智慧工廠與智能制造路徑探索

1、智慧工廠與智能制造路徑探索“ 向智慧工廠 升級后， 生產(chǎn)的自動化和信息化將取代人工， 數(shù)字化為基礎(chǔ)的智能制造模式將取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式， 而以信息為代表的新生產(chǎn)力將取代原來的以資本驅(qū)動為主要代表的生產(chǎn)力。當用戶在超市購買一件物品時， 該信息立刻傳回到生產(chǎn)線， 其所經(jīng)過的信息網(wǎng)絡如同人的神經(jīng)， 把所有的生產(chǎn)物料和生產(chǎn)能力進行統(tǒng)籌， 根 據(jù)每天的需求和消費情況， 及 生 產(chǎn)能力分布情況， 對包裝物流進行調(diào)度， 實現(xiàn)零庫存。這就是專家們描繪的“工業(yè) 4. O 的場景， 而這一幕正和我國剛剛確定智能制造作為主攻方向不謀而合。東風沃爾沃升級“智慧工廠”目前國內(nèi)制造企業(yè)仍存在效率低下、能源消耗高、人員成本高

2、等問題， 向“智慧工廠” 升級后， 生 產(chǎn)的自動化和信息化將取代人工， 數(shù)字化為基 礎(chǔ)的智能制造模式將取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式， 而 以 信 息為代表的新生產(chǎn)力將取代原來的以資本驅(qū)動為主要代表的生產(chǎn)力。在這一過程中，工業(yè)軟件MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。東風沃爾沃可以看成是向智能制造或者智慧工廠轉(zhuǎn)型的一個典型。它 實際上是東風汽車集團旗下的中重型商用車事業(yè)部， 公司現(xiàn)擁有 7 個專業(yè)廠和 11 個子公司， 員 工總數(shù)近 3. 5 萬人。10 年前在豐田和日產(chǎn)生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)上， 東風 日產(chǎn) MES 開發(fā)出來并在東風的多家工廠實施， 今 天 經(jīng)過升級后的MES 系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)制造中取得了很

3、好的效果。 據(jù)了解， 東風沃爾沃的 MES 系統(tǒng)經(jīng)過早期的開發(fā)應用及后來多次的軟件升級，在系統(tǒng)設(shè)計上引入了數(shù)字化工位、數(shù)字化指揮和數(shù)字化保障等先 進理念。數(shù)字化工位實現(xiàn)了現(xiàn)場指示、人工采集、設(shè)備采集、設(shè)備自控、 現(xiàn)場呼叫； 數(shù)字化指揮保證生產(chǎn)協(xié)同高效， 包括調(diào)度和同步； 數(shù)字化保障則確保了計劃準確、工藝精準、物流準時、設(shè)備高效、質(zhì)控全面。目前已 經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對計劃、制程、工藝、物聯(lián)、質(zhì)量和物流精益管理， 實 現(xiàn)管控一體化、智慧化。作為東風沃爾沃的合作伙伴， 元工國際 CTO 丁德宇介紹， 其物聯(lián)平臺CPS 用于連接生產(chǎn)線、設(shè)備和機器人等。MDI (MESDevice In t er f ace)

4、 是工控機訪問 MES 數(shù)據(jù)庫的方式， 對MES 而言，準 備傳 出 數(shù)據(jù)和傳入數(shù)據(jù)處理都可靈活配置， 并方便控制安全性： 對 工控機而言， 要簡單實用， 無需安裝 Or a cl e Cl i e nt , 直接使用 MES 提供的 DLL 即 可。MDI 交 互可由工控機發(fā)起， 也可由 MES 發(fā)起 。 不但 與設(shè)備的“連接”是 可配置的，而且與 CPS 相關(guān)的業(yè)務處理（如寫庫、自動控制等）也是可配置的。升級后的東風沃爾沃 MES 系統(tǒng)包含了 MBOM、 計劃、調(diào)度、實績、現(xiàn)場指示、拉料、投料、協(xié)配庫、線邊庫設(shè)備采控、質(zhì)量、設(shè)備維護等模塊， 已成為組織物料、指導裝配、優(yōu)化生產(chǎn)、信息采集、質(zhì)

5、量追溯不可或缺的 支撐平臺。以采購進貨為例， MES 拉料是生產(chǎn)組織的前提， 使得 采 購、生產(chǎn)、結(jié)算更加精煉、完美， 同時各模塊之間緊密的配合實現(xiàn)了準時制生產(chǎn)、精細化管理。能夠滿足工廠負責、多變的要貨采購需求， 保證生產(chǎn)組織的穩(wěn)定、順暢、參數(shù)化、配置化的軟件平臺靈活、強大， 強大的版本控制能力能夠應對各種變化。同時在投料（物料上線）方面提供了一整套完整的解決方案， 除了解決投料數(shù)量、投料時間、投料批量、備料及投料人員等問題之外， 還 可 以用千解決如投料的物料號、投料的顏色、特類（軍車出口）、物料的原廠批次等多種間題。MES 會 不 會 過 時？據(jù) I DC 有 關(guān) 統(tǒng) 計 數(shù) 字 顯 示

6、， 過去包括汽車、航空、化工等行業(yè)在內(nèi)的一些中大中型企業(yè)基本上上線了 MES, 甚至有些企業(yè)在沒有 ERP系統(tǒng)時就開始考慮引入 MES, 舍 本 逐 末 ， 給企業(yè)信息化的建設(shè)和統(tǒng)一規(guī)劃帶來了困惑和混亂。MES 的 好 處 在 于 能 夠 和 ERP 系 統(tǒng) 結(jié)合， 給制造業(yè)企業(yè)的原材料采購、制造生產(chǎn)打開一扇透明的窗口，過去ERP 系 統(tǒng) 雖 然 能 對企業(yè)的各種人、財、物資源做到統(tǒng)一管理， 但 是 一 旦 出 現(xiàn) 故 障 ， 原材料 出現(xiàn)短缺或剩余， 怎 么才 能第一時間進行補充， 這些都是不可能完成的任務， 但是 MES 的 加 入 讓上述生產(chǎn)過程中的事件能得到很好的監(jiān)控，并能實現(xiàn)快速解決

