深度解析智能制造的十大特性

智能制造的復(fù)雜性智能制造涵蓋的領(lǐng)域眾多，包括工業(yè)軟件、工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和AR/VR等支撐技術(shù)，應(yīng)用范疇包括智能產(chǎn)品、智能裝備、智能產(chǎn)線、智能工廠、智能服務(wù)、智能供應(yīng)鏈、智能決策，以及研發(fā)數(shù)字化、管理數(shù)字化等領(lǐng)域，貫穿整個(gè)制造企業(yè)的價(jià)值鏈，涉及海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、分析、管理與應(yīng)用。因此，推進(jìn)智能制造是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，制造企業(yè)在推進(jìn)過程中，需要持續(xù)安排學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，走出去，請進(jìn)來，充分借鑒其他優(yōu)秀企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)。

推進(jìn)智能制造需要從易到難，基礎(chǔ)先行。以智能工廠建設(shè)為例，e-works認(rèn)為智能工廠建設(shè)可以分為五個(gè)進(jìn)階，即從互聯(lián)工廠（ConnectedFactory）、透明工廠（TransparentFactory）、數(shù)字化工廠（DigitalFactory）、智能工廠（SmartFactory）到智慧工廠（IntelligentFactory)。

智能制造的集成性智能制造各個(gè)子系統(tǒng)需要集成為一個(gè)有機(jī)的整體，才能產(chǎn)生預(yù)期的價(jià)值。作為智能制造的前身，上世紀(jì)八十年代提出的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）就非常強(qiáng)調(diào)集成，而工業(yè)4.0也強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層（FromShopfloortoTopfloor）的縱向集成、供應(yīng)鏈上下游的橫向集成和產(chǎn)品全生命周期的集成。然而，制造企業(yè)還存在很多孤島，包括信息孤島、自動(dòng)化孤島、IT/OT的斷層、云孤島，以及機(jī)電軟等多學(xué)科之間的孤島。制造企業(yè)需要持續(xù)努力消除各類孤島，建立集成平臺，避免產(chǎn)生新的孤島。企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用集成，打通端到端的業(yè)務(wù)流程。最近，e-works發(fā)表了《解讀數(shù)字主線》的專題文章，對產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行了深入解讀。

《智能制造能力成熟度模型》(GB/T39116-2020)指出，集成是智能制造成熟度評估體系中一個(gè)關(guān)鍵能力子域。從內(nèi)容上看，集成包括設(shè)備間集成、系統(tǒng)間集成、設(shè)備與系統(tǒng)間的集成。從維度上看，集成又分為橫向集成、縱向集成和端到端集成；無論從哪個(gè)層面看，集成的目標(biāo)都是為了打通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)在設(shè)備、系統(tǒng)乃至企業(yè)間實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)。智能制造的動(dòng)態(tài)性智能制造領(lǐng)域的支撐技術(shù)發(fā)展非常迅速，尤其是人工智能領(lǐng)域近期取得重大突破，在智能制造領(lǐng)域有眾多應(yīng)用場景，例如AI質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷和預(yù)測性維護(hù)、創(chuàng)成設(shè)計(jì)、需求預(yù)測和生產(chǎn)排產(chǎn)等；在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，并聯(lián)機(jī)器人、桁架式機(jī)械手、協(xié)作機(jī)器人、移動(dòng)式協(xié)作機(jī)器人和多種形態(tài)的物流機(jī)器人為推進(jìn)智能制造應(yīng)用帶來新模式，也帶來物流機(jī)器人調(diào)度等新課題；在智能裝備領(lǐng)域，直線電機(jī)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用日趨廣泛，顯著提升了加工中心的定位精度；近幾年來，數(shù)字孿生技術(shù)正在從概念走向現(xiàn)實(shí)，應(yīng)用到智能工廠、智能服務(wù)等諸多場景。因此，制造企業(yè)在推進(jìn)智能制造的過程中，應(yīng)當(dāng)對新興技術(shù)的發(fā)展保持持續(xù)關(guān)注，從而有選擇地進(jìn)行應(yīng)用。

