作為一個“制造大國”，中國有著龐大的制造業(yè)市場基礎(chǔ)，而智能化將推動整個市場進(jìn)一步升 華。因此，智能制造成為了《中國制造2025》中的一大關(guān)鍵詞，《中國制造2025》中指出，我國將大體分“三步走”、用3個10年左右時間，最終躋身世 界制造強(qiáng)國前列。在這個過程中，必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動，推廣“智能制造”，做大“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，實(shí)現(xiàn)從“制造”向“智造”的新突破。那么，“智能制造”的內(nèi) 涵和特征究竟是什么?智能制造如何實(shí)現(xiàn)落地?在日前青島舉辦的2015“創(chuàng)新IT驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級”城市CIO論壇上，華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授通過學(xué)術(shù)與實(shí)踐兩個維度與大家分享了智能制造與智能化工廠的建設(shè)。
華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授 朱海平
以下為演講實(shí)錄：
大家好!很高興有這樣一個機(jī)會在青島跟大家進(jìn)行交流，我是來自華中科技大學(xué)的朱海平，今天和大家分享的是“互聯(lián)網(wǎng)+制造”領(lǐng)域很熱的一個主題——智能制造和智能化工廠。
首先是個人簡單介紹，我來自華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，我校的機(jī)械學(xué)科在全國排名第一。我所在的工業(yè)工程專業(yè)主要研究生產(chǎn)系統(tǒng)的建模與優(yōu)化。今年，國家啟動了智能制造專項(xiàng)，我在里面也參與了幾個項(xiàng)目，下面將結(jié)合這些項(xiàng)目的研究與應(yīng)用內(nèi)容跟大家做一些交流。
今天我這個報告分為兩部分內(nèi)容，第一部分比較學(xué)術(shù)化，探討智能制造的內(nèi)涵與特征。第二部分是應(yīng)用落地，即智能化工廠的建設(shè)案例。
1、智能制造的內(nèi)涵與特征
講到智能制造，離不開兩個詞，一是“制造”，二是“智能”。“制造”有廣義與狹義之分，有時候它特指加工環(huán)節(jié)，有時候則是包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝分析、生產(chǎn)過程、管理營銷、售后服務(wù)等在內(nèi)的產(chǎn)品全生命周期。“智能”則是指“人工智能”。“智能制造”是兩者的結(jié)合，它泛指智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)。為什么去搞智能制造呢?大致有這樣幾個好處：其一，智能機(jī)器的計(jì)算能力很強(qiáng)，適于大規(guī)模優(yōu)化運(yùn)算，比方說工程分析、計(jì)劃排產(chǎn)等等，它需要大量的計(jì)算能力，而人肯定是比不過機(jī)器的。其二，智能機(jī)器的感知能力很強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時自適應(yīng)控制。其三，通過基于大數(shù)據(jù)的智能分析方法，有助于創(chuàng)新或優(yōu)化企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營、營銷和管理過程，為企業(yè)帶來了更快的響應(yīng)速度、更高的效率和更深遠(yuǎn)的洞察力。工業(yè)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測、企業(yè)供需鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準(zhǔn)營銷等諸多方面。
“智能制造”應(yīng)該說不是一個新概念了，早在上個世紀(jì)80年代，國際上就已經(jīng)有了智能制造的專著。在中國，我校是最早引入智能制造概念的高校之一，1988年，楊叔子院士就已經(jīng)將它引入到國內(nèi)了。
這張圖大致反映了國內(nèi)外智能制造的研究發(fā)展歷史，我們注意到，從90年代中期到2010年左右，將近15年的時間，較少有人去談智能制造，但到了2011年后突然就爆發(fā)起來，從2012年的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”到2013年的“工業(yè)4.0”，再到今年的“中國制造2025”，它們的主題都是“智能制造”。為什么“智能制造”會經(jīng)歷“興起→沉寂→爆發(fā)”三個階段呢?我們早期談智能制造，一般都側(cè)重于將人工智能中的知識獲取、推理等技術(shù)應(yīng)用于制造過程，但這方面的人工智能技術(shù)發(fā)展緩慢，相關(guān)研究是受阻的，比如創(chuàng)成式CAPP。近20年來，隨著信息通訊技術(shù)的快速發(fā)展，我們現(xiàn)在講“智能制造”，更強(qiáng)調(diào)的是信息驅(qū)動的制造，它的特點(diǎn)是CPS還有大數(shù)據(jù)，也就是說，“智能制造”的內(nèi)涵實(shí)際上發(fā)生了一些變化。此外，“智能制造”也是目前各國政府重振制造業(yè)的一個抓手。
