智能制造的十大特性匯總整理

　　智能制造是我國振興實體經(jīng)濟，推進新型工業(yè)化，促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，建設制造強國的主攻方向。對于制造企業(yè)而言，推進智能制造是在動態(tài)多變的市場環(huán)境下，保持和提升市場競爭力的必由之路。而推進智能制造要取得實效，正確理解智能制造的內(nèi)涵與范疇，掌握智能制造推進的內(nèi)在規(guī)律是先決條件。為此，本文結(jié)合e-works的長期實踐，深度解析智能制造的十大特性。 本文作者：e-works CEO、總編黃培博士；e-works首席記者王陽。

　　智能制造的復雜性

　　智能制造涵蓋的領域眾多，包括工業(yè)軟件、工業(yè)自動化、工業(yè)機器人、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和AR/VR等支撐技術，應用范疇包括智能產(chǎn)品、智能裝備、智能產(chǎn)線、智能工廠、智能服務、智能供應鏈、智能決策，以及研發(fā)數(shù)字化、管理數(shù)字化等領域，貫穿整個制造企業(yè)的價值鏈，涉及海量、異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、分析、管理與應用。因此，推進智能制造是一個極其復雜的系統(tǒng)工程，制造企業(yè)在推進過程中，需要持續(xù)安排學習、培訓，走出去，請進來，充分借鑒其他優(yōu)秀企業(yè)的成功經(jīng)驗。

　　推進智能制造需要從易到難，基礎先行。以智能工廠建設為例，e-works認為智能工廠建設可以分為五個進階，即從互聯(lián)工廠（Connected Factory）、透明工廠（Transparent Factory）、數(shù)字化工廠（Digital Factory）、智能工廠（Smart Factory）到智慧工廠（Intelligent Factory）。

　　智能制造的集成性

　　智能制造各個子系統(tǒng)需要集成為一個有機的整體，才能產(chǎn)生預期的價值。作為智能制造的前身，上世紀八十年代提出的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）就非常強調(diào)集成，而工業(yè)4.0也強調(diào)實現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層（From Shopfloor to Topfloor）的縱向集成、供應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、自動化孤島、IT/OT的斷層、云孤島，以及機電軟等多學科之間的孤島。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)應當高度關注數(shù)據(jù)集成和應用集成，打通端到端的業(yè)務流程。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)的一致性進行了深入解讀。

　　《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116-2020）指出，集成是智能制造成熟度評估體系中一個關鍵能力子域。從內(nèi)容上看，集成包括設備間集成、系統(tǒng)間集成、設備與系統(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；無論從哪個層面看，集成的目標都是為了打通業(yè)務數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)在設備、系統(tǒng)乃至企業(yè)間實現(xiàn)自由流動。

　　智能制造的動態(tài)性

　　智能制造領域的支撐技術發(fā)展非常迅速，尤其是人工智能領域近期取得重大突破，在智能制造領域有眾多應用場景，例如AI質(zhì)檢、設備故障診斷和預測性維護、創(chuàng)成設計、需求預測和生產(chǎn)排產(chǎn)等；在工業(yè)機器人領域，并聯(lián)機器人、桁架式機械手、協(xié)作機器人、移動式協(xié)作機器人和多種形態(tài)的物流機器人為推進智能制造應用帶來新模式，也帶來物流機器人調(diào)度等新課題；在智能裝備領域，直線電機在數(shù)控加工中心的應用日趨廣泛，顯著提升了加工中心的定位精度；近幾年來，數(shù)字孿生技術正在從概念走向現(xiàn)實，應用到智能工廠、智能服務等諸多場景。因此，制造企業(yè)在推進智能制造的過程中，應當對新興技術的發(fā)展保持持續(xù)關注，從而有選擇地進行應用。

　　從另一個角度來看，制造企業(yè)本身也處于動態(tài)發(fā)展之中，每個行業(yè)的發(fā)展都會呈現(xiàn)出周期性，例如，當前工程機械行業(yè)處在下行周期，而船舶行業(yè)處于上升周期。在動態(tài)波動的市場環(huán)境下，企業(yè)的組織架構(gòu)、業(yè)務流程也會不斷發(fā)生變化，這就要求企業(yè)的智能制造系統(tǒng)具有更好的適應性，具有動態(tài)企業(yè)建模的能力，應用軟件系統(tǒng)應當實現(xiàn)平臺化，具有良好的配置功能和低代碼擴展能力。

