王毅:我國企業技術創新能力的數字化戰略

王毅 清華管理評論 2020-02-28 10:47:26

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導讀

以云計算、大數據、人工智能、物聯網、5G移動互聯為代表的新一輪信息技術變革正在加速企業的數字化轉型。企業技術創新能力的數字化是企業數字化轉型成功的核心。

本文基于產品生命周期和制造生命周期,提出企業技術創新能力數字化戰略,包括數字效率戰略、數字性能戰略和數字價值戰略,并指出企業技術創新能力數字化戰略實施的關鍵基礎是正向技術創新能力。

作者 / 王毅

2013年,德國提出工業4.0,指利用物聯信息系統(Cyber-Physical System,簡稱CPS)將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化,以達到快捷、有效和個性化的產品供給。美國則提出工業互聯網,以通用電氣(GE)為代表。2014年4月,GE與IBM、思科、英特爾等IT巨頭組織成立了工業互聯網聯盟(IIC)。

GE提出的工業互聯網,是通過工業設備與IT相融合,組合高性能設備、低成本傳感器、互聯網、大數據收集及分析技術等要素,從而大幅提高現有產業的效率并創造新產業。

德國工業4.0和美國的工業互聯網的未來雖然不確定,但他們確定地指出了企業未來發展的方向——數字化。數字化的核心是企業技術創新能力的數字化。

我國已經是一個產業類別齊全的制造業大國,擁有聯合國產業分類當中所有的產業類別,也是工業制成品的出口大國,當前的出口額當中80%是工業制成品。但我們還只是制造大國,不是制造強國。從國家創新能力的整體來看,我國正在持續進步。

世界知識產權組織2019年7月24日發布《2019全球創新指數報告》,我國從2018年的第17位升至第14位。但是,我們產業發展的核心競爭力不強、創新能力不足,在產業鏈上我們很多產業是處于價值鏈的中低端。科睿唯安(Clarivate Analytics,前湯森路透)根據企業專利情況遴選出2018-19年度全球創新百強企業與機構,中國大陸只有比亞迪、華為和小米三家企業進百強榜單,說明我們企業的技術創新能力在全球稍顯不足。我國企業技術創新能力在全球處于前列一直是我們努力的目標。數字化范式變革的到來,是我國企業技術創新能力躍遷的機會窗口。

企業技術創新能力數字化戰略的基本框架

企業技術創新能力數字化戰略的目標,是形成智能制造核心技術能力。智能制造核心技術能力,是企業在智能制造時代獲得持續競爭優勢之源,是企業擁有和(或)主導的獨特技術知識網絡,是企業利用信息技術重新配置知識資源,形成的滿足用戶個性化需求的制造能力的技術內核,具有獨特性(Different)、綜合性(Integrative)、價值性(Valuable)、可擴展性(Extendable),合起來英文首字母為DIVE。

企業技術創新能力的數字化過程充滿挑戰,沃爾沃擁抱數字化的過程的第一個挑戰就是平衡外部和內部的能力,其中關鍵的是數字能力和已有能力的融合。著名的戰略學者Porter指出,產品的數字化,包括數據、智能和聯網特性,會給公司甚至整個行業帶來變革挑戰。對數字創新的研究表明,數據、信息、知識和主體的分散和多元,給企業創新過程帶來復雜性。

針對這些挑戰,結合我國企業的實踐,本文提出,企業技術創新能力的數字化,沿著制造生命周期和產品生命周期兩個維度進行,可以區分三種戰略類型:

◆數字效率戰略 

率先推進制造生命周期的數字化,包括原材料/零部件采購、物流、研究開發、加工/裝配、檢測、分銷、交付等環節的廣義制造過程中,一個環節或多個環節直至全生命周期的數字化。主要是能夠提升產品研制的效率,為用戶以可接受的成本帶來高效、小批量定制甚至單件個性化的產品。

◆數字性能戰略

率先推進產品生命周期的數字化,產品和(或)產品部件在制造和使用過程中可溯源,在使用甚至直到退役過程中有智能交互、智能決策、監測、傳感和數據聯網等部分或全部功能,主要是提升產品性能和全新數字特性,為用戶使用產品的全程帶來新體驗。

◆數字價值戰略

同時實現制造生命周期和產品生命周期的數字化,以用戶價值為中心,制造生命周期能夠圍繞全新用戶價值來提供個性化的數字智能產品以及產品生命周期內的持續服務。

接下來的三個部分,結合我國企業的實踐,進一步闡釋企業技術創新能力的數字化戰略。

企業技術創新能力的數字效率戰略

企業技術創新能力的數字效率戰略的一種方式是通過頂層設計,整體實現制造生命周期的全程數字化。

青島紅領是這方面的一個代表。紅領重新設計的生產系統能夠智能設計和制造量身定制的服裝,可以實現用戶參數和制造系統的智能匹配。紅領自主研發專利量體工具和量體方法,建立了體型數據庫及服裝設計系統,接收用戶個性化訂單,結合智能分析,按照生產、供應等部門的工作標準,把個性化訂單轉換成各節點的標準指令,智能自動輸出產品設計圖、作業指導書、訂單BOM,各工位通過信息終端下載操作指令。紅領的生產系統支持以RFID射頻芯片為核心的物聯網,以射頻識別技術在生產執行過程中自動采集人、機、料等相應資源信息。

