袁偉 王麗 董元鑫

摘要：改革開放以來，我國的工業(yè)迅速發(fā)展，目前已經(jīng)成為全球制造業(yè)門類最全的制造大國，是當今世界經(jīng)濟發(fā)展重要引擎之一，但同時制造業(yè)“大而不強”的問題也越來越制約我國制造業(yè)的進一步發(fā)展。21世紀以來，隨著新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，誕生了制造業(yè)信息化、智能化、服務化為特征的新一輪工業(yè)革命，發(fā)達國家紛紛推出工業(yè)化戰(zhàn)略，謀求進一步拉大與我國的差距。在面對全球制造業(yè)重大調(diào)整的大潮流下，我國也提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃，并將智能制造作為該計劃的主攻方向。

Abstract： Intelligent manufacturing is a production method that can make enterprises more "smart" in R&D， production， management， service， etc. Manufacturing companies should start from the core pain points of their own development， based on reasonable overall planning and top-level design. Along with the development direction of intelligent manufacturing elements → intelligent manufacturing capabilities → intelligent manufacturing systems， acquire intelligent manufacturing elements in stages and continuously， establish， improve and expand enterprises in R&D and design， manufacturing， logistics and warehousing， order acquisition， product services， etc. The manufacturing capability of each link can ultimately form a complete， efficient and scientific intelligent manufacturing system.

關鍵詞：智能制造;工業(yè)革命;中國制造2025

Key words： smart manufacturing;the Industrial revolution;the "made in china 2025" strategy

中圖分類號：TH164? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0172-02

0? 引言

現(xiàn)代文明的起點是工業(yè)革命，自18世紀末的第一次工業(yè)革命和20世紀初的第二次工業(yè)革命以來，人類的生產(chǎn)方式產(chǎn)生了根本性變革。20世紀中期計算機的出現(xiàn)使開創(chuàng)了數(shù)字控制機器的新時代，使人和機械在空間和時間上可以分離，人不再是機器的附屬品。從制造業(yè)的角度，這是憑借電子和信息技術(shù)實現(xiàn)自動化的第三次工業(yè)革命。

進入21世紀，隨著新一代信息技術(shù)（如云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能）與制造的融合和落地應用，將使整個工業(yè)生產(chǎn)體系提升到一個新的水平，推動一場新的工業(yè)革命，而“智能制造”被認為是新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)[1]。

1? 智能制造的“何為”與“為何”

1.1 “何為”智能制造

“智能制造”這一概念最早出現(xiàn)在美國學者P.K.Wright的著作《Manufacturing Intelligence》中，在書中他們將智能制造進行了定義。楊叔子等[2]將智能制造工程分為智能制造技術(shù)（intelligent technology，IMT）和智能制造系統(tǒng)（intelligent manufacturing system，IMS）兩部分。本文認為智能制造是通過新一代信息技術(shù)、自動化技術(shù)、工業(yè)軟件及現(xiàn)代管理思想在制造企業(yè)全領域、全流程的系統(tǒng)應用而產(chǎn)生的一種全新的生產(chǎn)方式。

1.2 中國“為何”需要智能制造

2012年，我國制造業(yè)增長2.08萬億美元，在全球制造業(yè)占比約為20%，與美國相當，與此同時我國制造業(yè)有著世界上門類最為齊全、獨立完整的體系，是當今世界制造大國[3]。但同時，我國制造業(yè)大而不強的問題也非常突出。我國制造業(yè)正面臨來自歐美發(fā)達國家和發(fā)展中國家的“前后夾擊”的雙重挑戰(zhàn)，在全球制造業(yè)格局面臨重大調(diào)整的同時，中國也適時提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃，并將智能制造作為該計劃的主攻方向，發(fā)展智能制造是中國制造由大到強的必由之路。

