當(dāng)前，智能制造成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。2015年，工信部批準(zhǔn)了46個(gè)智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目和94個(gè)智能制造專項(xiàng)，發(fā)布了國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015版)，很多企業(yè)躍躍欲試，希望通過推進(jìn)智能制造實(shí)現(xiàn)“少人化”，降低成本，靈活應(yīng)對(duì)市場變化，更好地滿足客戶需求。

那么，智能制造究竟是什么?包含哪些范疇?目前業(yè)界還沒有達(dá)成共識(shí)，不同背景的專家給出的解釋往往大相徑庭，很多概念滿天飛，容易讓制造企業(yè)無所適從。因此，我想站在制造企業(yè)的角度，來系統(tǒng)地分析一下這個(gè)問題，希望能夠起到正本清源的作用?？梢钥隙ǖ氖牵悄苤圃斓?ldquo;制造”二字，是廣義的，指的是“manufacturing”，不僅僅是指生產(chǎn)(Production)。

與智能制造相關(guān)的概念很多

列舉如下：數(shù)字化制造(Digital Manufacturing)：這是一種軟件技術(shù)，指的是通過仿真軟件對(duì)產(chǎn)品的加工與裝備過程，以及車間的設(shè)備布局、物流、人機(jī)工程等進(jìn)行仿真，目前主要的軟件包括西門子的Tecnomatix和達(dá)索系統(tǒng)的Delmia。在CIMdata對(duì)PLM的定義中，DM屬于其中一個(gè)領(lǐng)域。

數(shù)字化工廠(Digital Factory)：數(shù)字化工廠指的是從產(chǎn)品研發(fā)、工藝、制造、質(zhì)量和內(nèi)部物流等與產(chǎn)品制造價(jià)值鏈相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)都基于數(shù)字化軟件和自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和分析。這個(gè)概念西門子采用較多，西門子有一個(gè)數(shù)字化工廠集團(tuán)，專門提供相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案。西門子成都電子工廠也被稱為數(shù)字化工廠，該工廠已經(jīng)廣泛應(yīng)用了RFID、機(jī)器視覺，實(shí)現(xiàn)了工控產(chǎn)品的混流生產(chǎn)。數(shù)字化工廠一個(gè)重要的標(biāo)志，是需要MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))軟件、WMS(倉儲(chǔ)管理系統(tǒng))軟件的支撐。

智能工廠(Smart Factory): 智能工廠目前沒有統(tǒng)一一致的定義。按照業(yè)務(wù)流程專家Scheer教授的觀點(diǎn)，工業(yè)4.0的最底層叫做Real time smart factory。我認(rèn)為，智能工廠相對(duì)于數(shù)字化工廠而言，主要強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集的自動(dòng)化，不需要人工錄入信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)PDCA循環(huán)。SAP有一個(gè)MII系統(tǒng)(制造集成與智能)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠數(shù)據(jù)的多維度分析。

業(yè)務(wù)流程管理專家Scheer教授對(duì)智能工廠的解讀

關(guān)于智能制造，我認(rèn)為其內(nèi)涵是實(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);最終實(shí)現(xiàn)智能決策。目前智能制造的“智能”還處于Smart的層次，智能制造系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析的能力，能夠準(zhǔn)確執(zhí)行指令，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)反饋;而智能制造的趨勢(shì)是真正實(shí)現(xiàn)“Intelligent”，智能制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主決策，不斷優(yōu)化。

智能制造的金字塔

在智能制造的金字塔中，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。以下對(duì)這些技術(shù)一一進(jìn)行解讀。

1.智能產(chǎn)品(Smart Product)

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。比如在工程機(jī)械上添加傳感器，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定位和關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)打下基礎(chǔ)。

2.智能服務(wù)(Smart Service)

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。全球PLM領(lǐng)導(dǎo)廠商之一，美國PTC公司斥巨資進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)生命周期管理領(lǐng)域，成為智能服務(wù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一。而智能服務(wù)最著名的案例，莫過于美國GE公司將賣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為賣飛行小時(shí)的服務(wù)。

