智能制造一直是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。那么，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(lái)系統(tǒng)地分析一下智能制造的這些問(wèn)題。雖然關(guān)于智能制造的定義尚不唯一，但可以肯定的是，智能制造的“制造”二字，是廣義的，指的是“manufacturing”，而絕不僅僅是指生產(chǎn)(Production)。

目前，行業(yè)內(nèi)與智能制造相關(guān)的概念很多，列舉如下：

數(shù)字化制造(Digital Manufacturing)

這是一種軟件技術(shù)，指的是通過(guò)仿真軟件對(duì)產(chǎn)品的加工與裝備過(guò)程，以及車(chē)間的設(shè)備布局、物流、人機(jī)工程等進(jìn)行仿真，目前主要的軟件包括西門(mén)子的Tecnomatix和達(dá)索系統(tǒng)的Delmia。在CIMdata對(duì)PLM的定義中，DM屬于其中一個(gè)領(lǐng)域。

數(shù)字化工廠(chǎng)(Digital Factory)

數(shù)字化工廠(chǎng)指的是從產(chǎn)品研發(fā)、工藝、制造、質(zhì)量和內(nèi)部物流等與產(chǎn)品制造價(jià)值鏈相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)都基于數(shù)字化軟件和自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和分析。這個(gè)概念西門(mén)子采用較多，西門(mén)子有一個(gè)數(shù)字化工廠(chǎng)集團(tuán)，專(zhuān)門(mén)提供相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案。

智能工廠(chǎng)(Smart Factory)

智能工廠(chǎng)目前沒(méi)有統(tǒng)一一致的定義。按照業(yè)務(wù)流程專(zhuān)家Scheer教授的觀(guān)點(diǎn)，工業(yè)4.0的最底層叫做Real time smart factory。我認(rèn)為，智能工廠(chǎng)相對(duì)于數(shù)字化工廠(chǎng)而言，主要強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集的自動(dòng)化，不需要人工錄入信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)PDCA循環(huán)。SAP有一個(gè)MII系統(tǒng)(制造集成與智能)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠(chǎng)數(shù)據(jù)的多維度分析。

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(shì)是真正實(shí)現(xiàn)“Intelligent”，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(lái)商業(yè)模式的創(chuàng)新；智能裝備、智能產(chǎn)線(xiàn)、智能車(chē)間到智能工廠(chǎng)，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(yíng)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。智能制造的十項(xiàng)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。以下對(duì)這些技術(shù)一一進(jìn)行解讀。

1、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(wú)人機(jī)、智能汽車(chē)、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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定位和關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)打下基礎(chǔ)。

2、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(hù)更換備品備件，甚至可以通過(guò)了解產(chǎn)品運(yùn)行的狀態(tài)，幫助客戶(hù)帶來(lái)商業(yè)機(jī)會(huì)。還可以采集產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)的大數(shù)據(jù)，輔助企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)的決策。此外，企業(yè)通過(guò)開(kāi)發(fā)面向客戶(hù)服務(wù)的APP，也是一種智能服務(wù)的手段，可以針對(duì)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品提供有針對(duì)性的服務(wù)，從而鎖定用戶(hù)，開(kāi)展服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)。

3、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(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)檢測(cè)，從而補(bǔ)償加工誤差，提高加工精度，還可以對(duì)熱變形進(jìn)行補(bǔ)償。以往一些精密裝備對(duì)環(huán)境的要求很高，現(xiàn)在由于有了閉環(huán)的檢測(cè)與補(bǔ)償，可以降低對(duì)環(huán)境的要求。

例如：DMG MORI(德瑪吉森精機(jī))推出最新的復(fù)合加工中心LaserTec65已經(jīng)融合了增材制造和切削加工(減材制造)，可以通過(guò)激光堆焊的增材制造工藝快速制造毛坯。Trumpf(通快集團(tuán))的激光切割加工中心可以實(shí)現(xiàn)三維切割，多臺(tái)激光加工中心可以共享激光源，這些都屬于智能裝備。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人，如果是單純按照固定指令執(zhí)行噴涂、搬運(yùn)、焊接等工藝的機(jī)器人，還不能稱(chēng)為智能裝備。但是如果具有了機(jī)器視覺(jué)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別工件，或者自主進(jìn)行裝配，自動(dòng)避讓工人等功能，甚至可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作，就屬于智能裝備。例如：ABB推出的雙臂機(jī)器人YUMI，就是智能型工業(yè)機(jī)器人的典范。隨著復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，復(fù)合材料加工與裝配的智能裝備具有廣闊的市場(chǎng)需求。