企業技術創新能力的數字效率戰略的另一種方式,是逐步分環節推動制造生命周期的數字化,產品設計環節在其中最有挑戰性。

中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司,在這個方面做出了嘗試。戚墅堰機車以模塊化設計和知識管理為基礎,依托信息化手段,在規范化設計流程導引下,以產品模塊、設計規范為約束,構建具備智能輔助設計決策、自動化輸出的產品設計與管理的數字化平臺,形成基于數字化平臺的新產品開發模式。

數字化設計平臺可根據產品需求,推薦滿足要求的設計方案和模塊,輔助設計師進行設計決策,實現知識找人,并有效減少不必要的新零件。該數字化平臺還可以基于模塊使用頻次、使用場景等,動態調整模塊優選順序,確保最優方案與模塊被優先選擇。基于數字化平臺的產品開發,流程日益規范、產品開發實現平臺化、模塊重用率明顯提升,戚墅堰機車的研發能力顯著提升。

企業技術創新能力的數字性能戰略

企業技術創新能力的數字性能戰略的一種方式,是設計全新范式的數字化智能產品,實現產品生命周期的全程數字化。沈陽機床利用互聯網技術新興發展的技術,開發了自主的i5數控系統,是一個典型案例。

2007年以來,沈陽機床經過近10年的努力,從底層技術源代碼算法做起,獨立研發成功“i5”數控系統,實施“i5”戰略。沈陽機床不僅開發出了基于“i5”數控系統的系列產品i5M1、i5M4、i5M8、i5T1、i5T3、i5T56,并在全國各地建立智能云工廠,接入ISESOL云平臺,形成一個完整的閉環,能夠在機床的生命周期內實現在線監測、調度和升級等。

沈陽機床推出的智能云工廠,可以讓用戶靈活地擁有制造能力,而不是去進行固定資產投資擁有一批機床。用戶可以通過聯網的機床按生產數據量(時間)交租金,也可以按制造工件數量或按創造價值量與沈機分成。

三一重工以工程機械使用過程中的參數監控為突破口,逐步實現產品生命周期的數字化。

三一重工在2 0 0 7年開始建設企業控制中心(ECC),開啟了車聯網的應用,通過在產品上增加嵌入式的自主開發芯片,記錄產品使用過程中的運行數據。通過這些數據,三一重工能夠及時了解產品的運行情況,及時進行監控和故障排查。

2014年,三一重工集團啟動了大數據平臺建設,自主研發了大數據儲存與分析平臺——ECC客戶服務平臺,實現雙向交互以及對設備的遠程控制,可以實現低成本地海量設備數據接入與分析。

企業技術創新能力的數字價值戰略

我國領先的家電企業,如格力、美的和海爾,在企業技術創新能力的數字價值戰略方面做出了嘗試,同時在產品生命周期和制造生命周期進行數字化,努力為用戶創造全新價值。

美的倡導智慧家居和智能制造為核心的雙智戰略。美的持續對人工智能、芯片、傳感器、大數據、云計算等新興技術領域進行研究與投入,建立了家電行業規模最大的人工智能團隊,致力于以大數據和 AI 為驅動,賦予產品、機器、流程、系統以感知、認知、理解和決策的能力,最大限度消除人機交互的多余載體,打造以“沒有交互”為目標的真正智能家電新品。

美的實現了以軟件、數據驅動的全價值鏈運營,完整地覆蓋了研發能力、訂單預定、計劃能力、柔性制造、采購能力、品質跟蹤、物流能力、客服安裝等全價值鏈的各個環節。

珠海格力實現了設計數據、生產數據、銷售數據、安裝數據、售后數據的獲取、集成、分析和應用,形成家電產品從設計、生產、銷售到安裝和維修的產品生命周期的數據管理。

珠海格力為每一臺空調產品設計了可識別的身份,這個身份信息嵌入在空調主板(控制程序)之中,這個主板是控制空調機組按用戶設定功能正常運轉的實際發出命令者,可以說是空調產品的中樞。

海爾定制眾創匯,依托互聯工廠實全流程可視化定制體驗,讓處于前端用戶與后端互聯工廠互聯互通。用戶從單純需求者轉變成為產品創意發起者、設計參與者以及參與決策者等,參與產品定制全流程,通過與眾不同的全新體驗激發用戶潛在的創造力。

企業技術創新能力數字化戰略實施的關鍵基礎:正向技術創新能力

企業技術創新能力數字化不是對產品和制造技術能力的替代,而是在建立正向技術創新能力、把握產品技術原理和制造技術原理的基礎上,實施仿真和數字孿生,從而實現產品設計和工藝設計的小顆粒甚至無級調整,以可以接受的成本來滿足用戶的個性化需求。

沈陽機床從源代碼開始自主研發的i5、青島紅領對服裝設計和制作、三一重工對工程機械的原理把握、格力對空調核心技術的掌握、美的和海爾都是在多年積累的基礎上,建立了正向技術創新能力,為企業技術創新能力的數字化戰略的實現準備了必要條件。

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