3.智能裝備(Smart Equipment)

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。智能裝備一個(gè)最基本的要求，就是要提供開放的數(shù)據(jù)接口，能夠支持設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，國外叫做M2M(機(jī)器與機(jī)器互聯(lián))。三維打印機(jī)本質(zhì)上是一種數(shù)控裝備，還不是智能裝備。

日本MAZAK的智能機(jī)床配備了針對(duì)加工熱變位、切削震動(dòng)、機(jī)床干涉、主軸監(jiān)測(cè)、維護(hù)保養(yǎng)、工作臺(tái)動(dòng)態(tài)平衡性及語音導(dǎo)航等智能化功能，可以自行監(jiān)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并進(jìn)行自主反饋，從而大幅度提高機(jī)床運(yùn)行效率及安全性。典型的智能制造裝備還融合了自動(dòng)化上下料的裝備，一些裝備制造企業(yè)還提供專用的CAM軟件，例如HOMAG(豪邁)集團(tuán)的木工加工中心。DMG MORI(德瑪吉森精機(jī))推出最新的復(fù)合加工中心LaserTec65已經(jīng)融合了增材制造和切削加工(減材制造)，可以通過激光堆焊的增材制造工藝快速制造毛坯。Trumpf(通快集團(tuán))的激光切割加工中心可以實(shí)現(xiàn)三維切割，多臺(tái)激光加工中心可以共享激光源。這些都屬于智能裝備。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人，如果是單純按照固定指令執(zhí)行噴涂、搬運(yùn)、焊接等工藝的機(jī)器人，還不能稱為智能裝備。但是如果具有了機(jī)器視覺，能夠準(zhǔn)確識(shí)別工件，或者自主進(jìn)行裝配，自動(dòng)避讓工人等功能，甚至可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作，就屬于智能裝備。例如，ABB推出的雙臂機(jī)器人YUMI，就是智能型工業(yè)機(jī)器人的典范。隨著復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，復(fù)合材料加工與裝備的智能裝備將具有廣闊的市場需求。

華中科技大學(xué)李德群院士在成形模擬的基礎(chǔ)上將工藝參數(shù)自動(dòng)設(shè)置、自適應(yīng)注射等智能技術(shù)應(yīng)用到注射機(jī)上，提出了在線反演的注射速度平滑優(yōu)化、工藝曲線的二級(jí)閉環(huán)控制等方法，成功開發(fā)出智能型注射機(jī)。其智能型注射機(jī)能耗低于我國及歐洲最高能耗標(biāo)準(zhǔn)，響應(yīng)時(shí)間、位置精度等關(guān)鍵指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，顯著提高了注塑產(chǎn)品的重復(fù)精度、良品比例和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。李德群院士介紹，這種智能注射機(jī)內(nèi)置了人工智能算法，具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力，通過三次試驗(yàn)就可以準(zhǔn)確找到最合適的注射參數(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。這種設(shè)備已經(jīng)不僅是Smart，而且具有了Intelligence。

4.智能產(chǎn)線(Smart Production line)

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。

目前，很多汽車整車廠已實(shí)現(xiàn)了混流生產(chǎn)，在一條裝配線上可以同時(shí)裝配多種車型。食品飲料行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線可以根據(jù)工藝配方調(diào)整DCS或PLC系統(tǒng)來改變工藝路線，從而生產(chǎn)多種產(chǎn)品。汽車行業(yè)正在推行安燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的故障報(bào)警。汽車行業(yè)的總裝線往往由多條組裝線匯聚而成，比如車身、底盤的總裝線匯集到一起，裝配成最終的產(chǎn)品。在裝配過程中，通過準(zhǔn)時(shí)按序送貨(Just In Sequence)的方式實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)。目前，汽車、家電、軌道交通等行業(yè)的企業(yè)對(duì)生產(chǎn)和裝配線進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造需求十分旺盛，很多企業(yè)在逐漸將關(guān)鍵工位和高污染工位改造為用機(jī)器人進(jìn)行加工、裝配或上下料。