4、智能產(chǎn)線(xiàn)(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(xiàn)、裝配線(xiàn)和檢測(cè)線(xiàn)。美國(guó)波音公司的飛機(jī)總裝廠(chǎng)已建立了U型的脈動(dòng)式總裝線(xiàn)。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)可以分為剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)上應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，很多汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)已實(shí)現(xiàn)了混流生產(chǎn)，在一條裝配線(xiàn)上可以同時(shí)裝配多種車(chē)型。

而智能產(chǎn)線(xiàn)在我國(guó)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(xiàn)的特點(diǎn)是：在生產(chǎn)和裝配的過(guò)程中，能夠通過(guò)傳感器或RFID自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài);能夠通過(guò)機(jī)器視覺(jué)和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，自動(dòng)剔除不合格品，并對(duì)采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析，找出質(zhì)量問(wèn)題的成因;能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線(xiàn)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(xiàn)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(duì)人工操作的工位，能夠給予智能的提示。實(shí)際上，西門(mén)子成都電子工廠(chǎng)的總裝線(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了智能產(chǎn)線(xiàn)的水平。

5、智能車(chē)間(Smart workshop)：

無(wú)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。目前，中國(guó)的MES市場(chǎng)非常熱門(mén)，國(guó)際大牌的自動(dòng)化廠(chǎng)商西門(mén)子、羅克韋爾、GE、施耐德電氣有MES軟件平臺(tái)等，國(guó)內(nèi)的浙大中控、和利時(shí)、易往、明基逐鹿、艾普工華、華鐵海興、鑫海智橋等廠(chǎng)商也非?；钴S。此外，先進(jìn)生產(chǎn)排程(APS)系統(tǒng)也已經(jīng)進(jìn)入了制造企業(yè)選型的視野，開(kāi)始了初步實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)際產(chǎn)能約束的排產(chǎn)。

對(duì)于藥品、食品等行業(yè)，國(guó)家有強(qiáng)制性的追溯要求，需要通過(guò)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(chē)間的支撐工具，可以幫助企業(yè)在建設(shè)新廠(chǎng)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(duì)于機(jī)械制造企業(yè)，可以通過(guò)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，例如蘭光創(chuàng)新、蓋勒普和英迪致遠(yuǎn)等。另外，實(shí)現(xiàn)車(chē)間的無(wú)紙化，也是智能車(chē)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(chē)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(duì)車(chē)間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監(jiān)控、識(shí)別與報(bào)警。例如，有工人沒(méi)有帶安全帽，進(jìn)入了不允許進(jìn)入的區(qū)域，或者倒地，都可以自動(dòng)報(bào)警。這方面，三星已經(jīng)有了成功實(shí)踐。此外，智能車(chē)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。

6、智能工廠(chǎng)(Smart Factory)：

一個(gè)工廠(chǎng)通常由多個(gè)車(chē)間組成，大型企業(yè)有多個(gè)工廠(chǎng)。前文已經(jīng)提到了智能工廠(chǎng)與數(shù)字化工廠(chǎng)的區(qū)別，一個(gè)普遍的共識(shí)是，僅僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和一大堆機(jī)器人，并不是智能工廠(chǎng)。作為智能工廠(chǎng)，不僅生產(chǎn)過(guò)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(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。

例如，三星開(kāi)展了移動(dòng)工廠(chǎng)(Mobile plant)的實(shí)踐，工人可以通過(guò)智能手機(jī)查詢(xún)工單，可以開(kāi)視頻會(huì)議，維修人員碰到疑難問(wèn)題，可以通過(guò)手機(jī)視頻尋求專(zhuān)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(chǎng)的創(chuàng)新實(shí)踐。智能工廠(chǎng)還應(yīng)當(dāng)重視利用智能的檢測(cè)儀器，檢測(cè)結(jié)果直接進(jìn)入信息系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)。而展望未來(lái)，AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)也將在智能工廠(chǎng)大顯身手。