　　智能制造的實踐性

　　制造企業(yè)在推進智能制造的過程中，面臨諸多實際問題，例如如何實現(xiàn)優(yōu)化排產(chǎn)、如何提高設備稼動率（OEE）、如何提高物流配送效率等，因此，智能制造推進需要知行合一，在學習中實踐，在實踐中學習。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)山東豪邁集團在智能制造實踐當中，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)的機械裝備；沒有建立自動化的物料輸送系統(tǒng)，設備也沒有聯(lián)網(wǎng)，還有很大的改善空間。很多企業(yè)還沒有實現(xiàn)全三維設計，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。類似的難點問題還有很多，例如企業(yè)級BOM、變更控制，產(chǎn)線如何實現(xiàn)快速換型等。因此，推進智能制造既需要理論指導，又需要實踐牽引。

　　為了更好地引導制造企業(yè)正確開展智能制造實踐，e-works發(fā)布了大量選型手冊、研究報告和白皮書，組織了30多屆國際智能制造考察，帶領500多名企業(yè)高管，考察了12個國家近兩百家全球知名企業(yè)，還組織了數(shù)十次國內(nèi)標桿智能工廠考察。e-works成功組織了兩屆《中國標桿智能工廠百強榜》評選，還發(fā)布了《中國智能工廠非標定制自動化集成商百強榜》、《中國智能制造上市公司百強榜》和《中國智能物流集成商百強榜》等權威榜單。

　　智能制造的行業(yè)性

　　智能制造具有鮮明的行業(yè)特質(zhì)，各個行業(yè)雖然推進智能制造的理念相通，但實現(xiàn)路徑差異很大。流程工業(yè)的自動化程度更高，一些龍頭企業(yè)已實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人化，控制遠程化，例如“用鼠標煉鋼”，但是，流程工業(yè)企業(yè)要靈活調(diào)整配方，實現(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)基本上是項目型制造，ETO模式，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化難度很大；汽車整車企業(yè)在推進混流制造方面，已經(jīng)形成了成熟的模式。離散制造企業(yè)推進智能制造，離不開標準化、系列化和模塊化設計，需要持續(xù)改進，推進精益生產(chǎn)。流程行業(yè)領先企業(yè)正在積極推進工廠的數(shù)字化交付，即工程公司在將建成的工廠交付給業(yè)主時，同步交付數(shù)字孿生工廠。

　　從電子、機械裝備、汽車、鋼鐵冶金和石油化工等細分行業(yè)來看，均具有比較強的行業(yè)特征。譬如電子行業(yè)產(chǎn)品迭代快、技術發(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；機械裝備行業(yè)注重將設計仿真、拓撲優(yōu)化、增材制造等應用于產(chǎn)品自身的研發(fā)創(chuàng)新，加強高端化、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，滿足消費者多元化需求；鋼鐵冶金和石油化工行業(yè)則對設備運行狀態(tài)監(jiān)控、質(zhì)量管控以及生產(chǎn)安全要求比較高?？偟膩碚f，不同行業(yè)企業(yè)推進智能制造差異巨大，特點鮮明。

　　智能制造的自主性 推進智能制造，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智能制造工程，只有企業(yè)各個層級的一把手真正理解智能制造的相關技術如何為我所用，如何幫助企業(yè)提升相關的績效指標，才能實現(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)智能制造的領軍人才、推進人才、應用人才和技能人才。其中，智能制造推進人才可以細分為四大領域，即研發(fā)數(shù)字化、管理數(shù)字化、工業(yè)自動化和基礎數(shù)字化，應當具備智能制造規(guī)劃、需求分析、項目管理、合作伙伴發(fā)展與管理等能力。制造企業(yè)在智能制造實踐當中，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、專用設備和非標自動化產(chǎn)線。