目前，智能產(chǎn)線在我國制造企業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段，但必然是發(fā)展的方向。智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是：在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器或RFID自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài);能夠通過機(jī)器視覺和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，自動(dòng)剔除不合格品，并對(duì)采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析，找出質(zhì)量問題的成因;能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式;具有柔性，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn);針對(duì)人工操作的工位，能夠給予智能的提示。實(shí)際上，我認(rèn)為西門子成都電子工廠的總裝線已經(jīng)達(dá)到了智能產(chǎn)線的水平。

西門子成都電子工廠的智能總裝線

5.智能車間(Smart workshop)

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。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。

目前，中國的MES市場非常熱門，國際大牌的自動(dòng)化廠商西門子、羅克韋爾、GE、施耐德電氣有MES軟件平臺(tái)，管理軟件巨頭SAP、ORACLE、EPICOR提供MES軟件，德國的MPDV、PSI，國內(nèi)的浙大中控、和利時(shí)、易往、明基逐鹿、艾普工華、元工國際、蘭光創(chuàng)新、廣州速威等廠商也非?；钴S。此外，先進(jìn)生產(chǎn)排程(APS)系統(tǒng)也已經(jīng)進(jìn)入了制造企業(yè)選型的視野，開始了初步實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)際產(chǎn)能約束的排產(chǎn)，主流廠商有日本的ASPROVA、德國的JobDISPO APS(蘭光創(chuàng)新經(jīng)銷)，國內(nèi)的永凱、安達(dá)發(fā)、易普優(yōu)等，元工國際也提供了APS解決方案。APS軟件對(duì)設(shè)備產(chǎn)能、工時(shí)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求非常高。

對(duì)于藥品、食品等行業(yè)，國家有強(qiáng)制性的追溯要求，需要通過GMP等行業(yè)認(rèn)證，因此推進(jìn)MES更加緊迫。前文提到的數(shù)字化制造(DM)技術(shù)也是智能車間的支撐工具，可以幫助企業(yè)在建設(shè)新廠房時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)能科學(xué)進(jìn)行設(shè)備布局，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。

MES是一個(gè)車間級(jí)的綜合管理系統(tǒng)，可以幫助企業(yè)顯著提升設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可追溯和上料防錯(cuò)，提高生產(chǎn)效率。需要強(qiáng)調(diào)指出的是，純離散制造企業(yè)也可以應(yīng)用MES系統(tǒng)，但是，MES系統(tǒng)的應(yīng)用與企業(yè)的生產(chǎn)模式息息相關(guān)。如果純離散的制造企業(yè)實(shí)施了MES之后，又改造為自動(dòng)化或智能產(chǎn)線，那么MES系統(tǒng)可能會(huì)推到重來。因此，企業(yè)進(jìn)行MES應(yīng)用需要慎之又慎。智能車間必須建立有線或無線的工廠網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)指令的自動(dòng)下達(dá)和設(shè)備與產(chǎn)線信息的自動(dòng)采集。對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)，可以通過DNC技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息和加工代碼的上傳下達(dá)，目前已有成熟的產(chǎn)品，例如蘭光創(chuàng)新、蓋勒普和英迪致遠(yuǎn)等。另外，實(shí)現(xiàn)車間的無紙化，也是智能車間的重要標(biāo)志，企業(yè)可以應(yīng)用三維輕量化技術(shù)，將設(shè)計(jì)和工藝文檔傳遞到工位。上海明匠智能公司開發(fā)了一個(gè)智能網(wǎng)關(guān)，可以將基于不同廠商通訊協(xié)議的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為OPC標(biāo)準(zhǔn)，解決了車間信息通訊的難題。元工國際聯(lián)合亞控、航星、中科川思特和研華，推出了設(shè)備聯(lián)網(wǎng)解決方案，一個(gè)平臺(tái)可以聯(lián)網(wǎng)PLC、CNC、機(jī)器人、儀表/傳感器和工控/IT系統(tǒng)，統(tǒng)一組態(tài)監(jiān)控和三維實(shí)況，并實(shí)現(xiàn)模擬生產(chǎn)。

