郭景福,何加亮,王 雪

(大連民族大學 a.企業(yè)管理研究所; b.信息與通訊工程學院，遼寧 大連 116650)

一、 產(chǎn)業(yè)升級歷程

十八世紀末以蒸汽機為標志的第一次工業(yè)革命開啟了人類工業(yè)文明，機械代替了手工，人類由農(nóng)耕社會步入工業(yè)社會；二十世紀初的第二次工業(yè)革命以電力的廣泛使用以及機械化自動生產(chǎn)線為特征，促進了經(jīng)濟的規(guī)模化發(fā)展；上世紀七十年代中期，計算機與信息自動化技術(shù)取得了巨大進步，引發(fā)第三次工業(yè)革命。歷史上每一次技術(shù)突破引發(fā)的工業(yè)革命本質(zhì)上都是新技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用改變了工業(yè)生產(chǎn)的方式，極大地降低生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。工業(yè)4.0和“中國制造2025”均基于CPS(Cyber-Physical Systems：信息物理系統(tǒng))技術(shù)體系，這一引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)體系通過集成先進的感知、識別、云計算、通信、控制等信息和控制技術(shù)，與物理空間里的人、機、物、信息、決策支持等要素相交互、高效協(xié)同實現(xiàn)資源配置和運行的按需響應(yīng)、快速迭代、動態(tài)優(yōu)化，即通過從軟件到硬件和通信的全產(chǎn)業(yè)鏈智能互聯(lián)，極大降低了對人的依賴，提升了制造過程的自動化、產(chǎn)品的智慧化和總體生產(chǎn)效率，人們可以對此變革標志為第四次工業(yè)革命。

目前，以“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術(shù)與制造業(yè)加速融合為主要特征的智能制造成為全球制造業(yè)發(fā)展的主導趨勢。新技術(shù)(移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、后臺制造、機器人、物聯(lián)網(wǎng)等)再次引領(lǐng)制造業(yè)生產(chǎn)力的革命，萬物互聯(lián)正轉(zhuǎn)向萬物智聯(lián)，正開啟一個工業(yè)競爭的全新時代。發(fā)達國家正在利用智能互聯(lián)新技術(shù)革命推動本國制造業(yè)的再造和升級，無論是美國的“再工業(yè)化”戰(zhàn)略、德國的“工業(yè)4.0”制造業(yè)戰(zhàn)略以及 “中國制造2025”國家戰(zhàn)略等，都是要把本國制造業(yè)競爭力提升到一個嶄新高度。產(chǎn)業(yè)智能化通過信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接人類有史以來的所有發(fā)明創(chuàng)造，賦予產(chǎn)品一系列人性化的功能，智慧化的滿足人們的全方位需求(市場驅(qū)動)，激發(fā)更多創(chuàng)新(創(chuàng)新驅(qū)動)、實現(xiàn)更大的生產(chǎn)率提升和經(jīng)濟發(fā)展，并創(chuàng)造出無數(shù)產(chǎn)品差異化和增值服務(wù)的機會，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必經(jīng)之路，已成為世界新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一。

二、產(chǎn)業(yè)智能化特征

新一輪產(chǎn)業(yè)革命的核心驅(qū)動力是信息技術(shù)(IT，Information Technology)加互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，信息技術(shù)與制造過程融合使產(chǎn)品本身向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變。計算機輔助設(shè)計、制造、測試、管理維護等先進技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動化、柔性化、智能化程度大大提升，同時產(chǎn)生了許多新的工業(yè)化理念(協(xié)同生產(chǎn)、敏捷制造、大規(guī)?？蛻艋ㄖ频?，以及新的產(chǎn)業(yè)模式(如智能制造、智能交通和物聯(lián)網(wǎng)等)[1]。

產(chǎn)業(yè)智能化，即生產(chǎn)過程的智能化具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等智慧功能，通過智能裝備(機器人、數(shù)控機床等)的使用、智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程[1]。理論層面，大數(shù)據(jù)驅(qū)動和知識指導相結(jié)合實現(xiàn)了混合型增強智能的新計算形態(tài)；應(yīng)用層面，設(shè)計制造的理念從機器人轉(zhuǎn)向更加廣闊的智能自主系統(tǒng)，促進改造各種機械、裝備和產(chǎn)品具備了更廣泛的智能功能，從而滿足消費者期望的無縫、便利和個性化的產(chǎn)品體驗[2]，如圖1。