從另一個(gè)角度來看，制造企業(yè)本身也處于動(dòng)態(tài)發(fā)展之中，每個(gè)行業(yè)的發(fā)展都會(huì)呈現(xiàn)出周期性，例如，當(dāng)前工程機(jī)械行業(yè)處在下行周期，而船舶行業(yè)處于上升周期。在動(dòng)態(tài)波動(dòng)的市場環(huán)境下，企業(yè)的組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程也會(huì)不斷發(fā)生變化，這就要求企業(yè)的智能制造系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性，具有動(dòng)態(tài)企業(yè)建模的能力，應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)平臺化，具有良好的配置功能和低代碼擴(kuò)展能力。智能制造的實(shí)踐性制造企業(yè)在推進(jìn)智能制造的過程中，面臨諸多實(shí)際問題，例如如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化排產(chǎn)、如何提高設(shè)備稼動(dòng)率（OEE）、如何提高物流配送效率等，因此，智能制造推進(jìn)需要知行合一，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。最近我拜訪了一些優(yōu)秀的制造企業(yè)，例如全球輪胎模具冠軍企業(yè)山東豪邁集團(tuán)在智能制造實(shí)踐當(dāng)中，自主研發(fā)了多種型號的數(shù)控加工中心，2022年已開始對外銷售五軸加工中心。但是，不少企業(yè)還在使用傳統(tǒng)的機(jī)械裝備；沒有建立自動(dòng)化的物料輸送系統(tǒng)，設(shè)備也沒有聯(lián)網(wǎng)，還有很大的改善空間。很多企業(yè)還沒有實(shí)現(xiàn)全三維設(shè)計(jì)，甚至使用通用的二維CAD軟件繪制鈑金展開圖，而這是鈑金CAD軟件的基本功能。類似的難點(diǎn)問題還有很多，例如企業(yè)級BOM、變更控制，產(chǎn)線如何實(shí)現(xiàn)快速換型等。因此，推進(jìn)智能制造既需要理論指導(dǎo)，又需要實(shí)踐牽引。