有一項(xiàng)新興技術(shù)可以將MES系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)在虛擬的三維車間模型中實(shí)時(shí)地展現(xiàn)出來，不僅提供車間的VR(虛擬現(xiàn)實(shí))環(huán)境，而且還可以顯示設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合。西門子和PTC將這項(xiàng)技術(shù)作為Digital Twin的一個(gè)典型應(yīng)用。德國PSI、武漢創(chuàng)景也擁有這類產(chǎn)品，天河軟件幫助海爾膠州工廠實(shí)現(xiàn)了相關(guān)應(yīng)用。此外，智能車間還有一個(gè)典型應(yīng)用，就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅記錄視頻，還可以對(duì)車間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監(jiān)控、識(shí)別與報(bào)警。例如，有工人沒有帶安全帽，進(jìn)入了不允許進(jìn)入的區(qū)域，或者倒地，都可以自動(dòng)報(bào)警。這方面，三星已經(jīng)有了成功實(shí)踐。此外，智能車間應(yīng)當(dāng)在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全(包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全)等方面達(dá)到智能化水平。

6.智能工廠(Smart Factory)

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。前文已經(jīng)提到了智能工廠與數(shù)字化工廠的區(qū)別，一個(gè)普遍的共識(shí)是，僅僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線和一大堆機(jī)器人，并不是智能工廠。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)的粒度是天、小時(shí)，甚至分鐘。MES是一個(gè)企業(yè)級(jí)的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，MES的選型絕不允許各個(gè)車間或分廠各自為政。

三星開展了移動(dòng)工廠(Mobile plant)的實(shí)踐，工人可以通過智能手機(jī)查詢工單，可以開視頻會(huì)議，維修人員碰到疑難問題，可以通過手機(jī)視頻尋求專家解答，還給智能手機(jī)配備了RFID和條碼掃描的接口，這也是一個(gè)智能工廠的創(chuàng)新實(shí)踐。還有一些企業(yè)實(shí)現(xiàn)了刀具管理的智能化，通過在刀柄上植入RFID芯片，對(duì)刀具的全生命周期進(jìn)行管理，從而提高刀具的使用壽命。智能工廠還應(yīng)當(dāng)重視利用智能的檢測(cè)儀器，檢測(cè)結(jié)果直接進(jìn)入信息系統(tǒng)，無需人工干預(yù)。而展望未來，AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)也將在智能工廠大顯身手。工人帶上AR眼鏡，就可以“看到”需要操作的工作位置，例如，需要擰緊螺栓的地方，擰緊力矩OK，也會(huì)有相應(yīng)提示，從而提高作業(yè)人員的工作效率。

最近，美國GE公司宣布將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Predix開放。我理解，Predix實(shí)際上就是智能工廠的一個(gè)集成化的開發(fā)平臺(tái)，GE力圖搶占“工業(yè)操作系 統(tǒng)”的陣地，成為智能工廠領(lǐng)域的“微軟”。而思科公司提出萬物互聯(lián)(Internet of Everthing,IOE)理念、技術(shù)和解決方案，也可以支撐智能服務(wù)和智能工廠。

GE公司提出的智慧工廠理念

7.智能研發(fā)(Smart R&D)

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e-works在為制造企業(yè)提供咨詢服務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)應(yīng)用這些軟件的水平并不高。比如，很多企業(yè)還處于二維CAD和三維CAD軟件混用的階段，存檔依然是二維，沒有實(shí)現(xiàn)全三維設(shè)計(jì)(MBD，基于模型的產(chǎn)品定義);應(yīng)用仿真技術(shù)仍然處于事后驗(yàn)證，沒有實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì);雖然應(yīng)用了PDM系統(tǒng)，但還沒有建立企業(yè)內(nèi)部的通用件庫，重用率不高;對(duì)工程/制造/服務(wù)BOM的管理還不到位等等。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。

