智能制造的十項智能技術解析 - 全文

　　智能制造是實現(xiàn)整個制造業(yè)價值鏈的智能化和創(chuàng)新，是信息化與工業(yè)化深度融合的進一步提升。智能制造融合了信息技術、先進制造技術、自動化技術和人工智能技術。智能制造包括開發(fā)智能產(chǎn)品；應用智能裝備；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鏈體系；開展智能管理；推進智能服務；最終實現(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；而智能制造的趨勢是真正實現(xiàn)“Intelligent”，智能制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主學習、自主決策，不斷優(yōu)化。

　　在智能制造的關鍵技術當中，智能產(chǎn)品與智能服務可以幫助企業(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、智能物流與供應鏈則可以幫助企業(yè)實現(xiàn)運營模式的創(chuàng)新；而智能決策則可以幫助企業(yè)實現(xiàn)科學決策。智能制造的十項技術之間是息息相關的，制造企業(yè)應當漸進式、理性地推進這十項智能技術的應用。

　　1. 智能產(chǎn)品

　　智能產(chǎn)品通常包括機械、電氣和嵌入式軟件，具有記憶、感知、計算和傳輸功能。典型的智能產(chǎn)品包括智能手機、智能可穿戴設備、無人機、智能汽車、智能家電、智能售貨機等，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。

　　2. 智能服務

　　基于傳感器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，可以感知產(chǎn)品的狀態(tài)，從而進行預防性維修維護，及時幫助客戶更換備品備件，甚至可以通過了解產(chǎn)品運行的狀態(tài)，幫助客戶帶來商業(yè)機會。還可以采集產(chǎn)品運營的大數(shù)據(jù)，輔助企業(yè)進行市場營銷的決策。此外，企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務的APP，也是一種智能服務的手段，可以針對企業(yè)購買的產(chǎn)品提供有針對性的服務，從而鎖定用戶，開展服務營銷。

　　3. 智能裝備

　　制造裝備經(jīng)歷了機械裝備到數(shù)控裝備，目前正在逐步發(fā)展為智能裝備。智能裝備具有檢測功能，可以實現(xiàn)在機檢測，從而補償加工誤差，提高加工精度，還可以對熱變形進行補償。以往一些精密裝備對環(huán)境的要求很高，現(xiàn)在由于有了閉環(huán)的檢測與補償，可以降低對環(huán)境的要求。

　　4. 智能產(chǎn)線

　　很多行業(yè)的企業(yè)高度依賴自動化生產(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，實現(xiàn)自動化的加工、裝配和檢測，一些機械標準件生產(chǎn)也應用了自動化生產(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)的技術改造重點，就是建立自動化生產(chǎn)線、裝配線和檢測線。美國波音公司的飛機總裝廠已建立了U型的脈動式總裝線。自動化生產(chǎn)線可以分為剛性自動化生產(chǎn)線和柔性自動化生產(chǎn)線，柔性自動化生產(chǎn)線一般建立了緩沖。為了提高生產(chǎn)效率，工業(yè)機器人、吊掛系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線上應用越來越廣泛。

　　5. 智能車間

　　一個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系。要實現(xiàn)車間的智能化，需要對生產(chǎn)狀況、設備狀態(tài)、能源消耗、生產(chǎn)質(zhì)量、物料消耗等信息進行實時采集和分析，進行高效排產(chǎn)和合理排班，顯著提高設備利用率(OEE)。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。

　　6. 智能工廠

　　一個工廠通常由多個車間組成，大型企業(yè)有多個工廠。作為智能工廠，不僅生產(chǎn)過程應實現(xiàn)自動化、透明化、可視化、精益化，同時，產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流也應當與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間要實現(xiàn)信息共享、準時配送、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，對整個工廠進行指揮和調(diào)度，及時發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問題，這也是智能工廠的重要標志。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)的智能工廠需要應用ERP系統(tǒng)制定多個車間的生產(chǎn)計劃(ProducTIon planning)，并由MES系統(tǒng)根據(jù)各個車間的生產(chǎn)計劃進行詳細排產(chǎn)(producTIon scheduling)，MES排產(chǎn)的力度是天、小時，甚至分鐘。

　　7. 智能研發(fā)

　　離散制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面，已經(jīng)應用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具軟件和PDM/PLM系統(tǒng)，但是很多企業(yè)應用這些軟件的水平并不高。企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品，需要機電軟多學科的協(xié)同配合；要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，需要深入應用仿真技術，建立虛擬數(shù)字化樣機，實現(xiàn)多學科仿真，通過仿真減少實物試驗；需要貫徹標準化、系列化、模塊化的思想，以支持大批量客戶定制或產(chǎn)品個性化定制；需要將仿真技術與試驗管理結(jié)合起來，以提高仿真結(jié)果的置信度。流程制造企業(yè)已開始應用PLM系統(tǒng)實現(xiàn)工藝管理和配方管理，LIMS(實驗室信息管理系統(tǒng))系統(tǒng)比較廣泛。

　　8. 智能管理

　　制造企業(yè)核心的運營管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)(HCM)、客戶關系管理系統(tǒng)(CRM)、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、供應商關系管理系統(tǒng)(SRM)、企業(yè)門戶(EP)、業(yè)務流程管理系統(tǒng)(BPM)等，國內(nèi)企業(yè)也把辦公自動化(OA)作為一個核心信息系統(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)開始部署應用。實現(xiàn)智能管理和智能決策，最重要的條件是基礎數(shù)據(jù)準確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。

　　9. 智能物流與供應鏈

　　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，因此，越來越多的制造企業(yè)在重視生產(chǎn)自動化的同時，也越來越重視物流自動化，自動化立體倉庫、無人引導小車(AGV)、智能吊掛系統(tǒng)得到了廣泛的應用；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)、堆垛機器人、自動輥道系統(tǒng)的應用日趨普及。WMS(Warehouse Management System，倉儲管理系統(tǒng))和TMS(Transport Management System，運輸管理系統(tǒng))也受到制造企業(yè)和物流企業(yè)的普遍關注。

　　10. 智能決策

　　企業(yè)在運營過程中，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。一方面是來自各個業(yè)務部門和業(yè)務系統(tǒng)產(chǎn)生的核心業(yè)務數(shù)據(jù)，比如與合同、回款、費用、庫存、現(xiàn)金、產(chǎn)品、客戶、投資、設備、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)，可以進行多維度的分析和預測，這就是BI(Business Intelligence，業(yè)務智能)技術的范疇，也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統(tǒng)。同時，企業(yè)可以應用這些數(shù)據(jù)提煉出企業(yè)的KPI，并與預設的目標進行對比，同時，對KPI進行層層分解，來對干部和員工進行考核，這就是EPM(Enterprise Performance Management，企業(yè)績效管理)的范疇。從技術角度來看，內(nèi)存計算是BI的重要支撐。