圖1 產(chǎn)業(yè)智能化的"智能"特征

智能制造基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和傳感器，構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)，通過全方位“互聯(lián)”實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和產(chǎn)品的智慧化。生產(chǎn)設(shè)備之間的“互聯(lián)”幫助企業(yè)更好的完成生產(chǎn)管理、提高效率、改善品質(zhì)；生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的“互聯(lián)”使得產(chǎn)品使用信息及時準確的反饋給生產(chǎn)設(shè)備，助力產(chǎn)品升級；虛擬和現(xiàn)實之間“互聯(lián)”使得生產(chǎn)過程具有自感知、自適應(yīng)、自診斷、自決策、自修復等功能，實現(xiàn)機器智能和人類智能的融合貫通。智能制造通過安全、高效、便捷的一系列云服務(wù)，幫助企業(yè)實現(xiàn)從合同簽約、工廠進料、生產(chǎn)過程、物流過程、最終交付以及產(chǎn)品升級維護的全過程透明化監(jiān)管，從而獲得在精益生產(chǎn)、智能管理等多方面的生產(chǎn)競爭優(yōu)勢，如圖2。目前企業(yè)普遍采納的智能制造執(zhí)行系統(tǒng)(C-MES)作為生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中的領(lǐng)導者，可以為制造企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過程控制等管理功能，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。

圖2 產(chǎn)業(yè)智能化的"生產(chǎn)"特征

三、案例分析：大連金普新區(qū)智能制造現(xiàn)狀分析

當前《中國制造2025》正在全面實施、深入推進，中國制造要搶占新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革競爭的制高點，迫切需要構(gòu)建支撐“兩化”(信息化和工業(yè)化)深度融合的技術(shù)體系，著力推進智能制造。

1.奇瑞汽車大連工廠MES系統(tǒng)

奇瑞汽車大連項目于2009年9月落戶大連保稅區(qū)，公司焊裝車間自動化線體采用的控制系統(tǒng)是西門子400系列PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的系統(tǒng)口令功能以及安全模塊使整個系統(tǒng)使用起來更加便利安全，集成監(jiān)視功能使得在線修改程序以及維修更加方便，公司焊裝車間裝備112臺日本NACHI以及松下工業(yè)機器人，完成點焊、弧焊、涂膠、搬運等功能。

公司生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES系統(tǒng))于2012正式上線使用，嚴格按照豐田汽車生產(chǎn)模式進行實施。由于在實際生產(chǎn)工廠中會發(fā)生如新車投產(chǎn)、車型切換、生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)變更等非系統(tǒng)原因?qū)е碌淖兓?，需要MES系統(tǒng)保持高度的靈活性，在系統(tǒng)需求定義和設(shè)計階段就考慮到如何使系統(tǒng)預(yù)備各種設(shè)定功能，只要改變設(shè)定，業(yè)務(wù)運用就可以方便地切換。但是一味追尋日式管理模式也使得車間的生產(chǎn)管理出現(xiàn)諸多問題，例如因奇瑞大連分公司近年的產(chǎn)量逐年下降，生產(chǎn)車型趨于單一化，且緩存平臺WBS/PBS區(qū)空間容量小，如采用通過MES系統(tǒng)計算的生產(chǎn)順序，完全使用MES系統(tǒng)對WBS/PBS進行調(diào)度的生產(chǎn)方式，恐對生產(chǎn)效率造成更大的影響，因此無法達到精益生產(chǎn)的要求。從系統(tǒng)使用方面，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定方式更改相關(guān)設(shè)定參數(shù)，將“平準化”生產(chǎn)模式變?yōu)椤芭炕鄙a(chǎn)模式；從業(yè)務(wù)方面，可對WBS/PBS進行改造，擴充WBS/PBS的存儲空間等。

2.東洋重機(大連)有限公司APS系統(tǒng)

東洋重機(大連)有限公司為滿足智能化生產(chǎn)要求購買了60余臺套數(shù)字機床，并且在生產(chǎn)流程計劃上公司根據(jù)自身產(chǎn)品加工的特點設(shè)計開發(fā)了一套APS系統(tǒng) (Advanced Planning and Scheduling)，即進階生產(chǎn)規(guī)劃及排程系統(tǒng) ，大大提升了公司物料安排、生產(chǎn)計劃、加工制造等整個產(chǎn)業(yè)鏈的完成效率，提升了企業(yè)智能化水平。