目前，在產(chǎn)品研發(fā)方面，已經(jīng)出現(xiàn)了一些智能化的軟件系統(tǒng)，成為智能研發(fā)的具體體現(xiàn)。例如Geometric的DFM PRO軟件可以自動(dòng)判斷三維模型的工藝特征是否可制造、可裝配、可拆卸;CAD Doctor軟件可以自動(dòng)分析三維模型中存在的問題;基于互聯(lián)網(wǎng)與客戶、供應(yīng)商和合作伙伴協(xié)同設(shè)計(jì)，也是智能研發(fā)的創(chuàng)新形式;Altair的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)可以在滿足產(chǎn)品功能的前提下，減輕結(jié)構(gòu)的重量;系統(tǒng)仿真技術(shù)可以在概念設(shè)計(jì)階段，分析與優(yōu)化產(chǎn)品性能，這方面達(dá)索系統(tǒng)、西門子(LMS)已有成熟的技術(shù)，天喻軟件也開發(fā)出系統(tǒng)仿真的平臺(tái)，并在中國商飛得到應(yīng)用;PLM向前延伸到需求管理，向后拓展到工藝管理，例如，西門子的Teamcenter Manufacturing系統(tǒng)將工藝結(jié)構(gòu)化，可以更好地實(shí)現(xiàn)典型工藝的重用;開目軟件推出的基于三維的裝配CAPP、機(jī)加工CAPP，以及參數(shù)化CAPP也具有了一定智能，華天軟件、湃睿軟件也有類似產(chǎn)品;此外，索為高科和金航數(shù)碼合作，開發(fā)了面向飛機(jī)機(jī)翼、起落架等大部件的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也是一種智能研發(fā)的軟件，可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

汽車整車企業(yè)和設(shè)計(jì)公司廣泛應(yīng)用Cave技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品研發(fā)，也是一個(gè)智能研發(fā)技術(shù)。全球PLM領(lǐng)導(dǎo)廠商之一，達(dá)索系統(tǒng)公司提出了三維體驗(yàn)(3D Experience)的理念，在VR和AR方面提供了解決方案。仿真巨頭ANSYS在多學(xué)科仿真技術(shù)方面已有很大突破，而仿真領(lǐng)域的先驅(qū)MSC.Software2014年發(fā)布了APEX，將CAD和CAE實(shí)現(xiàn)了融合，易學(xué)易用性得到極大提升。安世亞太最近提出工業(yè)再設(shè)計(jì)的理念，將仿真技術(shù)與精密制造緊密結(jié)合，可以將以為需要多個(gè)零件分散制造融合為一個(gè)復(fù)雜零件，從而提升了零件的工藝性能，降低了零件的重量。

8.智能管理(Smart Management)

一談到管理，大家都會(huì)想到ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)系統(tǒng)。記得在2003年，國內(nèi)就曾經(jīng)出現(xiàn)過ERP過時(shí)的說法，事實(shí)上時(shí)至今日，ERP仍然是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的基石。以銷定產(chǎn)是ERP最基本的思想，MRP(物料需求計(jì)劃)是ERP的核心。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，最重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。

智能管理主要體現(xiàn)在與移動(dòng)應(yīng)用、云計(jì)算和電子商務(wù)的結(jié)合。例如，移動(dòng)版的CRM系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)位置服務(wù)確定銷售人員是否按計(jì)劃拜訪了特定客戶;許多消費(fèi)品制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全渠道營銷，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)網(wǎng)店系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的無縫集成，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)派單。此外，主流電梯制造企業(yè)紛紛研發(fā)了銷售配置器軟件系統(tǒng)，可以讓銷售人員根據(jù)客戶的需求靈活地進(jìn)行產(chǎn)品配置，快速進(jìn)行報(bào)價(jià)，美國主流管理軟件Epicor也包含了配置器功能。戴爾公司是基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在線選配的先驅(qū)，寶馬汽車也提供了在線選配的功能，海爾也開始了這方面的實(shí)踐。業(yè)務(wù)流程管理(BPM)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的可視化、模擬與優(yōu)化，這也是一個(gè)典型的智能管理應(yīng)用。

