1.引言
根據(jù)工信部最新的公布,“十三五”期間,我國發(fā)布285項智能制造國家標準,主導制定47項國際標準,涵蓋了企業(yè)生產(chǎn)制造的全流程,我國進入全球智能制造標準體系建設(shè)先進行列。建成600多個具備先進技術(shù)水平的智能制造示范工廠,智能制造示范項目生產(chǎn)效率平均提高44. 9%,能源利用率提升19. 8%,運營成本降低25. 2%,產(chǎn)品研制周期縮短35%,產(chǎn)品不良品率降低35. 5%。新增兩化融合管理體系貫標企業(yè)超過3萬家,煉化、印染和家電等領(lǐng)域接近國外先進水平。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、平臺和安全三大體系夯基架梁工作基本完成。定制化服務(wù)、全生命周期管理、總集成總承包、共享制造和在線監(jiān)測與維護等服務(wù)型制造新模式不斷涌現(xiàn),工程機械、電力裝備等行業(yè)服務(wù)型制造業(yè)務(wù)快速發(fā)展,工業(yè)設(shè)計、信息技術(shù)和節(jié)能服務(wù)等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)逐步壯大。
無疑,智能制造已經(jīng)成為我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型的巨大推動力,正帶領(lǐng)中國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端。
2.智能制造發(fā)展的時代背景
人類文明的進程與制造密不可分,制造活動及其產(chǎn)物促進人類的生存進化,人類社會經(jīng)歷了從蒸汽時代、電氣時代、信息化時代到智能化時代的發(fā)展歷程;相應地,制造技術(shù)也從工業(yè)1. 0發(fā)展到工業(yè)2. 0、工業(yè)3. 0,如今邁向工業(yè)4. 0。
具體的技術(shù)發(fā)展變遷在于,從工業(yè)1.0到2.0的是制造技術(shù)從機械化走向標準化的過程,包括零件設(shè)計的標準化、制造工藝的標準化及檢驗和質(zhì)量控制的標準化,實現(xiàn)了初級的剛性自動化,改變的是制造過程的速度和可重復性。從工業(yè)2. 0到3. 0,制造技術(shù)以高級自動化為特點,追求效率、質(zhì)量和柔性,實現(xiàn)產(chǎn)品的大規(guī)模個性化生產(chǎn),以數(shù)字化設(shè)計制造支持新業(yè)務(wù)模式。
如今,世界正在進入以信息產(chǎn)業(yè)為主導的經(jīng)濟發(fā)展時期。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、 重塑全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。中國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段,智能制造成為我國構(gòu)筑競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。
我國從國家層面確定了中國建設(shè)制造強國的總體戰(zhàn)略,明確提出要以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線,以推進智能制造為主攻方向,實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越。
根據(jù)工信部發(fā)布的《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》, “十三五”期間我國推進智能制造實施“兩步走”戰(zhàn)略:第一步是到2020年,智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強,傳統(tǒng)制造業(yè)重點領(lǐng)域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造,有條件、有基礎(chǔ)的重點產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型取得明顯進展;第二步是到2025年,智能制造支撐體系基本建立,重點產(chǎn)業(yè)初步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。
規(guī)劃實施以來,智能制造表現(xiàn)出良好、強勁的發(fā)展勢頭,成為中國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手,是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑,推動了制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。但是我們也要意識到我國智能制造仍然存在一些不足,如:對智能制造規(guī)律的認識和理解還不夠深入;供給支撐能力仍有明顯短板;應用推廣的深度、廣度不夠和服務(wù)能力不強等。
“十四五”時期是我國全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國的第一個五年,推動智能制造創(chuàng)新發(fā)展意義重大。近日,工信部會同有關(guān)部門起草的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》 (征求意見稿)發(fā)布。《規(guī)劃》從設(shè)計、材料、生產(chǎn)制造、裝備、供應、管理、標準以及相關(guān)軟件、硬件等方面,提出了重點任務(wù)和明確的目標。