最近，美國(guó)GE公司宣布將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Predix開(kāi)放。Predix實(shí)際上就是智能工廠(chǎng)的一個(gè)集成化的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，GE力圖搶占“工業(yè)操作系統(tǒng)”的陣地，成為智能工廠(chǎng)領(lǐng)域的“微軟”。而思科公司提出萬(wàn)物互聯(lián)(Internet of Everything,IOE)理念、技術(shù)和解決方案，也可以支撐智能服務(wù)和智能工廠(chǎng)。

7、智能研發(fā)(Smart R&D)：

企業(yè)要開(kāi)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(guò)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(hù)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(lái)，以提高仿真結(jié)果的置信度。流程制造企業(yè)已開(kāi)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(chē)整車(chē)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(chǎng)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。仿真巨頭ANSYS在多學(xué)科仿真技術(shù)方面已有很大突破，而仿真領(lǐng)域的先驅(qū)MSC.Software2014年發(fā)布了APEX，將CAD和CAE實(shí)現(xiàn)了融合，易學(xué)易用性得到極大提升。安世亞太最近提出工業(yè)再設(shè)計(jì)的理念，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。

8、智能管理(Smart Management)：

制造企業(yè)核心的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)(HCM)、客戶(hù)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(mén)戶(hù)(EP)、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(BPM)等，國(guó)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(lái)主數(shù)據(jù)管理(MDM)也在大型企業(yè)開(kāi)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(wú)縫集成。

智能管理主要體現(xiàn)在與移動(dòng)應(yīng)用、云計(jì)算和電子商務(wù)的結(jié)合。例如，移動(dòng)版的CRM系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)位置服務(wù)確定銷(xiāo)售人員是否按計(jì)劃拜訪(fǎng)了特定客戶(hù);許多消費(fèi)品制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全渠道營(yíng)銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)網(wǎng)店系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的無(wú)縫集成，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)派單。

到目前為止，SAAS(軟件即服務(wù))模式的軟件應(yīng)用最成功的領(lǐng)域是CRM，Salesforce無(wú)疑是領(lǐng)導(dǎo)者，國(guó)內(nèi)的Xtools和八百客也發(fā)展得不錯(cuò)。此外，人力資源領(lǐng)域也是社交網(wǎng)絡(luò)和云模式的重要領(lǐng)域，繼美國(guó)的Linkedin(領(lǐng)英)之后，我國(guó)的陌陌、拉勾網(wǎng)等社交平臺(tái)也已開(kāi)始提供人力資源招聘服務(wù)，我國(guó)制造企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用基于公有云的人力資源招聘、績(jī)效和人才管理系統(tǒng)。例如廣東生益科技就應(yīng)用了SAP的Successfactors軟件，完全基于公有云。

9、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(shí)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(guó)企業(yè)對(duì)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(guò)信息系統(tǒng)之間的通訊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)交易過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)、而且不可抵賴(lài)。

歷經(jīng)多年發(fā)展，主流的EDI技術(shù)已經(jīng)是基于互聯(lián)網(wǎng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，而我國(guó)很多大型企業(yè)建立的供應(yīng)商門(mén)戶(hù)，實(shí)際上只是一種Web EDI，不能夠與供應(yīng)商的信息系統(tǒng)集成，供應(yīng)商只能手工查詢(xún)。而供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃與優(yōu)化是智能供應(yīng)鏈最核心的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈同步化，真正消除供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)，幫助企業(yè)及時(shí)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)。JDA公司是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商，IBM也有優(yōu)秀的解決方案。而三星已實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈同步化。

10、智能決策(Smart Decision Making)：

企業(yè)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。一方面是來(lái)自各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)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(kù)存、現(xiàn)金、產(chǎn)品、客戶(hù)、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(cè)，這就是BI(Business Intelligence，業(yè)務(wù)智能)技術(shù)的范疇，也被稱(chēng)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(duì)比。從技術(shù)角度來(lái)看，內(nèi)存計(jì)算是BI的重要支撐。SAP HANA和QlikView軟件在這方面已經(jīng)先行一步。BI軟件的另一個(gè)趨勢(shì)是移動(dòng)BI，支持在智能手機(jī)和PAD上進(jìn)行分析和應(yīng)用，而要提升移動(dòng)BI的應(yīng)用效果，基于云服務(wù)無(wú)疑是必由之路。