备等产品的运行情况进行远程监测、故障预警诊断等；营销服务平台重点面向客户提供询价、下单、投诉建议等服务。

 

（四）管理层

管理层主要包括ERP、PLM、SCM、OA、BI等经营管理环节信息化系统。其中：

ERP系统主要对采购、生产、销售、仓库、财务等模块进行一体化管理，着力打通公司内部的业务流、资金流、信息流；

 

PLM重点实现从产品设计、生产、交付、运维等全生命周期管理；

 

SCM系统主要集成采购管理、供应商管理、库存管理、销售管理、仓储物流管理、客户服务等业务环节，打通从供应商、制造商、销售商到终端用户的全供应链数据；

 

OA重点实现办公流程的线上化，打通跨组织、跨层级审批流，实现便捷移动办公；

 

智能决策BI系统主要为公司管理层提供经营、业务数据分析和可视化报表，辅助管理层开展经营管理决策。

 

三、典型应用场景

（一）数字化设计

由于变压器、配电箱、电线电缆等产品具备定制化特点，国内电气机械和器材制造业中小企业数字化设计应用场景主要集中在三维仿真建模以及产品、工艺的结构化管理。

1、提升产品/工艺设计数字化水平

面向客户个性化、定制化产品需求，运用三维仿真建模技术对变压器、配电箱、电线电缆等各个部件参数、工艺流程和组装方案等技术方案进行三维仿真建模，通过模型参数修改和模拟，验证产品/工艺设计技术方案的准确性，持续改进产品性能。

应用结构化工艺CAPP对产品系列编码、工艺路线和组成部分、生产版本进行统一管理，实现产品设计规范化、工艺设计标准化、设计管理便捷化，实现产品材料选用、结构尺寸设计、技术参数量化设计的一致性。结合产品设计、工艺设计模板，根据客户对产品结构、材料选型的需求，自动计算物料定额与结构尺寸。推动三维仿真建模工具、CAPP与ERP系统、MES系统对接，实现产品、工艺数据的传输、交换、更新。

2、运用三维动态仿真技术实现产线设计最优

面向生产工序复杂多样的产线，通过三维动态仿真系统对产线的工艺流程、生产设备布局、产能设置、配送路线等进行动态模拟，在新产线建设之前模拟验证并形成最优的设计方案，助力企业构建生产要素最优配置、工艺流程效率高、产能大的生产线，减少投产后的布局调整。

（二）数字化生产

1、推进车间设备数字化改造

推动传统设备加装传感器和通信接口，引入高速绞线机、自动化成缆机、全自动绕线机、全自动横剪叠码线等自动化设备，以及装配和测试辅助工作台等设备，支持一线工人通过机器控制屏、工作台等设置设备运行速度、工艺参数，辅助提升工作效率。通过5G、物联网等技术实现工厂设备互联，对设备运行情况的实时监测、故障预警和预测性维护。根据车间排产计划，应用AGV小车自动规划道路，快速完成物料配送。

2、实现生产制造全流程精细化管控

应用APS、MES、设备管理等信息化系统，根据产能负荷自动排程和分配生产任务，提升生产计划效率以及紧急订单变更应对效率；实现生产设备运行状态实时采集和监测，通过故障预警、定期巡检，开展预测性设备检修和维护，减少停产风险；与自动化生产设备、AGV配送设备等打通数据接口，对生产计划下达、物料配送、生产过程监测、质量检测结果追溯、设备运行状态监测等进行统一管理。

探索应用三维扫描建模技术，通过对产品外观三维扫描数据以及系统标准模型数据对比进行质量检测，比对结果不合格时自动报警并提示人员处理。推动MES系统与ERP系统对接，针对无法实现自动化、数字化改造的关键生产工序，支持基于线上系统按照统一数据标签手动填报相关数据，基本实现生产全流程的线上管理、数据采集和分析。在中央控制室建设车间可视化管理平台，集成采购情况、生产进度、设备运行、库存状态、质量监测等数据。提升现场管理数字化水平，支持一线管理人员通过电脑或PAD实现人员上岗、任务接收、工艺文件查看、物料领用、生产单切换、质检信息录入、设备巡检记录、工时查看等。

（三）数字化供应链

打造采购、生产、库存、销售等集成管理的数字化供应链体系。通过采购管理模块实现对上游供应商信息、采购订单、收发货管理、对账结算等功能；通过库存管理模块实现自动出入库和库存统计等功能；通过销售管理模块实现市场机会跟踪、报价管理、合同管理、客户信息维护、收付款管理等功能，通过小程序、APP、电商平台等多种形式为客户提供下单、物流追踪、投诉、客服等服务。通过打通供应链关键业务数据，支持企业根据订单信息和库存状态自动制定并下达采购计划和排产计划，实现采购预警，推动订单进度与产品出库、发货的信息协同，通过“一物一码”实现部件采购、批次生产、质量检测、分销和终端销售等全流程数据溯源。