兩大階段目標是:到2025年,中國規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數(shù)字化,重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型;到2035年,規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化,骨干企業(yè)基本實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。
其中,對智能制造創(chuàng)新發(fā)展提出如下六項推進工作建議:
1) 推進智能制造公共數(shù)據(jù)平臺建設(shè)。建立國際接軌、行業(yè)認可的典型智能制造裝備公共數(shù)據(jù)字典系列標準, 深入研究智能制造裝備和生產(chǎn)過程的信息建模方法, 多方面、多層次協(xié)同推動, 盡快建立制造裝備、 生產(chǎn)過程、 數(shù)字工廠的數(shù)據(jù)字典和信息模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫, 研制自主可控的建模工具軟件, 建設(shè)國家、 行業(yè)統(tǒng)一的智能制造公共數(shù)據(jù)平臺。
2) 推進智能制造系統(tǒng)可靠性平臺建設(shè)和標準制定。面向典型行業(yè)開展智能制造系統(tǒng)的可靠性設(shè)計、 測試、 管理和評價的公共服務(wù)平臺, 建立智能制造系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫, 提升智能制造裝備及系統(tǒng)整體可靠性水平。
3) 推進智能制造系統(tǒng)全面集成。實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部靈活可重構(gòu)的不同層次網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)集成 (縱向集成), 以及貫穿產(chǎn)品和工廠全生命周期不同階段系統(tǒng)集成 (橫向集成和端到端集成)。
4) 面向智能制造系統(tǒng)的安全一體化技術(shù)研究與開發(fā)應用。建立面向典型行業(yè)的安全一體化風險模型庫, 構(gòu)建基于全風險要素感知、 大數(shù)據(jù)推演的全生命周期安全數(shù)字化監(jiān)管平臺, 提升安全服務(wù)保障能力, 推動智能制造安全標準化評級和國際標準制定。
5) 制造裝備智能化提升。加大工業(yè)通信協(xié)議和裝備數(shù)據(jù)字典標準研制力度, 推進制造裝備內(nèi)嵌基于數(shù)據(jù)字典的信息模型和統(tǒng)一接口, 以及機器視覺、 預測性維護等人工智能技術(shù)應用, 不斷提升制造裝備智能化水平。
6) 持續(xù)優(yōu)化完善智能制造標準體系: 優(yōu)化存量 (基礎(chǔ)共性標準和行業(yè)應用標準協(xié)調(diào)統(tǒng)一), 聚焦增量 (如面向國家戰(zhàn)略需求、 新技術(shù)應用要求和高質(zhì)量供應鏈標準等)。
可以看到,我國將繼續(xù)以智能制造為主攻方向推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和優(yōu)化升級,推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和企業(yè)形態(tài)根本性轉(zhuǎn)變,以“鼎新”帶動“革故”,以增量帶動存量,促進我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端。
3.智能制造內(nèi)涵和外延
(為什么確立國家目標和戰(zhàn)略目標,解決短板問題)
從中國制造業(yè)實際出發(fā),中國仍是一個發(fā)展中國家,工業(yè)化任務(wù)尚未完成。一方面,我國不同區(qū)域、不同產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段、特征有所不同;另一方面,與工業(yè)發(fā)達國家相比,中國在關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備和標準體系等方面還存在較大差距。為此,我國提出了“工業(yè)2.0補課、 3.0普及、 4.0示范”的并行戰(zhàn)略,以此推動中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。
以離散制造業(yè)為例,目前相當一部分產(chǎn)業(yè)還處于價值鏈低端,所處的階段總體來看大概還停留在工業(yè)2.0和工業(yè)3.0階段之間。通過調(diào)研總結(jié)發(fā)現(xiàn),目前企業(yè)智能化升級過程中常見問題普遍包括:
①產(chǎn)品品種規(guī)格多樣,生產(chǎn)計劃調(diào)度困難;
②生產(chǎn)對象不一樣,不同形態(tài)的車間管理需求不同;
③許多企業(yè)未實施或未應用好MES,任務(wù)執(zhí)行進度、設(shè)備狀態(tài)和物料狀態(tài)等難以跟蹤;
④系統(tǒng)集成困難;
⑤制造裝備類型繁多,底層設(shè)備自動化和數(shù)字化程度差別大;
⑥產(chǎn)品質(zhì)量管理困難。
這些問題都亟待智能制造來改變。那么,智能制造究竟該如何理解呢?
