基于信息化的制造企业智能化转型机理与路径探讨

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论文字数:43566 论文编号:sb2021080811264736790 日期:2021-08-22 来源:硕博论文网
本文以制造企业 MX 电器为实证对象,基于其信息化发展现状与智能化转型现状,结合其自身业务特点为其提出了在理念与行为双维度下的基于信息化的制造企业智能化转型路径,验证了路径的有效性,并给出未来路径实施的保障措施。 

第 1 章  绪论

1.1  研究背景及意义
1.1.1  研究背景
制造业作为国家的支柱产业,直接体现一国的生产水平。随着工业化和信息化不断交汇,为制造业的发展带来了新的战略方向。为了把握这个重要方向,世界各国都开始积极推进智能制造,其中德国工业 4.0 计划和美国工业互联网计划的提出最具代表性。我国颁布的中国制造 2025 战略文件,将智能制造工程为当前的制造业发展重点,在出台的《中国智能制造“十三五”规划》中也明确提出到 2025 年初步实现制造企业智能化转型的发展目标。因此,推进制造企业智能化转型是当前我国制造企业发展的重中之重,对达成我国制造强国的发展目标具有重大意义。
我国是传统制造业大国,新中国成立 71 周年,我国制造业综合实力不断增强。信息化由于企业对信息技术和资源的大量应用,对企业经营模式和管理思想带来了变革[1],而智能化则是企业在信息化的基础上通过信息形成知识体系,实现智能感知、控制与决策[2]。当前基于物联网、云计算、云平台等新一代信息技术及信息系统、设备的快速发展,智能制造作为我国制造业未来的主要方向近几年在政策的引导下发展逐渐加快,各制造企业纷纷开始向智能化转型。其中美的集团南沙工厂应用机器人和互联网平台,自动化率达到了 65%,产能也由 300 万台提升到 600 万台,产品的订单交付周期也大大缩短,此外海尔集团智能制造平台  COSMOPlat 的搭建、蒙牛智能化生产线的建立,长虹 CHiQ等系列智能产品的开发都为制造企业带来了实实在在的效益。我国已经初步形成了以机器人、智能控制系统、自动化生产线为核心的智能制造体系,部分智能制造重点技术实现创新突破[3]。但是我国制造企业智能化转型仍然面临着信息化基础建设水平不高、技术创新能力不足等问题[2]。因此,在当前的环境下,制造企业需要在发展信息化的基础上,实现技术创新突破,不断推进制造企业整体向智能化转型。
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1.2  国内外研究现状
1.2.1  国外研究现状
1.制造企业智能化内涵
国外智能制造一词最早出现在《Manufacturing Intelligence》(1988),该书将智能制造定义为是应用机器人等实现批量生产的系统性过程(Wright,1988)[4]。从智能系统角度,  Gillenwater 等(1995)提出智能设计就是将计算机辅助设计、计算机集成制造、材料资源规划等智能化系统应用到产品设计的过程[5]。英国的许多大型制造业通过开发更精简、灵活、技术先进和智能化的制造系统,推进智能制造来迅速应对外部环境的变化(Thomas,2006)[6]。从智能技术角度,Zuehlke(2010)提出为了加快生产和适应环境的变化,需要开发技术,将智能技术应用到工业生产中[7]。智能制造就是以提高制造过程灵活性为目标,信息网络等先进技术在整个制造企业的广泛应用(Davis,2012)[8]。现阶段,有学者从能力的角度提出智能制造是一种能够持续维护和提高性能的能力,同时能够充分利用信息,以应对不断变化的环境(Jung,2016)[9]。相比于传统制造中的“人、物理”二元系统,智能制造具有认知和学习的功能,进化为“人、信息、物理”的三元系统,是信息技术与制造技术的深度融合,贯穿于产品全生命周期,包括智能产品、智能生产和智能服务(Zhou,2018)[10]。
2.制造企业智能化影响因素  Wang(2019)等从企业内部出发,分析了员工资格、技术、资金水平等对企业智能升级的动态约束机制,研究发现企业自身的盈利能力、人力资本质量和技术水平等因素显著促进了企业的智能化升级[11]。Cainelli(2015)等研究得出装备制造企业内部的技术创新水平,能够影响制造企业智能化转型发展[12]。Helu(2015)认为智能制造需要一个网络物理基础设施来收集和分析整个制造企业的数据和信息,企业内部的基础设施建设是智能化发展的关键[13]。Lee(2016)提出基于智能预测技术和信息技术快速发展,大数据在制造企业制造过程中的有效应用对智能制造至关重要[14]。Grüner(2015)认为工厂内实现智能生产需要设备之间的有效互联[15]。此外也有学者通过研究不同国家的智能制造组织管理模式,发现了人在智能制造组织中的重要性(Cagnin,2014)[16]。在智能制造系统中不能忽视人的作用,人机有效协同交互是智能制造的中心(Pacaux-Lemoine,2017)[17]。
图 1-1  技术路线图
图 1-1  技术路线图
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第 2 章  基于信息化的制造企业智能化转型机理

