智能制造是什么？

智能制造到底是什么？

當(dāng)前，智能制造成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，但是智能制造究竟是什么？又包含哪些范疇呢？今天，我們就站在制造企業(yè)的角度，來系統(tǒng)地分析一下這些問題。

關(guān)于智能制造，其內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造業(yè)價(jià)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(jìn)一步提升。

智能制造融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)。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(zhǔn)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(shí)現(xiàn)“智能的”，智能制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主決策，不斷優(yōu)化。

在智能制造的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，智能產(chǎn)品與智能服務(wù)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(shí)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(yīng)鏈則可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營模式的創(chuàng)新；而智能決策則可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。

智能制造的主要技術(shù)之間是息息相關(guān)的，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)漸進(jìn)式、理性地推進(jìn)這十項(xiàng)智能技術(shù)的應(yīng)用。以下將對這些技術(shù)一一進(jìn)行解讀。

智能產(chǎn)品（Smart Product）

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

企業(yè)應(yīng)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。比如在工程機(jī)械上添加傳感器，可以對產(chǎn)品進(jìn)行定位和關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測，為實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)打下基礎(chǔ)。

智能服務(wù)（Smart Service）

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(jìn)行預(yù)防性維修維護(hù)，及時(shí)幫助客戶更換備品備件，甚至可以通過了解產(chǎn)品運(yùn)行的狀態(tài)，幫助客戶帶來商業(yè)機(jī)會(huì)。還可以采集產(chǎn)品運(yùn)營的大數(shù)據(jù)，輔助企業(yè)進(jìn)行市場營銷的決策。

此外，企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務(wù)的APP，也是一種智能服務(wù)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(wù)，從而鎖定用戶，開展服務(wù)營銷。

智能裝備（Smart Equipment）

制造裝備經(jīng)歷了機(jī)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(shí)現(xiàn)在機(jī)檢測，從而補(bǔ)償加工誤差，提高加工精度，還可以對熱變形進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)償，可以降低對環(huán)境的要求。

智能產(chǎn)線（Smart Production line）

目前，很多企業(yè)的技術(shù)改造重點(diǎn)，就是建立自動(dòng)化生產(chǎn)線、裝配線和檢測線。自動(dòng)化生產(chǎn)線可以分為剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線和柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線，柔性自動(dòng)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(jī)器人、吊掛系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用越來越廣泛。

目前，很多汽車整車廠已實(shí)現(xiàn)了混流生產(chǎn)，在一條裝配線上可以同時(shí)裝配多種車型。

智能產(chǎn)線在我國制造企業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段，但必然是發(fā)展的方向。智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是：

在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器或RFID自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)；

能夠通過機(jī)器視覺和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測，自動(dòng)剔除不合格品，并對采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析，找出質(zhì)量問題的成因；

能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；

具有柔性，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；

針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。

智能車間（Smart workshop）

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。對于藥品、食品等行業(yè)，國家有強(qiáng)制性的追溯要求，需要通過GMP等行業(yè)認(rèn)證，因此推進(jìn)MES更加緊迫。

前文提到的數(shù)字化制造（DM）技術(shù)也是智能車間的支撐工具，可以幫助企業(yè)在建設(shè)新廠房時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)能科學(xué)進(jìn)行設(shè)備布局，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。

對于機(jī)械制造企業(yè)，可以通過DNC技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息和加工代碼的上傳下達(dá)，目前已有成熟的產(chǎn)品。

另外，實(shí)現(xiàn)車間的無紙化，也是智能車間的重要標(biāo)志，企業(yè)可以應(yīng)用三維輕量化技術(shù)，將設(shè)計(jì)和工藝文檔傳遞到工位。

此外，智能車間還有一個(gè)典型應(yīng)用，就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅記錄視頻，還可以對車間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監(jiān)控、識別與報(bào)警。

例如，智能車間應(yīng)當(dāng)在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全（包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全）等方面達(dá)到智能化水平。