《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出,智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)( Information Communication Technology, ICT)技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合,貫穿于設(shè)計生產(chǎn)管理服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié),具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行和自適應等功能的新型生產(chǎn)方式。
基于智能制造技術(shù)推廣服務(wù)相關(guān)的工作,結(jié)合新的技術(shù)發(fā)展變遷和應對未來的挑戰(zhàn),我們對工業(yè)4. 0時代智能制造有了新的認識。
智能制造是先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)、新一代人工智能等新技術(shù)深度融合形成的新型生產(chǎn)方式和制造技術(shù)。它以產(chǎn)品全生命周期價值鏈的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化集成為核心,以企業(yè)內(nèi)部的縱向管控集成和企業(yè)外部的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同集成為支撐,以物理生產(chǎn)系統(tǒng)及其對應的各層級數(shù)字孿生映射融合為基礎(chǔ),建立起具有動態(tài)感知、實時分析、自主決策和精準執(zhí)行功能的智能工廠,進行CPS賽博物理融合的智能生產(chǎn),實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、綠色和安全的制造和服務(wù)。
未來一定是個性化、響應快、質(zhì)量高、成本低、知識密集、服務(wù)至上、生產(chǎn)柔性以及環(huán)境友好的制造模式,這些都只有通過大力推進制造智能化才有可能做到。在推進智能制造過程中,智能裝備產(chǎn)業(yè)自然而然也能得到快速發(fā)展,從而帶動智能制造技術(shù)衍生產(chǎn)品的發(fā)展,成為新常態(tài)下新的經(jīng)濟增長點。
歸納起來,智能制造能夠提升制造業(yè)水平,促進制造模式的改變,加速發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)。
4.智能制造高質(zhì)量發(fā)展研究(學習思考)
基于對智能制造全新的認識,我們就智能制造高質(zhì)量發(fā)展、具體的任務(wù)分解和落地路徑思考探究如下。
(1)總體目標
無論何時,產(chǎn)品質(zhì)量更好、生產(chǎn)效率更高、單件成本更低、環(huán)境影響更小、市場響應更快以及生產(chǎn)過程更安全都是制造企業(yè)的永恒目標。因此,智能制造的總體目標歸結(jié)為優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、綠色和安全五個方面。
(2)核心主題
構(gòu)成智能制造的核心內(nèi)容即賽博物理系統(tǒng)( CPS)以及由此構(gòu)建的賽博物理生產(chǎn)系統(tǒng)( CPPS),而CPS / CPPS的實現(xiàn)則建立在四大載體之上,包括智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流和智能服務(wù)。
(3)支撐技術(shù)
支撐技術(shù)屬于智能制造的關(guān)鍵技術(shù),涉及支撐智能制造發(fā)展的新一代信息技術(shù)和人工智能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),主要包括了傳感器、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、虛擬現(xiàn)實增強、現(xiàn)實人工智能和數(shù)字孿生等。當然,隨著智能制造的發(fā)展,還會有新的技術(shù)出現(xiàn)。
(4)使能技術(shù)
面向應用的使能技術(shù)也屬于智能制造的關(guān)鍵技術(shù),涉及智能制造、系統(tǒng)性集成和應用使能的關(guān)鍵技術(shù),主要包括端到端,縱向集成、橫向集成三大集成技術(shù),以及面向功能實現(xiàn)智能制造的動態(tài)感知、實時分析、自主決策和精準執(zhí)行的功能特征。