什么叫智能制造?我們也嘗試給出了定義：“面向產(chǎn)品的全生命周期，以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過程，具有一定自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通訊與協(xié)調(diào)控制能力，能動態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)化目標(biāo)”。首先它是面向產(chǎn)品全生命周期，而不只是狹義的一部分。其次，它是以新一代的信息技術(shù)為基礎(chǔ)，去發(fā)展信息化制造。第三，它是以智能制造系統(tǒng)為載體，制造系統(tǒng)是一個相對的概念，小到單臺設(shè)備，大到一個企業(yè)、企業(yè)聯(lián)盟都可以叫做制造系統(tǒng)。第四，要求在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過程，具有一定自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通訊與協(xié)調(diào)控制能力，能動態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化。這是其區(qū)別于“自動化制造系統(tǒng)”和“數(shù)字化制造系統(tǒng)”的根本地方。第五，關(guān)于智能制造的目標(biāo)，我用了一個模糊的句子“實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)化目標(biāo)”，這是有原因的，因?yàn)椴煌?a href=http://www.yizongshi.cn/index.php?m=content&c=index&a=infolist&typeid=1&siteid=1&type=keyword&serachType=2&key=%E5%88%B6%E9%80%A0 style='color:#57A306' target='_blank'>制造系統(tǒng)層次、制造系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)和過程、不同的行業(yè)和企業(yè)，其優(yōu)化目標(biāo)及其重要性都是不同的，難以一一枚舉，必須具體情況具體分析，下面就做一些探討。
關(guān)于智能制造的建設(shè)目標(biāo)，一個航空企業(yè)和一個服裝企業(yè)應(yīng)該大為不同，要因行業(yè)、企業(yè)和系統(tǒng)的層次而定。在家電、3C、服裝等行業(yè)，“智能制造”的目標(biāo)更強(qiáng)調(diào)滿足客戶的個性化定制需求。在航空、航天、船舶等行業(yè)，它們本來就是個性化制造，“智能制造”的目標(biāo)應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的高品質(zhì)制造。大家都知道現(xiàn)在國內(nèi)的航空發(fā)動機(jī)還造不好，原因是什么?就是航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)、工藝、材料問題我們解決不了，這就要用到智能制造技術(shù)。在石油化工、鋼鐵、電力等行業(yè)，智能制造的目標(biāo)主要是在保證高效率的同時，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造。智能制造的最后一個目標(biāo)是提升產(chǎn)品價值、拓展價值鏈，這在工程機(jī)械、能源裝備等行業(yè)尤為重要，因?yàn)檫@些產(chǎn)品的服務(wù)價值空間很大。
智能制造的技術(shù)體系非常龐雜，我們大致做了一個梳理，將它們分為兩部分：智能制造基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)和智能制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。智能制造基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)包括先進(jìn)制造基礎(chǔ)技術(shù)(先進(jìn)制造工藝、數(shù)字建模與仿真、現(xiàn)代工業(yè)工程、先進(jìn)制造理念/方法與系統(tǒng)等)、新一代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、智能優(yōu)化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與決策支持技術(shù)等等，這里不再贅述，下面重點(diǎn)談?wù)勚悄?a href=http://www.yizongshi.cn/index.php?m=content&c=index&a=infolist&typeid=1&siteid=1&type=keyword&serachType=2&key=%E5%88%B6%E9%80%A0 style='color:#57A306' target='_blank'>制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。