7、。近年來汽車制造業(yè) MES系 統(tǒng) 受 到 來 自 各 方 面的質(zhì)疑，而 最 大 的 質(zhì) 疑 是 ： 在進入智能制造階段之后， 以 CPS 系 統(tǒng) （信 息 物 理系統(tǒng)）為代表的技術(shù)逐漸成為主流， 那 么 MES 還會有必要嗎？CPS 系 統(tǒng) 代 表 了 當 前 智 能 制 造 的 主 流 技 術(shù) ， 而其首倡者德國及美國在制造業(yè)企業(yè)中已經(jīng)開始把它作為未來制造業(yè)發(fā)展的主流技術(shù)。CPS把人（移動、穿戴設(shè)備等）、機（生產(chǎn)線， 設(shè) 備 ， 機器人等）、物（ 智能產(chǎn)品， 滑 橇 ， 倉儲系統(tǒng)， 搬運設(shè)備等）， 通 過 工業(yè)云聯(lián)網(wǎng)并自主控制，這 些實體既與 MES交互， 又相互協(xié)同?？梢哉f， CPS 是

8、實現(xiàn)“廉價個性化” 制造和“少人化工廠” 的核心平臺。對千來勢洶洶的 CPS, 是繼續(xù)升級還是等待被全部替換， MES 何去何從成為當前制造業(yè)的一個熱門話題。但是對照國外的工業(yè) 4. 0 或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)， 專家 們認為其實MES 在智能制造業(yè)中仍舊不可替代。“從設(shè)計直到裝配和作業(yè)，MES 自始至終都成了核心系統(tǒng)?！?丁德宇的觀點也得到了來自國內(nèi)制造業(yè)信息化領(lǐng)域的同行們認可。在他看來， 即 使是 美國盛行的“智慧工廠“ 理念中， MES也是智慧工廠的三個維度的交叉 點和關(guān)鍵點， 是當之無愧的智慧工廠的“大腦”?！?MES管理MBOM、 輔助工藝或現(xiàn)場工藝，支持差異件指示、裝配指示、現(xiàn)場看圖和裝配

9、仿真等， 并根據(jù)關(guān)重件、物流追溯和 MBOM 等 形成 產(chǎn)品檔案。在 個性化生產(chǎn)時代， 產(chǎn)品檔案是客服支持 ( CSS)的主要數(shù)據(jù)源?！睋Q句話說， 進入智能制造時代之后， MES系 統(tǒng) 仍 然難以替代， 而中國的智能制造業(yè)一部分也會從MES系統(tǒng)的升級和融合開始。中國智能制造的近期目標今年 1 月， 工信部提出將智能制造作為兩化深度融合的重要任務，和“ 工業(yè) 4. O相比， 智 能制造顯得更加具體， 也更具備可操作性。如何讓現(xiàn)有的企業(yè)自動化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)相融合， 實現(xiàn)從“數(shù)字工廠”到“智慧工廠” 升級， 這些問題都值得信息主管 ( Cl O)和相關(guān)人士思考。智能制造的方向確定之后，下 步就是要

10、明確國內(nèi)智能制造業(yè)的近期目標和實現(xiàn)途徑。工信部電子信息司副司長安彼鵬在最近表示， 新一輪產(chǎn)業(yè)革命的本質(zhì)是智能制造生態(tài)系統(tǒng)主導權(quán)之爭?！盁o論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)， 還是工業(yè) 4. 0 的背后， 都是 技術(shù)標準體系和產(chǎn)業(yè)體系。這些體系比拼的背后是智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主導權(quán)。”技術(shù)標準的確立往往和各個方面存在關(guān)系，包括終端制造、設(shè)備提供、 軟件服務等多個環(huán)節(jié)， 由他們參與定義各種技術(shù)標準， 將會掃除目前我國智能制造業(yè)道路上的一系列障礙。1 月 17 曰， 由清華大學國家 CI MS 工程技術(shù)研究中心、北京大學軟件與微電子學院、北京市復雜產(chǎn)品先進制造系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、機械工業(yè)信息研究院戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所、

11、中國汽車裝備制造創(chuàng)新聯(lián)盟、中國科技自動化聯(lián)盟、智慧港科技公司等單位發(fā)起的 中國智能制造百人會籌備會暨智能制造發(fā)展模式座談會召開。清華大學國家 CI MS工程技術(shù)研究中心副主任范玉順教授認為， 工業(yè)4. 0 即是信息無所不在環(huán)境下的智能制造， 其背后的價值主要是互聯(lián)網(wǎng)服務、智能服務。他說， 工業(yè) 4. 0 主要有以下幾個方面的變化： 挖 掘知識， 傳統(tǒng)的ERP向知識型轉(zhuǎn)移， 信 息系統(tǒng)也在向知識系統(tǒng)變化， 現(xiàn)有的信息系統(tǒng)在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的趨勢下是不夠用的； 商業(yè)模式的變化， 工業(yè) 4. 0 帶來的是眾包經(jīng)濟的模式， 在杰 里米里夫金的新書零邊際成本社會中也提出了共享協(xié)作的觀點， ” 到 2050 年， 協(xié)作共享可能在全球范圍內(nèi)形成主導性的經(jīng)濟體制