(5)發(fā)展模式
智能制造的演進發(fā)展基于三種基本范式:一是數(shù)字化制造;二是互聯(lián)網(wǎng)+制造;三是新一代智能制造。
(6)實施途徑
在智能制造實施道路上,企業(yè)切忌盲目跟風,必須以明確的經(jīng)濟效益指標為指引,以打好工業(yè)2. 0和工業(yè)3. 0基礎(chǔ)為首要任務(wù),找到適合自身的實施路徑。只有做到統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施,才能真正實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化,走向徹底的工業(yè)4. 0。
智能制造聚焦工廠/車間內(nèi)部,首要任務(wù)是通過先進制造技術(shù)來補齊自動化與信息化短板。應實現(xiàn)的基本功能要素如圖1所示。同時,還應實現(xiàn)設(shè)計、物流、生產(chǎn)運行、調(diào)度和檢測等各子系統(tǒng)之間的協(xié)同,以及持之以恒地建立企業(yè)各種生產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫(技術(shù)、零件、產(chǎn)品、工藝、可靠性和供貨商等)。
借助互聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù),實現(xiàn)個性化定制,以及跨企業(yè)、跨行業(yè)和跨地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造,并促動企業(yè)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造劃設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)優(yōu)化,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的閉轉(zhuǎn)變。例如,利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)智能產(chǎn)品的遠程診斷環(huán)控制。新一代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的深度融合如圖2所示。
圖1 解決我國工業(yè)2. 0、3. 0 主要問題———補齊自動化和信息化短板
圖2 新一代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的深度融合
5.智能制造技術(shù)推廣服務(wù)
接下來, 我們通過幾個典型案例來看看智能制造是如何從理論落地到實踐的。
在新的消費需求下, 家用電器行業(yè)需要打造基于工業(yè)裝備互聯(lián)的家用電器智能工廠, 改變以往以供給為導向的制造模式, 轉(zhuǎn)為以客戶需求為導向的洗衣機大規(guī)模定制模式。小天鵝通過智能工廠建設(shè)實現(xiàn)智慧家電研、產(chǎn)、銷和服全價值鏈數(shù)字化、智能化, 實現(xiàn)生產(chǎn)效率提升20%, 運營成本降低20%, 產(chǎn)品研制周期縮短27%,產(chǎn)品不良率降低20%, 能源利用率提升3. 5%。數(shù)據(jù)是驅(qū)動小天鵝業(yè)務(wù)模式變革的根本。小天鵝家用電器智能工廠如圖3 所示。
圖3小天鵝家用電器智能工廠
(1) 建立基于個性化定制的數(shù)字化設(shè)計體系
該公司在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( PDM) 集成應用、數(shù)字化工藝管理系統(tǒng)建設(shè)( DPM) 及仿生學設(shè)計、拓撲優(yōu)化設(shè)計、動力學仿真、流體仿真和參數(shù)優(yōu)化等技術(shù)引進的基礎(chǔ)上, 將洗衣電器產(chǎn)品進行模塊化、參數(shù)化設(shè)計,將產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)與外部銷售系統(tǒng)對接, 當外部銷售配置相應功能后, 內(nèi)部系統(tǒng)可快速基于產(chǎn)品系列化超級BOM自動生成選配后的制造BOM, 用于生產(chǎn)下達, 滿足個性化定制的快速交付需求。超級BOM 承載的管理模塊如圖4 所示。
圖4超級BOM 承載的管理模塊
(2) 建立基于生產(chǎn)透明化的生產(chǎn)管理平臺