首先是智能產(chǎn)品技術(shù)。智能產(chǎn)品是指深度嵌入了信息技術(shù)，在其制造、物流、使用和服務(wù)過程中，能夠體現(xiàn)出自感知、自診斷、自適應(yīng)、自決策等智能特征的產(chǎn)品。智能產(chǎn)品的智能特征體現(xiàn)在三個環(huán)節(jié)，其一是產(chǎn)品使用過程的智能化，典型的例子是無人機(jī)，無人機(jī)在工作的時候能夠根據(jù)環(huán)境變化自動做出反應(yīng)。其二是產(chǎn)品制造過程的智能化，大家都看過西門子成都工廠的宣傳片，它的PLC在制件能夠自動流轉(zhuǎn)到相應(yīng)工位進(jìn)行裝配，并且裝配完后自動檢測，這就是制造過程的智能化，也就是所謂的“工件能和機(jī)器自主進(jìn)行通訊交流”的能力。最后是產(chǎn)品服務(wù)過程的智能化，比如，三一重工的售出設(shè)備在幾千公里以外工作，在三一的ECC控制中心能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控到這些設(shè)備的位置和狀態(tài)，從而為客戶提供售后服務(wù)。
第二是智能設(shè)計(jì)技術(shù)。智能設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)在談得好像比較少，因?yàn)樗茈y。但我們講智能制造，智能設(shè)計(jì)肯定是一個重要的環(huán)節(jié)。智能設(shè)計(jì)技術(shù)主要體現(xiàn)為幾個方面，第一是面向海量數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)需求獲取技術(shù)，即通過大數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確獲取不同目標(biāo)客戶的需求。第二是設(shè)計(jì)概念的智能創(chuàng)成技術(shù)，包括TRIZ理論，基于案例或知識規(guī)則的設(shè)計(jì)方法等等。第三是基于模擬仿真的智能設(shè)計(jì)技術(shù)，包括ICME(集成制造材料工程)、多學(xué)科優(yōu)化等等。最后是面向“性能優(yōu)先”的智能設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)在有了3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以把更多的精力放在如何使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足性能要求之上，而不用太擔(dān)心零件是否能夠制造出來。
第三是智能裝備與工藝技術(shù)。我這里舉幾個例子，第一個是高品質(zhì)復(fù)雜零件的智能加工技術(shù)，比如航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零件的加工就需要用到，具體體現(xiàn)為工況自感知、工藝自學(xué)習(xí)、裝備的自律執(zhí)行等等。第二個是高度的人機(jī)協(xié)同技術(shù)，大家可能看過“空客未來工廠”的視頻，其中一個場景就是通過人與機(jī)器人的互動來實(shí)現(xiàn)線路裝配，體現(xiàn)了高度的人機(jī)協(xié)同。第三是虛擬與物理融合制造，這張圖片是Johndeere公司的虛擬焊接例子，工人拿著物理焊鉗進(jìn)行比劃，在虛擬場景中可以對焊接工藝進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了虛擬和物理的高度融合。
第四是智能工廠技術(shù)?，F(xiàn)在大部分先進(jìn)制造企業(yè)都應(yīng)用了自動化產(chǎn)線/設(shè)備和MES系統(tǒng)，在生產(chǎn)、物流、檢測等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了一定的智能化，但是這離智能工廠還是有一定距離。什么才能叫智能工廠?我覺得至少應(yīng)該具有這樣幾個特征，其一是“自適應(yīng)性”，也就是說，不管產(chǎn)品的生產(chǎn)批量多大(從1到大批量)、品種多少(單品種到多品種混流)、變化多頻繁，工廠都能高效應(yīng)對。其二是“智能動態(tài)調(diào)度”，“工業(yè)4.0”認(rèn)為計(jì)劃管控將從集中型向分散型轉(zhuǎn)變，未來的智能制造單元應(yīng)該可以通過自主協(xié)商來決定加工任務(wù)和順序，從而快速響應(yīng)制造環(huán)境的變化。我們知道，現(xiàn)在的排產(chǎn)系統(tǒng)(APS)的主體思想還是集中控制，關(guān)于分散控制，多年以前我們研究過Multi-Agent技術(shù)，但是目前實(shí)用性還不強(qiáng)。其三是“預(yù)測性”，就是李杰教授提到的自省性特征，通過預(yù)測制造機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對未來的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量變化、生產(chǎn)系統(tǒng)性能等的預(yù)測，從而提前主動采取應(yīng)對策略?？傊绻鲜鋈齻€特征能夠具備，我們才能說制造工廠足夠智能。
第五是智能管理與服務(wù)技術(shù)。具體包括智能物流/供應(yīng)鏈管理、智能能源管理、智能服務(wù)等等，這方面主要是大數(shù)據(jù)分析利用的一些實(shí)例，我就不詳細(xì)說了。
