智能制造的“何為”與“為何”

智能制造的“何為”與“為何”

智能制造的“何為”與“為何” “何為”智能制造

企業實現生產、管理、服務、產品智能化的全新生產方式

智能制造的起源與演變

起源：數字化制造→成長：網絡化制造→目標：智能化制造

中國“為何”需要智能制造

智能制造是中國制造業轉型升級、提質增效的必由之路

近年來，中國的經濟發展已由高速增長階段逐步轉入高質量發展階段，政府更加關注于優化經濟結構、轉換增長動力。制造業是供給側結構性改革的主要領域，盡管制造業增加值在全國GDP總量中的比重呈下降態勢，但以制造業為代表的實體經濟才是中國經濟高質量發展的核心支撐力量。2015-2016年，中國制造業增加值的同比增速僅為3.5%和5.9%，原料、土地、人力資源等生產要素成本的不斷上漲使制造業本就不高的利潤率很難提升。提高質量效益、轉變生產方式是中國制造業必須要解決的問題，而發展智能制造正是中國制造由大到強的必由之路。

智能制造系統的構成要素 智能制造系統的基本構成

智能制造系統的整體架構

智能制造要素是構建智能制造系統的基本組成單位

中國制造業企業智能化路徑分析 實現路徑千差萬別，總體思路可以總結

智能化之路——智造要素→智造能力→智能制造系統

制造業企業智能化不存在“放之四海而皆準”的普適路徑。艾瑞認為，制造業企業實現智能化要從自身的核心痛點出發，在合理且有延續性的整體規劃與頂層設計的基礎上，沿著智能制造要素→智能制造能力→智能制造系統的發展方向，分階段且持續性的獲取智能制造要素，建立、完善、擴展企業在研發設計、生產制造、物流倉儲、訂單獲取、產品服務等各個環節的“智造能力”，最終形成完整、高效、科學的智能制造系統。

本部分對制造業企業生產活動中各個環節的六種典型智能制造能力從預期收益、實施難度、成本下降、資金投入、時間跨度五個維度進行分析評價，并以此為基礎提出智能化路徑示例。

數字化設計

縮短研發周期、降低研發成本、對接制造環節

目前CAX類軟件在國內制造業企業中已有一定程度應用基礎，但從發展趨勢及與智能制造系統的契合程度來看，第三代產品設計語言MBD（基于模型的設計）技術將成為數字化設計的主武器，MBD的應用將打通數字化設計與數字化制造，使三維模型成為制造的唯一數據源，讓產品模型在整個生命周期得到充分利用。

智能制造單元

提升設備使用率帶動企業加快生產節奏，增加產出與效益

奇步自動化控制設備有限公司推出的“智造單元”是智能制造單元的成熟范式之一?！爸窃靻卧笔且环N模塊化的小型數字化工廠實踐，整個單元由自動化模塊、信息化模塊和智能化模塊三部分組成，以“最小的數字化工廠”實現企業在多品種小批量乃至單件自動化的生產智能化。

生產全過程數字化

打通數據→整合優化→互聯互通→降本增效

生產全過程數字化是將“人、機、料、法、環”五個層面的數據連接、融合并形成一個完整的閉環系統，通過對生產全過程數據的采集、傳輸、分析、決策，優化資源動態配置，提升產品質量管控。生產全過程數字化需要企業在人員配備、自動化設備、設備連接、環境感知等各方面具備良好的基礎，即前文中提到的智能“神經系統”包含的要素必須齊全。在此基礎上，生產全過程數字化的重點工作是打通各種數據流，包括從生產計劃到生產執行（ERP與MES）的數據流、MES與控制設備和監視設備之間的數據流、現場設備與控制設備之間的數據流。有條件的企業可以自主研發或委托開發生產數字化集成平臺，將不同生產環節的設備、軟件和人員無縫地集成為一個協同工作的系統，實現互聯、互通、互操作。

智能物流倉儲系統

讓一切物理實體流動起來，節省空間、時間與人力資源

智能物流倉儲系統盡管不直接參與產品的生產，但作為整個智能制造系統中的重要子系統，其組成架構也與之類似，分為設備層、操作層、企業層，設備層包括倉儲設備、物流設備、識別設備；操作層由WMS、WCS、TMS等軟件構成；企業層則對接ERP、CRM、SCM等管理軟件的采購、計劃、庫存、發貨等模塊，融入總系統的閉環中。

大規模定制平臺

打造向大規模定制轉型的入口，提升品牌價值與用戶粘性

銷售是所有企業的核心業務之一，智能制造系統中的銷售智能化除了應用CRM等軟件管理銷售業務外，更為重要的是在訂單獲取層面發揮作用。在當前個性化需求日益旺盛的環境下，企業通過建立定制平臺，能夠將用戶提前引入到產品的設計、生產過程中，通過差異化的定制參數、柔性化的生產，使個性化需求得到快速實現，以此提升品牌價值，增加用戶粘性。與之相匹配的，企業應將定制平臺與智能制造系統中的研發設計、計劃排產、制造執行等模塊實現協同與集成，實現從線上用戶定制方案，到線下柔性化生產的全定制過程；在企業后臺建立個性化產品數據庫，應用大數據技術對用戶的個性化需求特征進行挖掘和分析，并反饋到研發設計部門，優化產品及工藝，基于用戶需求新趨勢開展研發活動。