為了更好地引導(dǎo)制造企業(yè)正確開展智能制造實(shí)踐，e-works發(fā)布了大量選型手冊、研究報(bào)告和白皮書，組織了30多屆國際智能制造考察，帶領(lǐng)500多名企業(yè)高管，考察了12個(gè)國家近兩百家全球知名企業(yè)，還組織了數(shù)十次國內(nèi)標(biāo)桿智能工廠考察。e-works成功組織了兩屆《中國標(biāo)桿智能工廠百強(qiáng)榜》評選，還發(fā)布了《中國智能工廠非標(biāo)定制自動(dòng)化集成商百強(qiáng)榜》、《中國智能制造上市公司百強(qiáng)榜》和《中國智能物流集成商百強(qiáng)榜》等權(quán)威榜單。智能制造的行業(yè)性智能制造具有鮮明的行業(yè)特質(zhì)，各個(gè)行業(yè)雖然推進(jìn)智能制造的理念相通，但實(shí)現(xiàn)路徑差異很大。流程工業(yè)的自動(dòng)化程度更高，一些龍頭企業(yè)已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人化，控制遠(yuǎn)程化，例如“用鼠標(biāo)煉鋼”，但是，流程工業(yè)企業(yè)要靈活調(diào)整配方，實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)的難度較大。離散制造行業(yè)又有很多種生產(chǎn)類型，大型裝備制造業(yè)基本上是項(xiàng)目型制造，ETO模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化難度很大；汽車整車企業(yè)在推進(jìn)混流制造方面，已經(jīng)形成了成熟的模式。離散制造企業(yè)推進(jìn)智能制造，離不開標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化設(shè)計(jì)，需要持續(xù)改進(jìn)，推進(jìn)精益生產(chǎn)。流程行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)正在積極推進(jìn)工廠的數(shù)字化交付，即工程公司在將建成的工廠交付給業(yè)主時(shí)，同步交付數(shù)字孿生工廠。從電子、機(jī)械裝備、汽車、鋼鐵冶金和石油化工等細(xì)分行業(yè)來看，均具有比較強(qiáng)的行業(yè)特征。譬如電子行業(yè)產(chǎn)品迭代快、技術(shù)發(fā)展快，制造企業(yè)需要不斷加速新產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新；機(jī)械裝備行業(yè)注重將設(shè)計(jì)仿真、拓?fù)鋬?yōu)化、增材制造等應(yīng)用于產(chǎn)品自身的研發(fā)創(chuàng)新，加強(qiáng)高端化、智能化、輕量化等類型產(chǎn)品研制；汽車行業(yè)注重大批量定制，滿足消費(fèi)者多元化需求；鋼鐵冶金和石油化工行業(yè)則對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、質(zhì)量管控以及生產(chǎn)安全要求比較高。總的來說，不同行業(yè)企業(yè)推進(jìn)智能制造差異巨大，特點(diǎn)鮮明。智能制造的自主性推進(jìn)智能制造，制造企業(yè)是主體?？v然有各種類型的合作伙伴，但制造企業(yè)必須建立自己的人才隊(duì)伍，企業(yè)的高層不僅需要正確理解智能制造，更需要身體力行地引領(lǐng)智能制造工程，只有企業(yè)各個(gè)層級的一把手真正理解智能制造的相關(guān)技術(shù)如何為我所用，如何幫助企業(yè)提升相關(guān)的績效指標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。e-works在2023年發(fā)布的《智能制造人才白皮書》中提出，制造企業(yè)需要培養(yǎng)智能制造的領(lǐng)軍人才、推進(jìn)人才、應(yīng)用人才和技能人才。其中，智能制造推進(jìn)人才可以細(xì)分為四大領(lǐng)域，即研發(fā)數(shù)字化、管理數(shù)字化、工業(yè)自動(dòng)化和基礎(chǔ)數(shù)字化，應(yīng)當(dāng)具備智能制造規(guī)劃、需求分析、項(xiàng)目管理、合作伙伴發(fā)展與管理等能力。制造企業(yè)在智能制造實(shí)踐當(dāng)中，并非所有的需求都能夠靠外部力量滿足，尤其是行業(yè)龍頭企業(yè)，需要具備一定的自研能力，包括專業(yè)軟件、專用設(shè)備和非標(biāo)自動(dòng)化產(chǎn)線。

智能制造的探索性推進(jìn)智能制造個(gè)性化很強(qiáng)，即使是同行企業(yè)，也無法采用通用模板。對于每個(gè)智能制造技術(shù)應(yīng)當(dāng)先試點(diǎn)，再推廣。推進(jìn)智能制造是企業(yè)轉(zhuǎn)型的長期征程，需要循序漸進(jìn)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和正確規(guī)律。最近，不少行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)系e-works，希望申報(bào)燈塔工廠。實(shí)際上，不論是世界經(jīng)濟(jì)論壇評選的燈塔工廠，還是e-works評選的標(biāo)桿智能工廠，都是基于企業(yè)長期的積累，并在智能制造推進(jìn)過程中，一步一個(gè)腳印，實(shí)現(xiàn)PDCA循環(huán)，注重實(shí)效。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)洞察動(dòng)態(tài)多變的市場環(huán)境和智能制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，及時(shí)調(diào)整“航向”和“航速”，找到適應(yīng)企業(yè)的推進(jìn)路徑、推進(jìn)節(jié)奏和突破口。事實(shí)上，已經(jīng)獲評燈塔工廠或標(biāo)桿智能工廠的制造企業(yè)并沒有停止探索的步伐，仍在積極開展跨行業(yè)的學(xué)習(xí)交流，探索最佳實(shí)踐、發(fā)展路線圖，以便在市場和技術(shù)快速變革的大背景下，繼續(xù)向以人為本、綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型升級。