智能工廠（Smart Factory）

一個(gè)工廠通常由多個(gè)車間組成，大型企業(yè)有多個(gè)工廠。前文已經(jīng)提到了智能工廠與數(shù)字化工廠的區(qū)別，一個(gè)普遍的共識是，僅僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線和一大堆機(jī)器人，并不是智能工廠。

作為智能工廠，不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，同時(shí)，產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。

工人可以通過智能手機(jī)查詢工單，可以開視頻會(huì)議，維修人員碰到疑難問題，可以通過手機(jī)視頻尋求專家解答，還給智能手機(jī)配備了RFID和條碼掃描的接口，這也是一個(gè)智能工廠的創(chuàng)新實(shí)踐。

智能工廠還應(yīng)當(dāng)重視利用智能的檢測儀器，檢測結(jié)果直接進(jìn)入信息系統(tǒng)，無需人工干預(yù)。而展望未來，AR（Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)也將在智能工廠大顯身手。

智能研發(fā)（Smart R&D）

企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品，需要機(jī)電軟多學(xué)科的協(xié)同配合；要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，需要深入應(yīng)用仿真技術(shù)，建立虛擬數(shù)字化樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科仿真，通過仿真減少實(shí)物試驗(yàn)；需要貫徹標(biāo)準(zhǔn)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(gè)性化定制；需要將仿真技術(shù)與試驗(yàn)管理結(jié)合起來，以提高仿真結(jié)果的置信度。

目前，流程制造企業(yè)已開始應(yīng)用PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝管理和配方管理，LIMS（實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)）系統(tǒng)比較廣泛。

另外，汽車整車企業(yè)和設(shè)計(jì)公司廣泛應(yīng)用Cave技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品研發(fā)，也是一個(gè)智能研發(fā)技術(shù)。

全球PLM領(lǐng)導(dǎo)廠商之一，達(dá)索系統(tǒng)公司提出了三維體驗(yàn)（3D Experience）的理念，在VR和AR方面提供了解決方案。

將仿真技術(shù)與精密制造緊密結(jié)合，可以將以為需要多個(gè)零件分散制造融合為一個(gè)復(fù)雜零件，從而提升了零件的工藝性能，降低了零件的重量。

智能管理（Smart Management）

制造企業(yè)核心的運(yùn)營管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)（HCM）、客戶關(guān)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(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)（SRM）、企業(yè)門戶（EP）、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)（BPM）等，國內(nèi)企業(yè)也把辦公自動(dòng)化（OA）作為一個(gè)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(yīng)用。實(shí)現(xiàn)智能管理和智能決策，最重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。

智能物流與供應(yīng)鏈（Smart logistics and SCM）

實(shí)現(xiàn)智能物流與供應(yīng)鏈的關(guān)鍵技術(shù)包括自動(dòng)識別技術(shù)，例如RFID或條碼、GIS/GPS定位、電子商務(wù)、EDI（電子數(shù)據(jù)交換），以及供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃與優(yōu)化技術(shù)。

其中，EDI技術(shù)是企業(yè)間信息集成（B2B Integration）的必備手段，然而我國企業(yè)對EDI的重視程度非常不夠。

EDI技術(shù)最重要的價(jià)值，就是可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間，通過信息系統(tǒng)之間的通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)交易過程無需人工干預(yù)、而且不可抵賴。

智能決策（Smart Decision Making）

企業(yè)在運(yùn)營過程中，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。

一方面是來自各個(gè)業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如與合同、回款、費(fèi)用、庫存、現(xiàn)金、產(chǎn)品、客戶、投資、設(shè)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(jìn)行多維度的分析和預(yù)測.

這就是BI（Business Intelligence，業(yè)務(wù)智能）技術(shù)的范疇，也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統(tǒng)。

同時(shí)，企業(yè)可以應(yīng)用這些數(shù)據(jù)提煉出企業(yè)的KPI，并與預(yù)設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行對比。從技術(shù)角度來看，內(nèi)存計(jì)算是BI的重要支撐。

對于制造企業(yè)而言，要實(shí)現(xiàn)智能決策，首先必須將業(yè)務(wù)層的信息系統(tǒng)用好，實(shí)現(xiàn)信息集成，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，這樣才能使信息系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)真實(shí)可信。