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智能制造

智能制造的路徑選擇

2025China.cn   2016年07月25日

  引言:德國“工業(yè)4.0”、美國GE公司“工業(yè)互聯網”和“中國制造2025”提出后,在工業(yè)企業(yè)產生了前所未有的影響,為企業(yè)在新一輪工業(yè)革命浪潮中的轉型升級指明了戰(zhàn)略發(fā)展方向。

 

  不同語境下的選擇

  德國“工業(yè)4.0”、美國GE公司“工業(yè)互聯網”和“中國制造2025”提出后,在工業(yè)企業(yè)產生了前所未有的影響,為企業(yè)在新一輪工業(yè)革命浪潮中的轉型升級指明了戰(zhàn)略發(fā)展方向。各個方向基本重點都是“數字化”、“網絡化”和“智能化”,而其核心則是“智能化”。然而,雖然看上去具有相同的目標指向,但由于不同的基礎和的環(huán)境,在實踐中的實施途徑自然各不相同。

  圖1不同的實施途徑和相同的目標

  在產品日益?zhèn)€性化、多樣化和智能化以及國際市場激烈的競爭環(huán)境下,企業(yè)急需轉型升級。一些企業(yè)面臨著如何生存,一些企業(yè)如何在今后發(fā)展中占有主導地位,這些都需企業(yè)決策層作出適合自己的發(fā)展戰(zhàn)略。

  數字化

  基于模型的產品MBD,就是利用計算機軟件對企業(yè)資源進行數字建模,進行優(yōu)化仿真,如數字樣機DMU,就是通過賽博空間充分模擬物理世界,從而以最低的成本設計最佳產品和生產過程。與此同時,企業(yè)的生產過程是瞬間千變萬化的。這就意味著,還必須將實時變化的情況反映到數字模型中,以實現虛實結合、虛實同步的最佳生產控制。

  這就是數據的正向和反向的流動。賽博空間和物理實體,中間曾經隱藏的斷層被呈現出來,并且開始出現了交互的映射和流動。

  在紅領C2M定制模式中,其實只是上述數字化過程中的一個階段性成果。然而即使如此,它也展現了巨大的魔力。人群擁擠的車間看上去沒有任何美感和力量,而通過網絡流動的數據,才是紅領得以快速應對個性化定制生產的根本。

  數字化、數字化、數字化,顯然可以被期待著產生巨大的轉型力量。

  約翰惠勒提出一句話“itfrombit(萬物來自比特)。

  其中it指代物質,而bit指代信息。簡單來講,傳統(tǒng)工業(yè)就是原子的重組,制造業(yè)做的事情幾乎就是把每個原子再重組:這從根子上,說明了智能制造的本質。

  今天數據科技和互聯網的時代,來源于數據和信息的重組。未來很大的趨勢是數字化,重組數據和信息,可能比重組原子將獲益更加巨大。

  這很容易讓我們指向如下的結論:

  ☆數據和信息就是智能制造系統(tǒng)中流動著的“血液”。

  ☆數字化就是將數據轉變成信息,通過網絡化和智能化的決策,創(chuàng)造更加有用的價值。

  ☆數字化制造是智能制造的基矗沒有數字化制造的基礎,智能制造也將是空中樓閣。

  網絡化

  制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是企業(yè)信息化中的核心,它在企業(yè)決策層(如ERP系統(tǒng))與實際生產層(如生產設備、制造車間或制造島)之間起著承上啟下的重要作用。實際生產層每時每刻產生著變化的數據,通過MES系統(tǒng)實時采集、調度和分析評價,優(yōu)化控制生產。

  也為企業(yè)積累大量有效的第一手原始數據,為進一步的企業(yè)信息化和智能化打下堅實的基礎。因此,MES系統(tǒng)是企業(yè)實現智能制造的必備條件,這在國家工信部2016年申報智能制造示范項目的先決要素中得到了明確的規(guī)定。

  圖2美國智能制造領導力聯盟的數據視圖

  數據是企業(yè)流動著的“血液”,必須進行處理形成信息,將正確的信息在正確時間里傳輸給正確需要的人,才能發(fā)揮重要的作用,有時還起著決定性的作用。實際上,美國國家創(chuàng)新網絡中心-智能制造創(chuàng)新院非常明確地提出,正確的數據、正確的時間和正確的人,是智能制造的基礎之一。而這一切,都離不開網絡化的發(fā)展。

  無論是企業(yè)內外部的“縱向集成”、“橫向集成”和“端到端集成”,都離不開網絡化。未來企業(yè)中,信息的不通暢,也會導致決策的不完整和低效率。

  只有網絡化,才能使智能決策暢通無阻,精確執(zhí)行。

  因此網絡化也是智能制造的必要途徑。

  智能化與制造態(tài)

  人工智能技術的發(fā)展,已經能夠模擬人的智能,有些方面甚至超過人的智能。如谷歌的AlphaGo系統(tǒng)4:1戰(zhàn)勝了世界圍棋大師李世石。

  甚至,它還可以自己對自己下棋!

  已經下了10萬多局棋的AlphaGo(一個人一生中是不可能下那么多局棋),積累了大量的對局數據,再不斷修正其算法,提高對局技巧。人工智能在硬件支撐下,靠的是算法和數據,就會產生無限的增長。

  這樣的硬件和設備,在引入企業(yè)之后,那么企業(yè)未來實施智能制造的前景也是無可限量的。

  有了數據支撐,有了各種算法與業(yè)務模型,制造企業(yè)的轉型就可以,從制造態(tài)轉型到服務型制造。實際上,通過工業(yè)大數據為客戶提供智能服務,正是制造企業(yè)實現效益增值的重要來源。

  世界500強企業(yè)的25%的收入來自與服務收入,其中19%的企業(yè)其服務收入已經達到總收入的50%。GE全球銷售收入的70%來自于“技術+服務+管理”的服務業(yè)務。而我國制造企業(yè)的服務收入只占總收入的1-2%(圖3)。

  圖3總收入與服務收入統(tǒng)計

  制造企業(yè)的升級是從低端到中高端生產升級,更重要的是向智能生產發(fā)展。但是,沒有上述數字化和網絡化的基礎,不能一步到位就進入智能制造。所以,工信部提出的智能制造項目還是示范項目,并不是立刻讓大量企業(yè)按照這個模板進行的升級。盡管如此,企業(yè)在升級過程中,可以在局部考慮智能化的元素,如智能化產品的開發(fā),智能化生產線或車間(單元)的實施。摸索實踐,積累經驗,待技術更成熟和局部成功后,逐步推向整體。

  戰(zhàn)略上,可以進行智能化總體方案的選擇;而在戰(zhàn)術上,則需要局部(分步)實施,也就是從上至下、從下到上的兩條路徑。

  圖4實現智能工廠的三個階段

  實際上值得注意的是,美國智能制造聯盟SMLC在十年前成立的時候,就特別強調如何降低生產成本。

  這樣的智能制造目標,是一個標準的“以結果為導向”的選擇。

  因此,無論是數字化、網絡化和智能化,都是為了提高企業(yè)效益的手段,其目的是提高企業(yè)制造和服務能力,增強企業(yè)的核心競爭力和核心競爭優(yōu)勢,從而在激烈的市場競爭中獲得生存或主導地位。

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