智能制造的生態(tài)性智能制造涵蓋面廣，沒有任何一個(gè)廠商能夠提供面向眾多制造業(yè)細(xì)分行業(yè)的所有智能制造產(chǎn)品和解決方案，每個(gè)廠商都需要明確自身的產(chǎn)品定位，專注于特定領(lǐng)域和特定行業(yè)。智能制造廠商之間勢必需要取長補(bǔ)短，開展生態(tài)合作，軟硬件產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)注重開放性和兼容性，有利于與其它相關(guān)產(chǎn)品集成應(yīng)用。制造企業(yè)在進(jìn)行智能制造相關(guān)產(chǎn)品選型時(shí)，也應(yīng)當(dāng)樹立生態(tài)合作的觀念，不是簡單地選擇供應(yīng)商，而是要選擇長期的合作伙伴。

在今年e-works參與舉辦的中關(guān)村論壇-智能制造創(chuàng)新發(fā)展論壇上，機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所牽頭發(fā)起了“智能制造生態(tài)合作伙伴計(jì)劃”倡議，倡導(dǎo)各方攜手開展智能制造基礎(chǔ)共性技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)研制，研究智能制造效率能力評價(jià)方法，促進(jìn)生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)互聯(lián)互操作，建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)字底層，使機(jī)器泛在可讀和智能執(zhí)行，不斷深化智能制造生態(tài)合作。智能制造的風(fēng)險(xiǎn)性在智能制造的落地實(shí)踐過程中，需要面對諸多風(fēng)險(xiǎn)，包括投資風(fēng)險(xiǎn)、選型風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)、人才風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)等。例如，近年來已發(fā)生多起知名制造企業(yè)的工控網(wǎng)絡(luò)被病毒入侵，導(dǎo)致停產(chǎn)和巨額損失的事件，還有不少企業(yè)巨額資金采購的自動(dòng)線和專用設(shè)備由于不能滿足企業(yè)的實(shí)際需求，柔性程度差而被閑置，而各類管理軟件在實(shí)施過程中，由于多種原因?qū)е隆盃€尾”也層出不窮。因此，制造企業(yè)需要深入研究各類智能制造新模式，理性面對實(shí)施和應(yīng)用過程中的各種風(fēng)險(xiǎn)。

制造企業(yè)在大膽開展智能制造實(shí)踐的同時(shí)，需要制定明確的風(fēng)險(xiǎn)防范策略。選擇中立的第三方咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)，與制造企業(yè)合作做好智能制造的現(xiàn)狀評估、需求分析和整體規(guī)劃，確定實(shí)施方案，三年一規(guī)劃，一年一滾動(dòng)，對于企業(yè)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)具有實(shí)實(shí)在在的價(jià)值。e-works在長期的智能制造第三方咨詢服務(wù)實(shí)踐當(dāng)中，總結(jié)出切實(shí)可行的智能制造規(guī)劃與實(shí)施方法論，幫助數(shù)百家知名制造企業(yè)降低了風(fēng)險(xiǎn)，取得了實(shí)效。智能制造的賦能性智能制造覆蓋整個(gè)制造企業(yè)的價(jià)值鏈，而不僅是生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。智能制造的全面推進(jìn)本質(zhì)上是為制造企業(yè)提升研發(fā)、制造、運(yùn)營和服務(wù)能力賦能的過程。智能制造的賦能性還體現(xiàn)在，通過典型項(xiàng)目的推進(jìn)，有助于提振企業(yè)發(fā)展信心，甚至可以提升企業(yè)美譽(yù)度。e-works認(rèn)為，評價(jià)智能制造系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)效，完全不同于某個(gè)單元系統(tǒng)和單機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化改造，不能簡單地評價(jià)ROI，而是要從提升企業(yè)的市場拓展能力、研發(fā)創(chuàng)新能力、成本控制能力、供應(yīng)保障能力、生產(chǎn)管控能力、按期交付能力和質(zhì)量管理能力等方面，對制造企業(yè)關(guān)鍵績效指標(biāo)提升進(jìn)行量化分析。

總結(jié)當(dāng)前，我國制造業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，招工難、招工貴，原材料價(jià)格波動(dòng)迅速，眾多行業(yè)供過于求