最后一點(diǎn)是智能生態(tài)系統(tǒng)。近年些來出現(xiàn)了許多新型制造模式，比如家用電器、汽車等行業(yè)的客戶個性化定制模式，電力、航空裝備行業(yè)的異地協(xié)同開發(fā)和云制造模式，食品、藥材、建材、鋼鐵、服裝等行業(yè)的電子商務(wù)模式，以及眾包設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、城市生產(chǎn)模式等等，在新模式下，智能制造系統(tǒng)將演變?yōu)閺?fù)雜的“大系統(tǒng)”，其結(jié)構(gòu)更加動態(tài)，企業(yè)間的協(xié)同關(guān)系也 更分散化，制造過程由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，企業(yè)之間的邊界逐漸變得模糊，企業(yè)必須融入智能制造生態(tài)系統(tǒng)，才能得以生存和發(fā)展，哪家企業(yè)掌握 了智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主導(dǎo)權(quán)，它就更強(qiáng)大，比如蘋果。
智能制造的系統(tǒng)特征
智能制造的載體是制造系統(tǒng)，脫離制造系統(tǒng)談智能制造是沒有意義的，智能制造的系統(tǒng)特征包括：
第一是大系統(tǒng)特征，全球分散化制造環(huán)境下，任何企業(yè)或個人都可以參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與服務(wù)，智能工廠和交通 物流、電網(wǎng)等都將發(fā)生聯(lián)系，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，大量數(shù)據(jù)被采集并送入云網(wǎng)絡(luò)。大系統(tǒng)的基本特征是大型性、復(fù)雜性、動態(tài)性、不確定性、人為因素性、等級層次 性、信息結(jié)構(gòu)能通性等等。顯然，智能制造系統(tǒng)(特別是車間級以上的系統(tǒng))完全符合這些特征
第二是信息驅(qū)動下的“感知→分析→決策→執(zhí)行與反饋”的大閉環(huán)特征，這是智能制造系統(tǒng)的基本特征，沒有它，系統(tǒng)就不能稱之為“智能”。
第三是系統(tǒng)進(jìn)化和自學(xué)習(xí)。智能制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是不斷進(jìn)化的，從車間與工廠的重構(gòu)，到企業(yè)合作聯(lián)盟重組，再到眾包設(shè)計(jì)、眾包生產(chǎn)，通過自學(xué)習(xí)、自組織功能，制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以隨時按需進(jìn)行調(diào)整，從而通過最佳資源組合實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)出的目標(biāo)。
第四是集中智能與群體智能相結(jié)合。工業(yè)4.0有一個非常重要的概念：CPS，即信息物理系統(tǒng)，擁有CPS的物理實(shí)體將具有一定的智能，能夠自律地工作，并能與其他實(shí)體進(jìn)行通訊與協(xié) 作，同樣，人與機(jī)器之間也能夠互聯(lián)互通，這實(shí)際上體現(xiàn)了分散型智能或群體智能的思想，與集中管控所代表的集中型智能相比，它的好處就是：能夠自組織、自協(xié) 調(diào)、自決策，動態(tài)靈活，從而快速響應(yīng)變化。當(dāng)然，集中型智能還是不能缺少的，類似于人類社會，博弈論中的“囚徒困境”問題在群體智能中依然存在。
第五是人與機(jī)器的融合，即人機(jī)協(xié)同。隨著人機(jī)協(xié)同機(jī)器人、可穿戴設(shè)備的發(fā)展，生命和機(jī)器的融合在制造系統(tǒng)中會有越來越多的應(yīng)用體現(xiàn)，機(jī)器是人的體力、感官和腦力的延伸，但人依然是智能制造系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。
最后是虛擬與物理的融合。智能制造系統(tǒng)蘊(yùn)含了兩個世界，一個是由機(jī)器實(shí)體和人構(gòu)成的物理世界，另一個是由數(shù)字模 型、狀態(tài)信息和控制信息構(gòu)成的虛擬世界，未來這兩個世界將深度融合，難以區(qū)分彼此。一方面，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與工藝在實(shí)際執(zhí)行之前，可以在虛擬世界中進(jìn)行 100%的驗(yàn)證，另一方面，生產(chǎn)與使用過程中，實(shí)際世界的狀態(tài)，可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)、逼真的呈現(xiàn)。
關(guān)于智能制造的一些思考
下面談一談我對智能制造的思考：
從智能制造的本源來看，“智能”+“制造”是其本質(zhì)，制造有廣義和狹義之分，“智能”也有低級和高級之分，系統(tǒng)能根據(jù)人類預(yù)定義的一些規(guī)則和模型進(jìn)行計(jì)算，得出優(yōu)化結(jié)果，并指導(dǎo)實(shí)際制造，可視為一種低級智能，從高級層面來分析，“自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)、高度人機(jī)協(xié)同”應(yīng)該是未來方向，但這取決于人工智能的研究進(jìn)展。