　　智能制造的探索性

　　推進智能制造個性化很強，即使是同行企業(yè)，也無法采用通用模板。對于每個智能制造技術應當先試點，再推廣。推進智能制造是企業(yè)轉(zhuǎn)型的長期征程，需要循序漸進，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓和正確規(guī)律。最近，不少行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)系e-works，希望申報燈塔工廠。實際上，不論是世界經(jīng)濟論壇評選的燈塔工廠，還是e-works評選的標桿智能工廠，都是基于企業(yè)長期的積累，并在智能制造推進過程中，一步一個腳印，實現(xiàn)PDCA循環(huán)，注重實效。制造企業(yè)應當洞察動態(tài)多變的市場環(huán)境和智能制造技術的創(chuàng)新發(fā)展，及時調(diào)整“航向”和“航速”，找到適應企業(yè)的推進路徑、推進節(jié)奏和突破口。 事實上，已經(jīng)獲評燈塔工廠或標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)的學習交流，探索最佳實踐、發(fā)展路線圖，以便在市場和技術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，沒有任何一個廠商能夠提供面向眾多制造業(yè)細分行業(yè)的所有智能制造產(chǎn)品和解決方案，每個廠商都需要明確自身的產(chǎn)品定位，專注于特定領域和特定行業(yè)。智能制造廠商之間勢必需要取長補短，開展生態(tài)合作，軟硬件產(chǎn)品應當注重開放性和兼容性，有利于與其它相關產(chǎn)品集成應用。制造企業(yè)在進行智能制造相關產(chǎn)品選型時，也應當樹立生態(tài)合作的觀念，不是簡單地選擇供應商，而是要選擇長期的合作伙伴。 在今年e-works參與舉辦的中關村論壇-智能制造創(chuàng)新發(fā)展論壇上，機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所牽頭發(fā)起了“智能制造生態(tài)合作伙伴計劃”倡議，倡導各方攜手開展智能制造基礎共性技術研究與標準研制，研究智能制造效率能力評價方法，促進生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)互聯(lián)互操作，建設基礎數(shù)字底層，使機器泛在可讀和智能執(zhí)行，不斷深化智能制造生態(tài)合作。

　　智能制造的風險性

　　在智能制造的落地實踐過程中，需要面對諸多風險，包括投資風險、選型風險、安全風險、人才風險和實施風險等。例如，近年來已發(fā)生多起知名制造企業(yè)的工控網(wǎng)絡被病毒入侵，導致停產(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線和專用設備由于不能滿足企業(yè)的實際需求，柔性程度差而被閑置，而各類管理軟件在實施過程中，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，理性面對實施和應用過程中的各種風險。

　　制造企業(yè)在大膽開展智能制造實踐的同時，需要制定明確的風險防范策略。選擇中立的第三方咨詢服務機構(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，確定實施方案，三年一規(guī)劃，一年一滾動，對于企業(yè)規(guī)避風險具有實實在在的價值。e-works在長期的智能制造第三方咨詢服務實踐當中，總結(jié)出切實可行的智能制造規(guī)劃與實施方法論，幫助數(shù)百家知名制造企業(yè)降低了風險，取得了實效。

　　智能制造的賦能性

　　智能制造覆蓋整個制造企業(yè)的價值鏈，而不僅是生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。智能制造的全面推進本質(zhì)上是為制造企業(yè)提升研發(fā)、制造、運營和服務能力賦能的過程。智能制造的賦能性還體現(xiàn)在，通過典型項目的推進，有助于提振企業(yè)發(fā)展信心，甚至可以提升企業(yè)美譽度。 e-works認為，評價智能制造系統(tǒng)應用的實效，完全不同于某個單元系統(tǒng)和單機設備的自動化改造，不能簡單地評價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)關鍵績效指標提升進行量化分析。

　　總結(jié)

　　當前，我國制造業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，招工難、招工貴，原材料價格波動迅速，眾多行業(yè)供過于求，競爭白熱化，部分行業(yè)處于市場下行周期。為了應對挑戰(zhàn)，制造企業(yè)需要持續(xù)提升管理水平和運營能力，通過推進智能制造實現(xiàn)數(shù)字化、少人化、柔性自動化、精益化和智能化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動決策，更好地洞察市場變化。 對于制造企業(yè)而言，只有在新產(chǎn)品研發(fā)效率、設備利用率、產(chǎn)品合格率、按期交貨率、庫存周轉(zhuǎn)率、客戶滿意度等方面持續(xù)改善，才能提升自己的盈利能力，實現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展。希望通過本文的總結(jié)，讓制造企業(yè)能夠正確認識和客觀評估智能制造的價值和投資收益，真正取得實效。

　　編輯：黃飛