工業(yè)4.0智能制造工廠實(shí)現(xiàn)十步走
隨著智能制造領(lǐng)域政策的持續(xù)出臺(tái)，中國制造業(yè)逐漸向智能制造方向轉(zhuǎn)型，并開始大量應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等相關(guān)技術(shù)。智能制造是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈的智能化和創(chuàng)新，是信息化與工業(yè)化深度融合的進(jìn)一步提升。智能制造融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)。智能制造包括開發(fā)智能產(chǎn)品;應(yīng)用智能裝備;自底向上建立智能產(chǎn)線，構(gòu)建智能車間，打造智能工廠;踐行智能研發(fā);形成智能物流和供應(yīng)鏈體系;開展智能管理;推進(jìn)智能服務(wù);***終實(shí)現(xiàn)智能決策。
- 智能產(chǎn)品：智能產(chǎn)品通常包括機(jī)械、電氣和嵌入式軟件，具有記憶、感知、計(jì)算和傳輸功能。典型的智能產(chǎn)品包括智能手機(jī)、智能可穿戴設(shè)備、無人機(jī)、智能汽車、智能家電、智能售貨機(jī)等，包括很多智能硬件產(chǎn)品。智能裝備也是一種智能產(chǎn)品。企業(yè)應(yīng)該思考如何在產(chǎn)品上加入智能化的單元，提升產(chǎn)品的附加值。
二、智能服務(wù)：基于傳感器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，可以感知產(chǎn)品的狀態(tài)，從而進(jìn)行預(yù)防性維修維護(hù)，及時(shí)幫助客戶更換備品備件，甚至可以通過了解產(chǎn)品運(yùn)行的狀態(tài)，幫助客戶帶來商業(yè)機(jī)會(huì)。還可以采集產(chǎn)品運(yùn)營的大數(shù)據(jù)，輔助企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)營銷的決策。此外，企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務(wù)的APP，也是一種智能服務(wù)的手段，可以針對(duì)企業(yè)購買的產(chǎn)品提供有針對(duì)性的服務(wù)，從而鎖定用戶，開展服務(wù)營銷。
三、智能裝備：制造裝備經(jīng)歷了機(jī)械裝備到數(shù)控裝備，目前正在逐步發(fā)展為智能裝備。智能裝備具有檢測(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)檢測(cè)，從而補(bǔ)償加工誤差，提高加工精度，還可以對(duì)熱變形進(jìn)行補(bǔ)償。以往一些精密裝備對(duì)環(huán)境的要求很高，現(xiàn)在由于有了閉環(huán)的檢測(cè)與補(bǔ)償，可以降低對(duì)環(huán)境的要求。
四、智能產(chǎn)線：很多行業(yè)的企業(yè)高度依賴自動(dòng)化生產(chǎn)線，比如鋼鐵、化工、制藥、食品飲料、煙草、芯片制造、電子組裝、汽車整車和零部件制造等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的加工、裝配和檢測(cè)，一些機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)也應(yīng)用了自動(dòng)化生產(chǎn)線，比如軸承。但是，裝備制造企業(yè)目前還是以離散制造為主。很多企業(yè)的技術(shù)改造重點(diǎn)，就是建立自動(dòng)化生產(chǎn)線、裝配線和檢測(cè)線。美國波音公司的飛機(jī)總裝廠已建立了U型的脈動(dòng)式總裝線。自動(dòng)化生產(chǎn)線可以分為剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線和柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線一般建立了緩沖。為了提高生產(chǎn)效率，工業(yè)機(jī)器人、吊掛系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用越來越廣泛。
五、智能車間：一個(gè)車間通常有多條生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線要么生產(chǎn)相似零件或產(chǎn)品，要么有上下游的裝配關(guān)系。要實(shí)現(xiàn)車間的智能化，需要對(duì)生產(chǎn)狀況、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗、生產(chǎn)質(zhì)量、物料消耗等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，進(jìn)行高效排產(chǎn)和合理排班，顯著提高設(shè)備利用率(OEE)。因此，無論什么制造行業(yè)，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)成為企業(yè)的必然選擇。
六、智能工廠：一個(gè)工廠通常由多個(gè)車間組成，大型企業(yè)有多個(gè)工廠。作為智能工廠，不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，同時(shí)，產(chǎn)品檢測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。一個(gè)工廠的多個(gè)車間之間要實(shí)現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時(shí)配送、協(xié)同作業(yè)。一些離散制造企業(yè)也建立了類似流程制造企業(yè)那樣的生產(chǎn)指揮中心，對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行指揮和調(diào)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問題，這也是智能工廠的重要標(biāo)志。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)。大型企業(yè)的智能工廠需要應(yīng)用ERP系統(tǒng)制定多個(gè)車間的生產(chǎn)計(jì)劃(ProducTIon planning)，并由MES系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)車間的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)排產(chǎn)(producTIon scheduling)，MES排產(chǎn)的力度是天、小時(shí)，甚至分鐘。