從智能制造的目標(biāo)來看，智能制造的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量、環(huán)境友好的制造，無論是信息 化技術(shù)、自動化技術(shù)或者智能化技術(shù)的采用，都應(yīng)該服從這一基本目標(biāo)。但不同的行業(yè)和企業(yè)，智能制造的目標(biāo)重點(diǎn)有明顯差異，以航空發(fā)動機(jī)為例，其目標(biāo)重點(diǎn)是 實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)零件制造，而對于家電等日常消費(fèi)品而言，滿足用戶個性化需求、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)性更加重要，因此，企業(yè)在實(shí)施智能制造時，必須切合行業(yè)實(shí)際，找準(zhǔn)建 設(shè)目標(biāo)和方向。
從智能制造的發(fā)展階段來看，智能制造是比自動化制造、數(shù)字化制造更高的階段，但是，并不 意味作要實(shí)施智能制造就一定要先全部實(shí)現(xiàn)自動化或者數(shù)字化，目前，除了電子、汽車等部分行業(yè)外，其余制造行業(yè)的自動化程度比較低，比如航空航天行業(yè)，從短 期來看，也沒有必要完全實(shí)現(xiàn)自動化，如何實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同工作更加重要。
從智能制造的技術(shù)構(gòu)成來看，智能制造的技術(shù)體系非常廣泛，在我國，這些技術(shù)的現(xiàn)狀是完全 不同的，比如一部分互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，我們跟緊國際潮流甚至實(shí)現(xiàn)部分超越，沒有任何問題，但一些關(guān)鍵的制造基礎(chǔ)技術(shù)，比如智能裝備、智能工藝、智能設(shè)計(jì)、智 能材料等等，需要大量的工作積累，實(shí)現(xiàn)起來難度很大，這也是中國制造與美國制造、德國制造相比的主要差距。所以說，我們在推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的同時，一 定不能忽視強(qiáng)化制造基礎(chǔ)能力的任務(wù)，否則智能制造的目標(biāo)將成為空中樓閣，“中國制造2025”中的強(qiáng)基工程很重要。
2、智能化工廠建設(shè)案例
第二部分我們來探討一下智能制造落地的一些內(nèi)容。今年工信部先后啟動了兩類項(xiàng)目，一個是智能制造專項(xiàng)，另一個是智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目。其中智能制造專項(xiàng)在十大領(lǐng)域支持智能制造新模式建設(shè)，同時也支持智能制造標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全國一共94個項(xiàng)目入圍。而智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，主要是從六個方面，即工廠、車間、裝備與產(chǎn)品、模式、管理還有服務(wù)來支持試點(diǎn)示范建設(shè)，最終46家企業(yè)入圍。我們也參加了其中幾個項(xiàng)目，下面就把一些規(guī)劃成果給大家做一個分享，由于項(xiàng)目剛啟動，目前還看不到一個完整的應(yīng)用效果。
案例1：3C產(chǎn)品智能化加工工廠建設(shè)
這是我們在東莞的一個3C產(chǎn)品智能加工工廠案例，3C是Computer、Communication、Consumer Electronic的簡稱，中國是3C產(chǎn)品的制造大國，東莞手機(jī)每年2.3億臺，產(chǎn)值超過1800億。現(xiàn)在手機(jī)金屬外殼是一個趨勢，金屬外殼要用機(jī)床去加工，因此機(jī)床的需求量猛增，珠三角現(xiàn)役高速鉆攻中心數(shù)量超過十萬臺。國家之所以支持這個項(xiàng)目，就是希望企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器換人，特別是用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床、國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和國產(chǎn)機(jī)器人去換人。實(shí)現(xiàn)加工過程自動化、物流自動化、檢測自動化，同時實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化管控及大數(shù)據(jù)決策支持。