到目前為止，SAAS(軟件即服務(wù))模式的軟件應(yīng)用最成功的領(lǐng)域是CRM，Salesforce無疑是領(lǐng)導(dǎo)者，國內(nèi)的Xtools和八百客也發(fā)展得不錯(cuò)，而最近國內(nèi)的紛享銷客、銷售易更是風(fēng)生水起，拿到多輪投資。阿里叮叮、微信企業(yè)號(hào)等也迅速發(fā)展了很多用戶。此外，人力資源領(lǐng)域也是社交網(wǎng)絡(luò)和云模式的重要領(lǐng)域，繼美國的Linkedin(領(lǐng)英)之后，我國的陌陌、拉勾網(wǎng)等社交平臺(tái)也已開始提供人力資源招聘服務(wù)，我國制造企業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用基于公有云的人力資源招聘、績效和人才管理系統(tǒng)。例如廣東生益科技就應(yīng)用了SAP的Successfactors軟件，完全基于公有云。

9.智能物流與供應(yīng)鏈(Smart logistics and SCM)

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。其中，TMS系統(tǒng)涉及到GPS定位和GIS的集成，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商、客戶和物流企業(yè)三方的信息共享。上?？萍?015年推出運(yùn)輸云服務(wù)，迅速得到企業(yè)的接受。

實(shí)現(xiàn)智能物流與供應(yīng)鏈的關(guān)鍵技術(shù)包括自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，例如RFID或條碼、GIS/GPS定位、電子商務(wù)、EDI(電子數(shù)據(jù)交換)，以及供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃與優(yōu)化技術(shù)。其中，EDI技術(shù)是企業(yè)間信息集成(B2B Integration)的必備手段，然而我國企業(yè)對(duì)EDI的重視程度非常不夠。EDI技術(shù)最重要的價(jià)值，就是可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間，通過信息系統(tǒng)之間的通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)交易過程無需人工干預(yù)、而且不可抵賴。歷經(jīng)多年發(fā)展，主流的EDI技術(shù)已經(jīng)是基于互聯(lián)網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)，而我國很大大型企業(yè)建立的供應(yīng)商門戶，實(shí)際上只是一種Web EDI，不能夠與供應(yīng)商的信息系統(tǒng)集成，供應(yīng)商只能手工查詢。德國Seeburger公司的B2B Integration平臺(tái)支持各種EDI標(biāo)準(zhǔn)，為歐洲最大的第三方供應(yīng)鏈平臺(tái)SupplyOn提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，2015年秋季e-works的第三屆德國工業(yè)4.0考察團(tuán)曾前往Seeburger公司總部考察。供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃與優(yōu)化是智能供應(yīng)鏈最核心的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈同步化，真正消除供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)，幫助企業(yè)及時(shí)應(yīng)對(duì)市場波動(dòng)。JDA公司是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，IBM也有優(yōu)秀的解決方案。三星已實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈同步化。

10.智能決策(Smart Decision Making)

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)角度來開，內(nèi)存計(jì)算是BI的重要支撐。SAP HANA和QlikView軟件在這方面已經(jīng)先行一步。BI軟件的另一個(gè)趨勢(shì)是移動(dòng)BI，支持在智能手機(jī)和PAD上進(jìn)行分析和應(yīng)用，而要提升移動(dòng)BI的應(yīng)用效果，基于云服務(wù)無疑是必由之路。