2? 國內(nèi)智能制造發(fā)展及現(xiàn)狀

我國智能制造起步較晚，1991年國家自然科學委員會組織了一批國內(nèi)知名高校，與很多國家和地區(qū)就智能制造的國際合作簽訂了合作意向書。同年，國內(nèi)一批高校也積極開展IMT與IMS的基礎研究工作，國家制定的“九五”計劃也將先進制造技術(shù)作為重點發(fā)展領域之一[4]。在這一時期，國內(nèi)對智能制造主要還處于探討人工智能在制造領域應用的研究階段，而對整個制造環(huán)境的全面“智能化”研究工作還剛剛起步。在后面一段時間，大量學者對智能制造的概念、內(nèi)涵、模式、發(fā)展路徑以及影響因素等方面進行了研究。如朱劍英[5]從科學、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)三者關系的角度對智能制造進行了研究，熊有倫[6]從產(chǎn)業(yè)交叉融合的角度對智能制造進行了闡述。

為了推動智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2015年5月，國務院發(fā)布了《中國制造2025》指導性綱領，2016年12月，工信部、財政部共同頒布《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》[7]。在市場和政策的雙重推動下，我國的智能制造的發(fā)展正式迎來了高潮，更多的專家學者參與到智能制造的研究之中。王躍飛、高彥虎等[8]提出了平行制造的概念。陶飛等[9]認為實現(xiàn)智能制造的關鍵在于如何融合和使用新一代信息技術(shù)（如云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能等），并提出了數(shù)字孿生是實現(xiàn)物理與信息融合的有效手段。

同時，各制造企業(yè)結(jié)合自身實際進行了嘗試。如德國慕尼黑的寶馬定制總部，客戶可以看到不同車型的個性選裝配置菜單，并可根據(jù)自己的個人需求從外觀到內(nèi)飾，從駕駛動態(tài)和舒適功能個性化定制自己的愛車，同時在其周邊已形成完善的服務鏈，提供住宿、購物等服務，極大帶動了服務業(yè)消費，具有很強的借鑒意義。國內(nèi)的紅領集團建立的個性化服裝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，成本雖然較批量制造略微有所上升，但是得到了成倍以上的回報，同時年均銷售收入和利潤均大幅增長[1]。

3? W公司智能制造系統(tǒng)規(guī)劃

3.1 W公司產(chǎn)品特點

W公司的產(chǎn)品主要是提供測試自動化、自動化生產(chǎn)、自動化裝配設備。主要包括FCT（Functional Circuit Test）功能測試冶具、ICT（In Circuit Test）在線測試冶具和程序、FCT功能測試系統(tǒng)集成、自動化測試平臺以及相關配套軟件和技術(shù)服務。目前W公司一年生產(chǎn)的產(chǎn)品超過兩千種，而且?guī)缀趺考a(chǎn)品的數(shù)量都很小，甚至很多時候只生產(chǎn)一種產(chǎn)品，W公司產(chǎn)品的特點是多品種小批量。

3.2 W公司問題分析

因為“多品種小批量”的產(chǎn)品多樣性，生產(chǎn)過程的復雜性，環(huán)境條件的多變性和生產(chǎn)管理的動態(tài)性等這些生產(chǎn)特點，增加了企業(yè)對新產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)全過程的管理復雜度，導致了產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)控困難，管理效率低下，產(chǎn)品成本高等問題，大大降低了公司的市場競爭力。隨著制造業(yè)自動化程度越來越高，對自動化設備的需求快速增長，公司業(yè)務規(guī)模日益擴張，使得公司品控問題越來越突出，客戶投訴逐年增加。公司質(zhì)量問題頻發(fā)在設計和生產(chǎn)過程中，其中設計過程導致的質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因主要有客戶需求管理松散，導致產(chǎn)品達不到客戶需求。生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題包括工序管理混亂，過于依賴領班的個人經(jīng)驗;生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)電子化程度過低，導致對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的控制能力不足，出現(xiàn)某些步驟漏做導致質(zhì)量問題。同時，質(zhì)量問題也導致了W公司的生產(chǎn)效率低下進而增加了生產(chǎn)成本。