這張圖是智能工廠的體系架構(gòu)圖，3C智能加工工廠分為五個層次，最底下是智能設(shè)備層，包括各種各樣的加工設(shè)備、物流設(shè)備，以及產(chǎn)線的控制系統(tǒng)等等。往上一層是物聯(lián)網(wǎng)層，通過它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與指令下達(dá)。再往上是業(yè)務(wù)系統(tǒng)層，左邊是三維的虛擬生產(chǎn)建模模塊，中間是三維工藝系統(tǒng)，右邊是MES系統(tǒng)，再往上就是數(shù)據(jù)中心層，包括云數(shù)據(jù)中心、決策分析平臺等等。最上面是智能展現(xiàn)層，包括生產(chǎn)管控中心、移動終端應(yīng)用等等。這個項(xiàng)目的最大亮點(diǎn)是建設(shè)由幾百臺國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)器人構(gòu)成的自動化加工車間，這在國內(nèi)是絕無僅有的。第二個亮點(diǎn)是虛擬和物理融合的數(shù)字化車間，大家可以看看這個三維虛擬工廠模型，未來我們能夠進(jìn)入其中進(jìn)行虛擬漫游，所有車間的實(shí)況和實(shí)績都能在虛擬車間中一一呈現(xiàn)，舉個例子，點(diǎn)擊一臺設(shè)備，就會出現(xiàn)透明報表，告訴我們設(shè)備在做什么事情，今天做過什么事情，什么時候需要檢修了。我們希望最終實(shí)現(xiàn)虛擬和物理車間的完全同步，當(dāng)然這里面的技術(shù)難度和工作量非常大。
案例2：輸配電裝備企業(yè)智能化工廠
第二個案例是輸配電裝備企業(yè)的智能化工廠，它生產(chǎn)變壓器、開關(guān)柜等產(chǎn)品，變壓器和開關(guān)柜的生產(chǎn)模式是完全不同的，變壓器是典型的離散制造方式，在一、兩個工位上完成裝備，沒有生產(chǎn)線的概念，而開關(guān)柜裝配則類似于汽車發(fā)動機(jī)，有多條流水線來支持。
本項(xiàng)目的目標(biāo)包括以下幾個方面，其一是設(shè)計(jì)過程的數(shù)字化、智能化，比如變壓器專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其二是制造過程的數(shù)字化、智能化，構(gòu)建支持多型號產(chǎn)品混流生產(chǎn)的智能柔性開關(guān)柜生 產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)大型變壓器疊片、線圈繞制過程的自動化和在線檢測等等，同時，構(gòu)建設(shè)備監(jiān)測與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多條柔性生產(chǎn)線、物流單元、檢測單元的集成管控和協(xié) 同工作，開展制造大數(shù)據(jù)采集、分析及利用，實(shí)現(xiàn)智慧能源管理和質(zhì)量大數(shù)據(jù)的分析。最后，實(shí)現(xiàn)虛擬與物理融合的制造過程管控，建立三維透明工廠。
案例3：船舶配套企業(yè)的智能化工廠規(guī)劃
我們做過多家企業(yè)的智能化工廠規(guī)劃，當(dāng)時就在思考一個問題，怎么樣去描述智能工廠。先說工廠，怎么去描述一個工廠呢?可以從三個維度來描述：第一是產(chǎn)品全生命周期維度，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、制造、銷售、服務(wù)都離不開工廠。第二是生產(chǎn)制造維度，從下到上，設(shè)備、產(chǎn)線、車間、工廠、企業(yè)，構(gòu)成了一個工廠。第三是供應(yīng)鏈維度。依據(jù)這三個維度，融入智能化要素，我們?yōu)槟炒芭涮灼髽I(yè)規(guī)劃了智能化工廠建設(shè)藍(lán)圖，目前該企業(yè)正按照這個規(guī)劃進(jìn)行落地實(shí)施。
案例4：智能化工廠標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
最后是一個標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的案例。國家智能制造專項(xiàng)也支持了智能制造的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，具體到智能工廠而言，就是要回答如下幾個問題：智能化工廠的定義是什么?智能化工廠的邊 界范圍是什么?智能化工廠的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成是什么?智能化特征如何體現(xiàn)?如何評價智能化工廠?圍繞這幾個問題，我們正在制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時，為驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn) 性、可行性、可復(fù)制性，我們也正在參與智能化工廠標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺建設(shè)。
關(guān)于智能化工廠建設(shè)的建議
最后，關(guān)于智能化工廠建設(shè)，我有一些建議：
一是規(guī)劃先行，有必要邀請相對中立的專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)來制定智能工廠總體規(guī)劃;二是問題牽 引，要明確智能工廠要解決什么問題，且確信能解決這些問題;三是夯實(shí)基礎(chǔ)：是否具備實(shí)施智能化工廠的基礎(chǔ)條件?比如，是否滿足工信部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目 定義的六要素;四是循序漸進(jìn)，目前的一些智能制造項(xiàng)目面鋪的太廣了，實(shí)際上不利于形成亮點(diǎn)。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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