產品遠程運維服務

以智能化服務拓展商業模式，推動價值鏈向后延伸

遠程運維服務可以有效降低設備故障率，提升設備使用率與使用壽命，既能減輕制造商的負擔，又能顯著提升產品價值。遠程運維對于企業產品的智能化程度要求較高，產品必須配備開放的數據接口，具備數據采集、通信模塊；企業還需建立遠程運維服務前端平臺與后端數據中心，采集產品數據并基于大數據分析與計算，向用戶提供增值服務。

落地基石——整體規劃與頂層設計

解決“我是誰，我在哪，我要干什么”三大問題

智能制造系統的整體規劃與頂層設計是制造業企業正式踏上智能化道路的第一步，企業在這一環節要為“我是誰、我在哪、我要干什么”三大問題尋找答案：首先要明確“我是誰”，詳細掃描企業自身的核心競爭力、運營情況、財務狀況、人員配備、組織架構等基礎條件；而后通過智能制造能力成熟度模型等工具進行智能程度自評與診斷，了解企業缺失的智能制造要素、已具備和尚未具備的智能制造能力，精準定位企業目前所處的智能化階段，搞清楚“我在哪”；在回答了前兩個問題的基礎上，以企業發展的核心痛點為切入點，以獲取關鍵“智造能力”為階段性目標，以搭建完整、高效、科學的智能制造系統為發展方向，按照統一架構和統一標準規劃設計智能制造系統總體實施方案及核心要素能力解決方案，確保企業在智能化之路上知道“我要干什么”。

No.1智能化路徑示例

破解“多品種、小批量”困局——智造單元+智能物流倉儲

Alpha公司是一家生產發動機連桿的汽車配件廠商，隨著業務的發展和客戶的增加，Alpha公司的產品線不斷拓展，生產車間由3個增加至10個。生產規模擴大、產品種類增加給Alpha公司帶來了設備利用率不足、交貨期難以保證、物料及在制品積壓嚴重等一系列問題，亟需智能化轉型來應對生產經營中的重重挑戰，保持競爭活力。

No.2智能化路徑示例

以產品差異化突出重圍——數字化設計+大規模定制平臺

No.3智能化路徑示例

抓住產品后市場的廣闊空間——PLM+智能遠程運維服務

Gamma公司是一家主要從事高端農業機械研發制造的大型裝備制造企業，Gamma公司在企業戰略探索過程中，確立了以研發生產智能化產品、為客戶提供智能遠程運維服務作為企業的未來發展方向。

中國智能制造的挑戰與發展趨勢 中國智能制造面臨的挑戰

關鍵裝備、核心零部件受制于人，短期內難以實現國產替代

小微企業難以融入智能化發展浪潮

在全國規模以上工業企業中，84.2%的企業屬于小型企業，規模以下（年主營業務收入2000萬元以下）尚有200余萬家小微企業。廣大小微企業是制造業的根基，其智能化水平很大程度上影響著中國智能制造工程的實施效果。然而從《中國制造2025》戰略提出以來，由于自有資金不足、信息化基礎薄弱、缺乏相關人才等多方面因素的影響，大部分中國制造業小微企業只能羨慕大企業申請智能制造試點示范項目、圍觀大企業開展轟轟烈烈的智能化改造，自己卻難以融入智能制造的發展浪潮。相比于大中型企業，小微企業的智能化之路面臨更大的試錯成本和不可控風險，稍有不慎就會危及生存。

中國智能制造未來的發展趨勢

流程領域有望率先實現智能化

智能制造系統是一個覆蓋設計、物流、倉儲、生產、檢測等生產全過程的極其復雜的巨系統，企業要搭建一個完整的智能制造系統，最困難也是最核心的部分就是生產過程數字化。尤其是對于生產工藝復雜、原材料及原器件種類繁多的離散制造領域，產品往往由多個零部件經過一系列不連續的工序裝配而成，其過程包含很多變化和不確定因素，在一定程度上增加了離散型制造生產組織的難度和配套復雜性，要做到生產全程數字化、可視化、透明化殊為不易。

供應鏈協同倒逼產業鏈上游企業“上馬”智能制造

制造業企業智能化的動力本源是響應市場需求，這點在消費品制造領域尤為明顯，乘用車、家電、3C、服裝、醫藥、食品等直接面向消費者的制造業企業搭建智能制造系統的主要目的即是實現高度柔性生產，快速、準確地實現消費者對產品的個性化、定制化需求。如果我們把視角向上推，對于原材料工業和裝備工業的企業而言，智能化浪潮前沿的消費品制造廠商即是他們的市場所在，要跟上客戶多品種、小批量的生產節奏，就必然要大幅提升自身的產品創新能力、快速交貨能力以及連續補貨能力?？焖僮兓氖袌鲂枨髲南M端沿著產業鏈不斷向上傳導，下游企業生產方式的顛覆與創新迫使上游供應商融入智能化浪潮，智能制造倒逼機制就此形成。在這種倒逼機制的作用下，產業鏈上游企業要主動適應變化，實現柔性生產，基于供應商先期介入思維，通過網絡協同制造確立競爭優勢，否則將面臨被市場淘汰的風險。

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