高級計劃與排程(APS)是一種基于供應(yīng)鏈管理和約束理論的先進計劃工具，包含了大量的數(shù)學模型、優(yōu)化及模擬技術(shù)。在計劃與排程的過程中APS并發(fā)考慮企業(yè)內(nèi)外的資源與能力約束，用復雜的智能化運算法則做常駐內(nèi)存的計算，從成千上萬、甚至百萬個可行方案中選出一套最優(yōu)方案來指導企業(yè)的生產(chǎn)、采購、庫存等，幫助企業(yè)對生產(chǎn)中的資源利用進行計劃、執(zhí)行、分析、優(yōu)化和決策。但是，生產(chǎn)排產(chǎn)是一個復雜的系統(tǒng)工程，從排產(chǎn)過程看，需要對排產(chǎn)所需的關(guān)鍵要素(例如物流時間、工藝調(diào)試時間、單件加工時間、設(shè)備信息等)在相應(yīng)的工作區(qū)間內(nèi)進行嚴密的邏輯推導，以生成合理的排產(chǎn)結(jié)果。為了確保所用數(shù)據(jù)的準確性和完整性，需要對數(shù)據(jù)進行持續(xù)不斷的優(yōu)化和完善，這就存在數(shù)據(jù)的持續(xù)維護問題。而這些數(shù)據(jù)一般由不同崗位的多人共同維護，相關(guān)數(shù)據(jù)的更新方式要便于日常使用者操作及歷史記錄查詢，這就存在數(shù)據(jù)的同步更新、歷史數(shù)據(jù)保存等數(shù)據(jù)資源的管理問題。

未來公司計劃以后再增加MES系統(tǒng)，旨在加強APS計劃的執(zhí)行功能，把APS計劃通過執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。其中現(xiàn)場控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。

3.大連恩澤能源科技有限公司“NZ-云眼”遠程維護系統(tǒng)

大連恩澤能源科技有限公司致力于“低碳、節(jié)能、環(huán)保”與能源綜合利用，研究可再生能源的電力技術(shù)，開發(fā)提高電網(wǎng)及終端用戶電能有效利用和提高電網(wǎng)安全性及供電可靠性的智能化設(shè)備。公司研發(fā)的“NZ-云眼”項目是移動互聯(lián)網(wǎng)、云存儲、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)在電力設(shè)備管理中的典型應(yīng)用，通過智能手機APP對放置在電器設(shè)備上的二維碼進行掃描，讀取存儲在云端的數(shù)據(jù)和資料信息，并可以在智能手機終端添加和修改記錄，使管理人員能實時掌握設(shè)備的運行狀況, 給設(shè)備管理帶來前所未有的簡捷、高效、精細[4]。

四、產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展趨勢

隨著用戶需求的個性化、定制化產(chǎn)生，企業(yè)訂單呈現(xiàn)出碎片化、小型化的趨勢，應(yīng)用智能制造系統(tǒng)解決方案已經(jīng)成為企業(yè)滿足新經(jīng)濟發(fā)展需要的關(guān)鍵著力點，對于推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1．產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展趨勢

制造業(yè)智能化應(yīng)用未來發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)制訂智能制造方案服務(wù)標準。產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標準先行。為確保智能制造系統(tǒng)解決方案的實際應(yīng)用質(zhì)量水準，保護工程項目中合作雙方的合法利益，應(yīng)加快推進智能制造系統(tǒng)解決方案服務(wù)標準的制訂，依據(jù)層次原則、動態(tài)原則建立一套技術(shù)科學和符合市場要求的評價機制、項目績效考核評價標準體系，以確保制造系統(tǒng)解決方案在實際推進過程中能夠保持健康、可持續(xù)的發(fā)展。