2.1  信息化的内涵和维度
2.1.1  信息化的内涵
关于信息化的内涵,张海涛(2007)指出信息化是企业为提高竞争力,将信息技术和资源应用于企业经营管理、生产制造等环节的过程[1]。孟凡生(2019)从生产活动视角认为信息化是制造企业利用新一代信息技术,基于企业内外信息资源改变企业当前生产行为与方式的过程[51]。张恒梅(2019)则从管理活动视角提出企业信息化是指将先进管理与信息技术相结合,通过信息管理系统对外部信息快速接收并做出反应,以提高企业管理效率[53]。除了生产和管理,薛纯(2019)提出信息化是信息技术在制造企业从产品研发设计到生产销售全过程的应用,可促进企业业务模式、组织结构和经营战略的转变[48]。由此可见,多数学者就企业信息化是信息技术与信息资源在企业内部的有效应用达成了共识。但是有学者提出制造企业信息化是为提高企业信息能力,利用现代信息技术与思想进行全面的信息化建设,不仅包含有形的诸如信息设备、技术、软件应用的硬信息化建设,还包含文化建设、理念转变等无形的软信息化建设。其中,硬信息化建设是信息化建设的物质基础,软信息化建设则是制造企业信息化建设的高级形态(付睿臣,2009)[54]。以往研究大都将信息化固定在行为层面,王凡林(2018)进一步提出企业的信息化还应上升到战略层面,除了信息化行为,还应包括信息化战略  [55]。此外,高隆昌教授的“系统学二象论”指出一个系统由 X*和 X 共同体现,两个层次一虚一实,一软一硬,许多系统都具有二象特征(高隆昌,2007)[56]。可见,企业信息化也应从两个层次综合考虑,一类是战略理念层,一类是建设行为层。两个层次相互依存,通过战略理念牵引、带动行为开展;通过行为推进、促进战略贯彻。
因此,本文基于以上分析,将信息化定义为制造企业为提升竞争优势,将先进信息技术资源与信息化理念在制造企业内部全环节的有效应用,以提高企业信息利用能力和水平的过程。具体包括无形视角下的信息化战略理念以及有形视角下的信息化建设行为两个维度。信息化战略理念与信息化建设行为一个抽象一个具体,虚实结合,共同反映企业的信息化状态。
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2.2  制造企业智能化转型内涵
国家智能制造标准体系建设指南中给出智能制造是基于新一代信息技术(云计算、物联网、大数据等),贯通于制造全环节(管理、生产、服务等),使其达到智能感知、智能决策、精准控制等状态的先进制造模式。智能制造是以知识推理为核心,强调用智能技术解决产品全生命周期中的制造问题,包含制造产品、工具和过程的智能化(谭建荣,2017)[59]。梳理国内外研究现状可知,目前多数学者将制造企业智能化转型视为制造企业应用先进信息技术与智能技术实现智能制造的过程。智能制造是先进自动化及信息技术对制造过程的全面渗透,不仅表现为技术的创新,更表现为生产方式的变革(王媛媛,2020)[60]。同时,制造企业智能化转型还应涉及企业发展理念的转变(杜俊,2020)[2]。
在此基础上,本文认为制造企业智能化转型是包含其经营理念和生产运营方式的整体性转变,是企业为获得效益,将新一代信息技术、智能技术与制造技术相融合,应用于制造各环节,在信息化的基础上实现制造全过程的智能化进而到智能制造企业形态的过程,包括产品智能化、生产智能化、管理智能化和服务智能化。其中,产品智能化是制造企业使产品具有智能功能,推出智能产品的过程,智能产品具有感知、交互、优化等智能功能,可以感知外部环境信息和客户需求并自动做出反应,始终保持着产品最优的状态,例如长虹的智慧空气管家,海尔智能冰箱等智能产品,可以满足用户的个性化需求;生产智能化是制造企业使生产过程达到智能的过程,智能生产可以实现生产过程的实时管控,远程监控,可以自动进行故障检测并做出调整,不断保持生产的最优状态,例如青岛啤酒全自动化智能生产线的建立,可以大幅提高产品质量与生产效率;管理智能化是制造企业使管理过程达到智能的过程,利用信息管理系统及技术,实现全流程资源的跟踪核算和内外信息的快速分析,不断保持着管理的最优状态,以提高决策效率与管理水平;服务智能化是指制造企业使服务过程达到智能的过程,基于新一代信息技术,快速收集分析产品使用、用户需求和用户反馈等信息并及时做出反应,为用户提供远程、实时、敏捷、多样的智能化服务,始终保持服务的最优状态,提高服务水平和质量。
图  2-1 信息化影响制造企业智能化转型的理论假设模型
图  2-1 信息化影响制造企业智能化转型的理论假设模型