（四）数字化运维服务体系

数字化运维服务体系是电气机械及器材制造业中小企业延伸产业链、提升产品附加值的重要抓手。通过在变压器、储能设备、配电箱等产品上加载传感器，建立后台数字化运维服务体系，为客户提供设备远程监测、定期巡检、故障诊断和预测性维护等服务，同时，充分挖掘设备远程监测数据，开发智慧楼宇、节能环保、能源综合利用等解决方案，推动企业从制造业逐渐向生产性服务业进行延链、拓链。

四、实现路径

总体来看，电气机械及器材制造业中小企业数字化转型重点围绕管理效率提升、业务能力优化、系统一体集成和数据深度挖掘等四个层面展开，中小企业应深度把握公司的管理、业务数字化应用需求，综合考虑需求紧迫性、投入产出效益等制定分步实施的数字化转型计划。

（一）管理效率提升

在数字化转型的初期阶段，中小企业重点开展财务管理、人力资源管理、协同办公等基础经营管理环节的信息化系统建设，并着力推动采购管理、生产管理、质量管理、库存管理、销售管理等相关数据系统录入和跨部门共享，伴随基础层设备、网络的数字化升级改造，逐步实现设备与各系统的数据自动采集和上传，持续提升经营管理数字化水平。

（二）业务能力优化

中小企业应先期探索紧迫性高、改造效益明显、替代性强的部分生产工序开展老旧设备升级改造、引入自动化新设备，大幅提升生产效率和产能。伴随需求稳定增长和产品多样化发展，与设备服务商、软件服务商合作开发符合公司特定工序生产需求的自动化、数字化设备，引入辅助工作台、控制面板等工具，探索打造全自动化生产线和立体化仓库，应用MES、APS等系统，并在产品/工艺开发环节引入三维仿真建模工具，探索应用机器视觉、三维扫描建模等技术，全面提升产品设计、工艺设计、生产制造、质量检测等核心业务能力。

（三）系统一体集成

通过传感器、数据接口、视频监控系统以及物联网、工业互联网等网络建设，实现车间设备、人员、物料等生产要素互联，通过数据采集及监控系统（SCADA）、集散控制系统（DCS）、可编程控制器（PLC）、现场总线控制系统（FCS）、仓库控制系统（WCS）等控制系统，实现设备与应用层信息化系统的集成，基于SCM、PLM等集成系统的建设，实现跨业务、跨系统数据联通，打造覆盖全要素、全环节的数字化管理体系。

（四）数据深度挖掘

通过对经营管理、业务运营、产品运维等多维数据的采集、汇总、处理、分析和应用，打造车间可视化管理平台、领导驾驶舱、数字化运维服务平台等数据集成分析展示平台，通过用户权限为公司管理层、业务人员、一线工人、客户等提供分类分级数据支持和辅助决策。同时，基于数据深度挖掘助力企业延伸产业链，打造新业态，创造新的发展动能。

五、保障措施

（一）企业层面

建立适应中小企业数字化转型工作需求的组织架构和人员团队，面向管理层和一线员工开展数字化基础技能培训，提升员工数字素养和信息化系统应用操作能力。与面向细分行业的产品服务商加强合作，结合企业自身业务特点和痛点难点共同研究、定制开发针对性、个性化的（“小快轻准”功能模块，切实解决企业自身实际问题。

（二）政府层面

总体来看，我国电气机械和器材制造业中小企业数字化转型相对薄弱，且区域行业龙头骨干企业与中小企业数字化水平相差较大，“小灯塔”企业相对较少。因此，政府主管部门应以梯度培育和试点先行为主要工作方向，分级分类推动电气机械和器材制造业中小企业加快数字化转型。

一方面，支持省市县主管部门以培育特级创新型中小企业、专精特新中小企业为抓手，开展电气机械和器材制造业中小企业数字化水平全面摸排和诊断评估，按照工信部发布的《中小企业数字化转型水平评测指标》标准，建立四级中小企业数字化梯度培育体系，分级分类推动细分行业中小企业数字化转型。

另一方面，引导中小企业围绕数字化设计、数字化生产、数字化供应链、数字化运维服务等探索典型应用场景，培育一批数字化转型成效显著的“小灯塔”企业，通过典型应用场景推广和“小灯塔”企业标杆学习，带动中小企业“有样学样”。

（三）服务商层面

数字化服务商应对自身区域的电气机械和器材制造业中小企业发展特点和问题需求进行深入研究，针对目前标准产品无法解决的部分工序设备替代难、系统集成管理难等问题，服务商应与中小企业深度合作开发符合需求的产品和解决方案。同时，通过定期宣贯、专题培训、线上分享等多种方式，面向中小企业普及推广典型应用场景、转型方法路径、成功案例经验以及基础应用产品的投资收益、成本回收周期等专业知识。