工廠建立SCADA 系統(tǒng), 采用云-邊-端三級架構(gòu), 通過分布式部署+云平臺的方式實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集以及下行控制功能, 再結(jié)合EAM、MES、QMS、工業(yè)AI 和工業(yè)大數(shù)據(jù)等具體業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)的聯(lián)機應用場景, 實現(xiàn)生產(chǎn)狀況的同步監(jiān)測及設(shè)備關(guān)鍵性能參數(shù)監(jiān)控, 開展工藝優(yōu)化及設(shè)備預知性維護。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)機數(shù)據(jù)監(jiān)視平臺如圖5所示。
圖5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)機數(shù)據(jù)監(jiān)視平臺
(3) 開展基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的柔性制造信息系統(tǒng)集成
小天鵝通過六大運營系統(tǒng)拉通智能洗衣電器制造的市場、研發(fā)、計劃、采購、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)和財務(wù)等業(yè)務(wù)流程, 上下游企業(yè)( 包括供應商、客戶等) 可以通過平臺進行信息與資源的即時共享、傳遞與披露, 實現(xiàn)小天鵝端到端的核心價值鏈高效運作, 形成滿足智能洗衣電器高效率、高品質(zhì)和高協(xié)同的柔性生產(chǎn)方式。柔性制造信息系統(tǒng)如圖6 所示。
圖6柔性制造信息系統(tǒng)
基于此, 小天鵝打造了特色的基于客戶訂單制的“ T+3” 產(chǎn)供銷新模式, 如圖7 所示, 應用VSM 為指導思想,圍繞“顧客” 訂單到工單( 自制、外協(xié)) 拉通的邏輯, 固化20 個交付關(guān)鍵業(yè)務(wù)節(jié)點。通過全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢, 產(chǎn)供銷聯(lián)動, 優(yōu)化制造流程, 升級制造設(shè)備和工藝, 進一步壓縮供貨周期, 使整個供應鏈條上的庫存最小化, 產(chǎn)能和收入最大化。提升企業(yè)面臨市場的快速響應能力和產(chǎn)品交付速度。2020 年, 該項目入選國家智能制造標桿企業(yè)。
圖7 小天鵝“T+3” 訂單快速交付模式
另一個實例是通過智能制造實現(xiàn)高速動車組關(guān)鍵零部件制造水平的提升, 中國高鐵是“ 引進、消化吸收、再創(chuàng)新” 的代表作, 實施智能制造項目是全新的課題。在沒有成熟經(jīng)驗的情況下, 中車青島四方機車車輛股份有限公司(以下簡稱中車青島四方) 以高速動車組核心部件———轉(zhuǎn)向架車間為實施載體, 以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心, 以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐, 研發(fā)適用于軌道交通裝備行業(yè)的先進制造技術(shù)和裝備, 實現(xiàn)了高速動車組轉(zhuǎn)向架的智能制造。
圖8智慧四方2025 愿景
在項目實施中, 有三個重點的應用研發(fā):
（1) 應用大型高檔數(shù)控機床和重載機器人, 提升關(guān)鍵零部件制造水平
為解決傳統(tǒng)制造模式下轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件———構(gòu)架和輪軸產(chǎn)品質(zhì)量一致性差、制造成本高等問題, 中車青島四方通過分析主要工藝流程, 對關(guān)鍵工序進行了智能化改造。通過研發(fā)自動組焊、打磨、加工、噴涂、人機交互、條碼技術(shù)和自動異常監(jiān)控等工藝, 實現(xiàn)構(gòu)架和輪軸的自動化上下料、加工、焊接和噴涂。在軸承壓裝、轉(zhuǎn)向架裝配工序,研制應用精密重載裝配機器人、六軸搬運機器人, 攻克了機器人吊裝與精準移送、部件自尋位精確定位、自動檢測與調(diào)整等難題, 實現(xiàn)了基于機器人的零部件精準自動裝配。
(2) 研發(fā)智能傳感與控制裝備, 提高關(guān)鍵裝備利用率