七、智能研發(fā)：離散制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面，已經(jīng)應(yīng)用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具軟件和PDM/PLM系統(tǒng)，但是很多企業(yè)應(yīng)用這些軟件的水平并不高。企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品，需要機(jī)電軟多學(xué)科的協(xié)同配合;要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，需要深入應(yīng)用仿真技術(shù)，建立虛擬數(shù)字化樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科仿真，通過仿真減少實(shí)物試驗(yàn);需要貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的思想，以支持大批量客戶定制或產(chǎn)品個(gè)性化定制;需要將仿真技術(shù)與試驗(yàn)管理結(jié)合起來，以提高仿真結(jié)果的置信度。流程制造企業(yè)已開始應(yīng)用PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝管理和配方管理，LIMS(實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng))系統(tǒng)比較廣泛。
八、智能管理：制造企業(yè)核心的運(yùn)營管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)(HCM)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)(SRM)、企業(yè)門戶(EP)、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(BPM)等，國內(nèi)企業(yè)也把辦公自動(dòng)化(OA)作為一個(gè)核心信息系統(tǒng)。為了統(tǒng)一管理企業(yè)的核心主數(shù)據(jù)，近年來主數(shù)據(jù)管理(MDM)也在大型企業(yè)開始部署應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)智能管理和智能決策，***重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。
九、智能物流與供應(yīng)鏈：制造企業(yè)內(nèi)部的采購、生產(chǎn)、銷售流程都伴隨著物料的流動(dòng)，因此，越來越多的制造企業(yè)在重視生產(chǎn)自動(dòng)化的同時(shí)，也越來越重視物流自動(dòng)化，自動(dòng)化立體倉庫、無人引導(dǎo)小車(AGV)、智能吊掛系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用;而在制造企業(yè)和物流企業(yè)的物流中心，智能分揀系統(tǒng)、堆垛機(jī)器人、自動(dòng)輥道系統(tǒng)的應(yīng)用日趨普及。WMS(Warehouse Management System，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng))和TMS(Transport Management System，運(yùn)輸管理系統(tǒng))也受到制造企業(yè)和物流企業(yè)的普遍關(guān)注。
- 智能決策企業(yè)在運(yùn)營過程中，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。一方面是來自各個(gè)業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如與合同、回款、費(fèi)用、庫存、現(xiàn)金、產(chǎn)品、客戶、投資、設(shè)備、產(chǎn)量、交貨期等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行多維度的分析和預(yù)測(cè)，這就是BI(Business Intelligence，業(yè)務(wù)智能)技術(shù)的范疇，也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統(tǒng)。同時(shí)，企業(yè)可以應(yīng)用這些數(shù)據(jù)提煉出企業(yè)的KPI，并與預(yù)設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)，對(duì)KPI進(jìn)行層層分解，來對(duì)干部和員工進(jìn)行考核，這就是EPM(Enterprise Performance Management，企業(yè)績效管理)的范疇。從技術(shù)角度來看，內(nèi)存計(jì)算是BI的重要支撐。
在智能制造的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，智能產(chǎn)品與智能服務(wù)可以幫助企業(yè)帶來商業(yè)模式的創(chuàng)新;智能裝備、智能產(chǎn)線、智能車間到智能工廠，可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式的創(chuàng)新;智能研發(fā)、智能管理、智能物流與供應(yīng)鏈則可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營模式的創(chuàng)新;而智能決策則可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。智能制造的十項(xiàng)技術(shù)之間是息息相關(guān)的，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)漸進(jìn)式、理性地推進(jìn)這十項(xiàng)智能技術(shù)的應(yīng)用。