3.3 W公司實施智能制造系統(tǒng)需求分析

通過以上的問題分析可以看出，W公司的質(zhì)量、成本和效率問題正隨著公司業(yè)務的擴張越來越突出，尤其是效率低下的問題，給公司的成本和質(zhì)量控制帶來了巨大阻礙，進而對其士氣造成了不容忽視的負面影響，這些問題如果不解決將嚴重制約公司的成長。W公司現(xiàn)有的問題產(chǎn)生的原因是多個系統(tǒng)共同作用的結(jié)果，而智能制造系統(tǒng)是一整套系統(tǒng)體系，不是單一一個系統(tǒng)，它是由多個子系統(tǒng)共同作用，使得產(chǎn)品的制造全流程數(shù)據(jù)化、智能化、網(wǎng)絡化。智能制造的目標之一就是以最低的生產(chǎn)成本快速滿足客戶的個性化需求。這非常符合W公司的產(chǎn)品特性。

3.4 W公司實施智能制造系統(tǒng)規(guī)劃目標

通過對W公司的現(xiàn)有問題和實施智能制造系統(tǒng)的必要性進行分析，W公司智能制造系統(tǒng)的規(guī)劃目標如下：

①建立生產(chǎn)管理系統(tǒng)。實現(xiàn)制造全流程全方位的信息化管理，進而提升生產(chǎn)效率、縮短制造周期、降低物料庫存和成品庫存。

②建立設計開發(fā)管理系統(tǒng)。實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，包括設計圖紙、BOM數(shù)據(jù)、客戶文檔、方案說明書等文檔的集中管理系統(tǒng)。

③對企業(yè)外部生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)進行情報收集和分析，迅速收集和分析原材料的價格信息、產(chǎn)品的市場銷售情況、市場存量、未來趨勢、國家政策、上下游行業(yè)信息等基本信息，供決策者科學做出合理決策。

4? 總結(jié)與展望

隨著我國人口紅利的逐漸消減，制造業(yè)勞動成本上的優(yōu)勢必將不復存在，“中國制造2025”戰(zhàn)略的出臺的目的正是出于突破我國制造業(yè)目前面臨的困局。目前我國智能制造的研究取得了一定成功，如紅領集團、三一重工等國內(nèi)企業(yè)也將智能制造的概念和技術(shù)逐步引入到實際生產(chǎn)中，并成功創(chuàng)造了較為客觀的經(jīng)濟價值，智能制造正在重新定義中國制造。

只有所有環(huán)節(jié)的制造智能，才能全面實現(xiàn)智能制造[10]。隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的發(fā)展，智能制造是全球化趨勢的必然要求，以特定企業(yè)或者特定領域為起點，最終實現(xiàn)全球所有設備、系統(tǒng)的互聯(lián)，制造的信息世界和物理世界將成功融合，最終實現(xiàn)全世界制造環(huán)境內(nèi)的智能制造活動有機融合。

參考文獻：

[1]周濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，26（17）：2273-2284.

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[3]喬兵，朱劍英.多Agent智能制造系統(tǒng)研究綜述[J].南京航空航天大學學報，2001，33（1）：1-7.

[4]趙東標，朱劍英.智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展與研究[J].中國機械工程，1999，10（8）：927-931.

[5]朱劍英.智能制造的意義、技術(shù)與實現(xiàn)[J].機械制造與自動化，2013（03）：1-6.

[6]熊有倫.智能制造[J].科技導報，2013，31（10）：1.

[7]我國智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.https：//www.sohu.com/a/248972391_99916132.

[8]王飛躍，高彥臣，商秀芹，張俊.平行制造與工業(yè)5.0：從虛擬制造到智能制造[J].科技導報，2018，36（21）：10-22.

[9]陶飛，張萌，程江峰，等.數(shù)字孿生車間——一種未來車間運行新模式[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2017，23（1）：1-9.

[10]孟月.5G+MEC+AI使能三一重工智能制造[J].通信世界，2020（16）：24.

[11]陶飛.工業(yè)4.0與智能制造發(fā)展趨勢[J].中國培訓，2017（12）：36-37.