(2)推動技術(shù)和產(chǎn)品資源整合與跨界合作。產(chǎn)業(yè)智能化實現(xiàn)過程是一個綜合的系統(tǒng)工程，將傳感器及智能決策與裝備集成，實現(xiàn)從產(chǎn)品和服務(wù)供應(yīng)轉(zhuǎn)化為用戶提供解決方案。因此，智能制造系統(tǒng)解決方案各供應(yīng)商之間的協(xié)同合作成為必然趨勢。未來智能制造發(fā)展應(yīng)以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工業(yè)安全軟件、智能硬件終端、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心等重點領(lǐng)域為著力點，政府有關(guān)部門、企業(yè)、高校和科研機構(gòu)等力量應(yīng)發(fā)揮其聯(lián)合創(chuàng)新優(yōu)勢，加強資源共享與技術(shù)合作，聯(lián)合開展技術(shù)瓶頸攻關(guān)，推動行業(yè)資源整合。

(3)加強集成應(yīng)用，產(chǎn)品與服務(wù)模式創(chuàng)新。應(yīng)用移動互聯(lián)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等加快產(chǎn)品與服務(wù)模式創(chuàng)新迭代，在深度挖掘行業(yè)技術(shù)趨勢和用戶需求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)從產(chǎn)品制造到服務(wù)應(yīng)用的柔性化集成，為用戶提供涵蓋產(chǎn)品全生命周期的定制化服務(wù)及系統(tǒng)解決方案，推動企業(yè)由生產(chǎn)型制造業(yè)向服務(wù)型制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

2.大連金普新區(qū)產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展對策

產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展的核心是新一代移動信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)的深度融合，表現(xiàn)為數(shù)字化、系統(tǒng)化的集成創(chuàng)新，包括與之相適應(yīng)的精益化管理。而當前金普新區(qū)的制造業(yè)企業(yè)有的基礎(chǔ)工藝水準還比較落后，無法實現(xiàn)批量生產(chǎn)；有的企業(yè)生產(chǎn)模式、管理系統(tǒng)滯后，無法實現(xiàn)信息化管理和調(diào)度。針對這一現(xiàn)狀大連金普新區(qū)制造業(yè)實現(xiàn)智能化發(fā)展應(yīng)做好以下三個方面的基礎(chǔ)性工作。一是努力提升制造業(yè)基礎(chǔ)工藝水平，盡快實現(xiàn)設(shè)計、加工、制造的自動化，保證批量生產(chǎn)的可靠性和高品質(zhì)；二是推進現(xiàn)代化管理進程，依據(jù)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略推進業(yè)務(wù)流程、組織結(jié)構(gòu)的變革，實現(xiàn)基于工業(yè)3.0模式的信息化管理；三是在上述先進生產(chǎn)工藝、現(xiàn)代化信息管理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)物資供應(yīng)、流程管理、產(chǎn)品檢測、客戶服務(wù)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化，并進一步實現(xiàn)整個制造過程的智能化。

五、結(jié) 語

提高制造業(yè)水平需要系統(tǒng)地規(guī)劃工廠生產(chǎn)自動化和智能化改造，需要把智能產(chǎn)品、智能設(shè)備和相應(yīng)的制造過程自動化管理系統(tǒng)(比如制造執(zhí)行系統(tǒng)MES)鏈接成一個整體[2]。未來產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展應(yīng)綜合應(yīng)用各類智能子系統(tǒng)(ERP,APS,MES,PLM,OA,PDM等)，設(shè)備層面實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備高度智能化, 網(wǎng)絡(luò)層面實現(xiàn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的信息傳送和交互，平臺層面云平臺實現(xiàn)全流程信息匯聚和智能處理，應(yīng)用層面運用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)全局性科學決策和端到端運營優(yōu)化[5]，從而進行全球范圍內(nèi)的資源、產(chǎn)能與市場的最優(yōu)配置。

[1] 趙昌文．“十三五”時期中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動向[J].財經(jīng)問題研究，2016(3): 27-34.

[2] 張曙. 工業(yè)4.0和智能制造[J].機械設(shè)計與制造工程，2014(8):1-5.

[3] 邁克爾·波特,詹姆斯·賀普曼．物聯(lián)網(wǎng)時代企業(yè)競爭戰(zhàn)略[J].哈佛商業(yè)評論，2014(11):34-39.

[4] 何加亮．大連恩澤能源科技有限公司“NZ-云眼”項目[R].2016(12):26.

[5] 中國互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新聯(lián)盟．互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新藍皮書[R].2015(1):7-8.