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第 3 章  基于信息化战略理念的制造企业智能化转型路径设计 .......................... 25
3.1  路径设计总体思路 ..................................... 25
3.2  基于信息化战略理念的制造企业知识偏好培养 ......................................... 26
第 4 章  基于信息化建设行为的制造企业智能化转型路径设计 .......................... 36
4.1  路径设计总体思路 ........................................... 36
4.2  基于信息化建设行为的技术创新提升 ................................. 37
第 5 章  实证研究 ........................................................ 57
5.1 MX 电器现状分析 .............................. 57
5.1.1 MX 电器简介 ..................................... 57
5.1.2 MX 电器信息化发展现状 ............................... 58

第 5 章  实证研究

5.1 MX 电器现状分析
5.1.1 MX 电器简介
MX 电器成立于 2006 年,总部位于广东,是一家涵盖研发、生产、销售的小家电制造企业。MX 电器主要产品为创意小家电,系列产品包括厨房、生活及其它小家电领域,且产品均为自主研发并获得国家 3C 认证。其奉行“精益制造、客户至上”的经营宗旨,不断为客户推出精致、健康的小家电产品。目前,由于企业不断利用互联网拓展销售渠道,利用数据平台把握用户细小需求,其产品在性价比、外观与功能上深受消费者喜爱,已在年轻消费群体中树立起了可靠的“MX”品牌形象,并于 2019 年在深交所上市,营业额达到 26.88 亿元,整体稳步增长。关于 MX 电器,在供应链方面,上游原材料供给产业链成熟,在 MX 电器 2019 年成本构成中,塑料、五金等原材料占比约 70%  ;下游销售渠道稳定,线上直销占比约 50%,其主要以京东、淘宝网等线上平台销售为主。在人力和技术储备方面,截止 2019 年 MX 电器具有员工 3400 余人,其中生产人员占比约 60%,技术人员占比约 10%,拥有 7 个专业研发团队,每年开发新产品超过 100 余款,具有一定研发基础,但从人员专业构成来看,技术人员数量相对较少。在产品线方面,企业产品种类多样,目前有 400 款以上型号的产品对外销售,厨房小家电和生活小家电类产品近三年来一直保持高速增长,其中厨房小家电的锅煲类产品增速最快,具有一定产品多样化优势,但产品大多功能单一,急需开发功能多样的智能产品。虽然 MX 电器以其多样化的产品与网络化的营销手段成功打入家电行业,但其仍具有产品功能单一、技术优势不足、生产规模不够等短板,与家电龙头企业仍有一定差距。近年来,随着许多大型家电制造企业已开始智能化转型并取得一定成效,为持续获得竞争优势,MX 电器在原基础上推进信息化建设,以精益为基础,改善品质、突破工艺,进一步打造智能化工厂,向智能化转型。
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结论


随着信息化与工业化融合的不断推进,智能化转型已成为各国制造企业的战略选择,如何在自身发展的基础上向智能化发展已成为我国制造企业关注重点。智能化转型是一个长期发展过程,不能一蹴而就。当前制造企业处于信息技术飞速发展的大环境中,其自身的信息化水平对智能化转型发展至关重要,研究与设计基于信息化的制造企业智能化转型机理与路径,对制造企业在信息化发展的基础上成功向智能化转型迈进具有重要实践意义。本文以我国制造企业为研究对象,基于回归分析方法揭示了基于信息化的制造企业智能化转型机理,并系统全面设计了转型路径,所做研究与取得的主要创新成果如下。
(1)基于无形和有形视角,划分信息化衡量维度。从系统学二象论出发,基于无形与有形视角对制造企业信息化发展水平的衡量维度进行划分。无形层面考虑信息化的战略思想与理念内容,有形层面考虑信息化的具体建设行为与实施。从而将信息化划分为“无形视角——信息化战略理念”与“有形视角——信息化建设行为”两个维度。战略理念与建设行为两个维度一虚一实,共同体现制造企业信息化水平。
(2)从双维度出发,确定了信息化对制造企业智能化转型的影响过程。与以往只研究有形的信息化对制造企业智能化转型影响的研究思路不同,本文采用分维度研究思想,并将知识偏好与技术创新纳入信息化与制造企业智能化转型作用关系的分析框架,利用回归分析方法进行模型测算。研究表明信息化并不能直接促进制造企业智能化转型,双维度下信息化战略理念、建设行为分别通过作用于知识偏好、技术创新间接促进制造企业智能化转型,且高质量人才在信息化建设行为对技术创新的影响中起到正向调节作用。
(3)从双维度出发,系统设计基于信息化的制造企业智能化转型路径。本文从双维度出发,设计了基于信息化的制造企业智能化转型路径,不同维度下路径的侧重点有所不同,战略理念维度下更加侧重于企业智能化转型知识的喜爱与学习;建设行为维度下更加侧重于企业智能化技术的创新与应用。对于每个维度下的路径,设计了具体实施步骤。双维度下的路径并行,促进制造企业从理念到行为的全面转变,助力制造企业智能化转型。
参考文献(略)


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