為了降低構(gòu)架焊縫打磨、構(gòu)架清洗、軸承壓裝等工序的制造成本, 改善作業(yè)環(huán)境, 中車青島四方研制了180 多種智能傳感與控制裝備, 通過智能傳感與控制裝備替代人工完成復雜的生產(chǎn)作業(yè)。為了提高構(gòu)架加工設(shè)備利用率,將數(shù)控龍門加工中心、檢測設(shè)備聯(lián)網(wǎng)集成, 應用RFID 實現(xiàn)構(gòu)架型號自動識別, 研發(fā)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)控制數(shù)控程序自動下載及刪除, 工作臺自動交換和設(shè)備自動起停, 實時監(jiān)測主軸負載, 出現(xiàn)異常實時報警, 實現(xiàn)了構(gòu)架加工一人多機控制。
(3) 研制智能檢測與裝配裝備, 全面提升關(guān)鍵工序的效率和質(zhì)量
為了解決裝配和檢測工序工作量大、檢測結(jié)果易受測量人員技能水平影響的問題, 中車青島四方開展了智能檢測及裝配裝備的研制。通過智能裝備集成視覺識別技術(shù),軸承檢測、轉(zhuǎn)向架落成工序?qū)崿F(xiàn)軸承自動抓取、轉(zhuǎn)向架自動落成, 生產(chǎn)效率提高約10%; 基于傳感器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò),轉(zhuǎn)向架螺栓扭矩、齒輪箱軸承溫度和轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵尺寸檢測等工序?qū)崿F(xiàn)了檢測結(jié)果在線實時監(jiān)控、系統(tǒng)自動防錯技術(shù)的全面應用, 切實提升產(chǎn)品質(zhì)量保障能力。軸承檢測工序采用激光測試、視覺識別、振動頻譜和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),配合智能裝備應用, 改變了傳統(tǒng)人工檢測、人工識別缺陷和人工裝配方式。
中車青島四方轉(zhuǎn)向架智能制造工廠的建成, 使得這一關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)效率提升22.5%, 產(chǎn)品研制周期縮短37.16%,產(chǎn)品不良率降低33%, 運營成本降低23.8%, 能源利用率提升10%。2019 年, 該項目入選國家智能制造標桿企業(yè)。
6.智能制造是一項系統(tǒng)工程, 內(nèi)容復雜而龐大
智能制造是一項系統(tǒng)工程, 內(nèi)容復雜而龐大, 沒有前例可循, 不僅涉及研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造和市場應用等多個環(huán)節(jié), 而且涵蓋商業(yè)模式變革等眾多內(nèi)容。為了整合2015年以來智能制造綜合標準項目、新模式應用項目和試點示范項目取得的資源和成果, 以點帶面, 全面促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級, 在全社會范圍內(nèi)形成良好的智能制造生態(tài)環(huán)境,已在構(gòu)建“2153”智能制造公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系, 加速我國制造業(yè)的智能制造技術(shù)推廣, 如圖9 所示。
圖9“2153” 公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)方案
“2”是打造兩個平臺———1 個智能制造公共服務(wù)聯(lián)盟和1 個智能制造資源共享云平臺; “1”是100 個試驗驗證平臺———從已建成或擬建成的智能制造綜合標準化項目的標準實驗驗證平臺中, 評估認定100 個平臺, 用于支撐智能制造標準體系建設(shè)及200 項關(guān)鍵標準試驗驗證和宣貫推廣的基地; “5”是50 個公共服務(wù)平臺———從智能制造綜合標準化項目標準試驗驗證平臺、地方自助或企業(yè)自建的服務(wù)平臺中, 評估認定50 個可提供系統(tǒng)服務(wù)的智能制造公共服務(wù)平臺; “3”是300 個應用案例———從智能制造新模式和試點示范項目中, 梳理出300 個典型成功應用案例, 面向不同行業(yè)、領(lǐng)域推廣智能制造新模式和成功經(jīng)驗, 甚至直接復制智能工廠/ 數(shù)字化車間。
智能制造公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系將全面整合已有資源并實現(xiàn)資源共享, 形成政府支撐、模式梳理、系統(tǒng)服務(wù)、推廣培訓和國際合作五大功能, 具體如下:
1) 支撐政策。支撐制定國家、行業(yè)和地方的產(chǎn)業(yè)政策、項目支持; 進行績效評估。
2) 梳理提質(zhì)增效模式。總結(jié)行業(yè)應用案例、系統(tǒng)集成解決方案; 梳理關(guān)鍵裝備與工業(yè)軟件、短板核心技術(shù)與裝備; 制定關(guān)鍵標準。
3) 推廣關(guān)鍵標準和技術(shù)。對智能制造關(guān)鍵標準和技術(shù)進行宣貫、推廣和培訓。
4) 形成系統(tǒng)服務(wù)能力。對于企業(yè)智能化改造前的投資效益分析、改造過程中的監(jiān)督和改造后的實施效果評估服務(wù), 提供客觀的第三方評估評測服務(wù); 為企業(yè)智能工廠/ 數(shù)字化車間建設(shè)提供問題診斷、總體規(guī)劃、方案設(shè)計和測試認證評估等咨詢服務(wù); 為企業(yè)新想法、新模式和新組件提供試驗測試環(huán)境。
5) 支持國際合作。國際合作項目; 國際標準聯(lián)合制定。
“2153”公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系如圖10 所示, 依據(jù)所屬行業(yè)/ 領(lǐng)域、地理區(qū)域、采用新模式類別以及所具備的服務(wù)功能, 來評估認定100 個試驗驗證平臺和50 個公共服務(wù)平臺。這些平臺在智能制造公共服務(wù)聯(lián)盟下統(tǒng)一進行管理。依據(jù)所屬行業(yè)/ 領(lǐng)域、采用新模式類別, 來梳理300 個應用案例。智能制造資源共享云平臺, 是整個智能制造公共服務(wù)體系的對外“門戶”, 也是智能制造相關(guān)項目向社會輸出資源和成果的對外“窗口”。
圖10“2153” 公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系
7.結(jié)束語
回過頭來看, 我國的智能制造推進非常快, 但是結(jié)合中國現(xiàn)在的實際情況, 中國工業(yè)處于“工業(yè)2. 0 補課、3. 0普及、4. 0 示范”的并聯(lián)發(fā)展階段。只有做到統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施, 才能真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和信息化, 走向徹底的工業(yè)4. 0。
其中, 工業(yè)2. 0 必須先補自動化的課, 但不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動化; 工業(yè)3. 0 需在現(xiàn)代管理基礎(chǔ)上建立信息化, 不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化; 工業(yè)4. 0必須先解決數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的問題, 不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)時搞智能化。
因此, 我們首先要關(guān)注先進制造工藝和裝備技術(shù)的推廣。傳統(tǒng)落后工藝基礎(chǔ)是搞不好智能制造的。
另一個是標準規(guī)范先行, 在智能制造推進過程中, 標準規(guī)范是支撐基礎(chǔ), 中國智能制造標準化的參考模型應是從生命周期維度、系統(tǒng)層次維度和智能特征維度等方面構(gòu)建。
當然我們還要對CPS 有個全面的理解, CPS 的應用是一個長遠的過程, 不可能一蹴而就。基于需求分析、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、互聯(lián)可視的數(shù)字化、現(xiàn)場數(shù)據(jù)驅(qū)動的動態(tài)優(yōu)化和虛實融合的智能生產(chǎn), 可以為制造企業(yè)構(gòu)建CPS 應用的落地提供指導。
基于這些認知和分析, 我們對于未來的工廠, 未來的智能制造有了一個更加清晰的認識, 未來的工廠是互聯(lián)、透明的CPPS 融合的工廠, 是一種自治型的、生態(tài)型的工廠, 會體現(xiàn)混合型制造、軟件定義制造、移動制造和任性制造, 還有可持續(xù)制造, 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、綠色和安全這一制造業(yè)永恒的目標。