而今，企業(yè)在運(yùn)營當(dāng)中，已經(jīng)產(chǎn)生了諸多的大數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)現(xiàn)場采集的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行的大數(shù)據(jù)，質(zhì)量的大數(shù)據(jù)，產(chǎn)品運(yùn)營的大數(shù)據(jù)，電子商務(wù)帶來的營銷大數(shù)據(jù)，來自社交網(wǎng)絡(luò)的與公司有關(guān)的大數(shù)據(jù)等，這些大數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為工業(yè)大數(shù)據(jù)(Industrial Big Data)，對(duì)這些工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析，需要引入新的分析工具。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)具有4V的特點(diǎn)，即體量大(Volume)、價(jià)值密度低(Value)、種類多(Variety)和速度快(Velocity)。目前，IBM、SAP、ORACLE、微軟等國際大公司在大數(shù)據(jù)分析工具方面激戰(zhàn)正酣，而IBM推出的認(rèn)知計(jì)算(Cognitive Computing)代表了智能決策的前沿方向。

對(duì)于制造企業(yè)而言，要實(shí)現(xiàn)智能決策，首先必須將業(yè)務(wù)層的信息系統(tǒng)用好，實(shí)現(xiàn)信息集成，確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，這樣才能使信息系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)真實(shí)可信。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用BI軟件進(jìn)行分析。近年來，BI也有一些新的發(fā)展，一個(gè)比較重要的創(chuàng)新是In context BI，意思是根據(jù)某個(gè)用戶當(dāng)前工作的場景，自動(dòng)展現(xiàn)與當(dāng)前業(yè)務(wù)相關(guān)的分析圖表。而對(duì)于工業(yè)大數(shù)據(jù)，企業(yè)首先要采集這些大數(shù)據(jù)，才談得上分析。據(jù)了解，長安汽車曾經(jīng)做過一個(gè)有趣的分析，通過與阿里合作，根據(jù)其客戶在淘寶的購買行為特點(diǎn)，來優(yōu)化產(chǎn)品定位。三一重工則借助大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將工程機(jī)械通過機(jī)載控制器、傳感器和無線通訊模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析和預(yù)測(cè)，使“挖掘機(jī)”指數(shù)成為我國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的晴雨表。

一口氣寫了十項(xiàng)智能技術(shù)，不是想定義更多的名詞，而是希望便于制造企業(yè)理解和應(yīng)用智能制造技術(shù)，根據(jù)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)和生產(chǎn)模式，制定智能制造應(yīng)用的規(guī)劃與藍(lán)圖。一個(gè)優(yōu)秀的制造企業(yè)，并不需要成為“十項(xiàng)全能”的冠軍，實(shí)際上只有其中某幾個(gè)方面做得很出色，就將成為一個(gè)具有差異化競爭優(yōu)勢(shì)的企業(yè)。同時(shí)，任何技術(shù)都只是使能工具，企業(yè)最終要在市場上成功，根本的原因在于能夠發(fā)現(xiàn)和滿足客戶不斷升級(jí)的需求，能夠找尋到一片屬于自己的藍(lán)海。

通過本文的分析，我相信讀者已經(jīng)意識(shí)到，智能制造技術(shù)的內(nèi)涵非常深遠(yuǎn)，實(shí)際上，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、電子商務(wù)、移動(dòng)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)社交網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(或產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng))等技術(shù)都屬于智能制造的支撐技術(shù)或?qū)崿F(xiàn)手段，可以說智能制造本身已經(jīng)蘊(yùn)含了互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)。同時(shí)，推進(jìn)智能制造應(yīng)當(dāng)符合綠色制造的理念，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)、綠色工藝、綠色包裝，減少三廢排放，建立環(huán)保節(jié)能的綠色工廠和綠色園區(qū)。實(shí)現(xiàn)智能制造的核心依然是數(shù)據(jù)和集成，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，信息系統(tǒng)之間，信息系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)之間要實(shí)現(xiàn)深度集成。在智能制造的框架下，原有的制造業(yè)信息系統(tǒng)并沒有過時(shí)，而是實(shí)現(xiàn)了升華。制造業(yè)信息化專家寧振波和趙敏老師提出了智能制造的二十字箴言：狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升，揭示了智能制造技術(shù)的發(fā)展方向。