時間：2023-06-06 09:02:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工廠智能制造方案，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
(網(wǎng)經(jīng)社訊)
自19世紀工業(yè)革命以來，人類已先后經(jīng)歷了以解決動力和機械化生產(chǎn)的工業(yè)1.0、以優(yōu)化生產(chǎn)線效率和標準化生產(chǎn)的工業(yè)2.0、以及通過自動控制設計實現(xiàn)高度自動化生產(chǎn)的工業(yè)3.0，如今全球先進制造業(yè)已開始邁向結(jié)合資訊物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、服務互聯(lián)網(wǎng)等智能化生產(chǎn)的工業(yè)4.0。
根據(jù)資策會產(chǎn)業(yè)情報研究所的綜合測算，2019年全球智能制造市場將上看2691億美元；而諮詢公司Capgemini則預估，智慧工廠未來5年將為全球制造業(yè)注入5000億到1.5兆美元的附加值。兩岸制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈高度分工融合，面對全球工業(yè)4.0的競爭與龐大市場，以及對岸卯足全力發(fā)展智慧制造的勢頭，臺灣業(yè)者應當緊抓這一輪產(chǎn)業(yè)大變局的新機遇。
按「中國制造2025規(guī)劃進程，大陸將以2025、2035、2045年分3步走，轉(zhuǎn)型為「制造強國，重點將發(fā)展新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人等十大領域，整個智能制造布局將涵蓋智能生產(chǎn)、智能工廠、智能物流與智能服務等各個環(huán)節(jié)。
國際統(tǒng)計機構(gòu)Statista的資料顯示，2017年大陸的工具機消費位列世界第一，占全球總額的32.5﹪，超過排在其后的美國、德國、日本、意大利等國的總和。臺灣機械工業(yè)同業(yè)公會的統(tǒng)計則顯示，同年臺灣工具機零元件出口總額有49.7﹪輸往大陸，而除了美國和日本以外，其他主要出口國家均為一帶一路沿線國家。Deloitte的《2018年中國智能制造報告》指出，大陸已是全世界最大的工業(yè)機器人消費市場，未來5年也會是增長速度最大的市場，未來甚至將超過北美、日本及德國的消費總額。
臺灣在精密機械與關鍵零組件具全球性競爭力，尤其臺中是全球精密機械產(chǎn)業(yè)聚集密度最高的城市，特別是臺灣在具有「機械之母的工具機產(chǎn)業(yè)方面去年出口總額占全球比重第4位，專利申請案排名全球第6位。臺灣精密機械企業(yè)應當結(jié)合自身優(yōu)勢，加速向智慧機械轉(zhuǎn)型升級，同時把握機遇積極融入大陸智能制造的供應鏈，進而向一帶一路等全球市場輸出。
此外，許多臺灣智慧工廠整體解決方案供應商已積累多年經(jīng)驗，并且具有各自專攻行業(yè)的獨到優(yōu)勢，面對大陸和一帶一路沿線國家在智慧工廠建設上的龐大商機，不少有實力的臺企已經(jīng)摩拳擦掌甚至捷足先登，例如新漢已經(jīng)搶下陸資面板和電動車大廠的智慧工廠系統(tǒng)工程，而佳世達也已跨足大陸的智慧工廠市場。
智慧化工廠環(huán)境的完整建設一般需要大額投資，這對于擁有充沛資金的大型集團而言并非難事，但對于眾多中小型企業(yè)來說便是非常大的成本負擔。臺灣產(chǎn)業(yè)生態(tài)正好是以中小企業(yè)占多數(shù)，使得當前臺灣的智慧工廠解決方案供應者也專門為中小企業(yè)打造合適的產(chǎn)品服務，例如能夠為中小型工廠提供智機聯(lián)網(wǎng)的智慧機上盒，輕量級的智慧工廠物聯(lián)網(wǎng)管理云平臺，以及打通各種工業(yè)通信技術的工業(yè)級閘道器，這些解決方案同樣可以服務于大陸和一帶一路的中小型制造企業(yè)。（來源：億歐網(wǎng)）
在信息技術與制造技術深度整合邁向數(shù)字化、智能化制造的進程中，“工業(yè)4.0”已成為引發(fā)商業(yè)模式創(chuàng)新甚至商業(yè)革命，催生新興業(yè)態(tài)的發(fā)酵劑。
“工業(yè)4.0”納入“兩化融合”路線圖
在2011年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上，“工業(yè)4.0”理念被首次提出。它包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。
在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，并由此產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。德國學術界和產(chǎn)業(yè)界認為，“工業(yè)4.0”代表了以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。通過制造新秩序的重新建立，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
可以看出，“工業(yè)4.0”與我國力推的“兩化融合”戰(zhàn)略具有很高的共通性，兩化融合是工業(yè)4.0實現(xiàn)的基礎，中國版的工業(yè)4.0某種程度上即等同于兩化深度融合。專家指出，互聯(lián)網(wǎng)正在推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化，并將取代傳統(tǒng)的機械和人工生產(chǎn)模式。
工業(yè)4.0以生產(chǎn)流程為基礎，融合“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”，實質(zhì)是聚焦信息化與自動化技術的高度集成，聯(lián)動整個制造產(chǎn)業(yè)價值鏈，幫助制造企業(yè)提升運營效益，化解生產(chǎn)成本攀升的壓力，并以工業(yè)智能化推動生產(chǎn)力躍升。
在德國智能工廠典范西門子安貝格工廠，“工業(yè)4.0”產(chǎn)生的運作績效非常顯著。分解生產(chǎn)管理指標會發(fā)現(xiàn)，在交期承諾上，安貝格已實現(xiàn)100%小量客制化訂單以及100%訂單24小時內(nèi)交貨；在不擴廠、不加人的基礎上，安貝格的生產(chǎn)量提高了8倍，良率高達99.9988%，而同時，安貝格的庫存水平接近于0。
將德國提出的“工業(yè)4.0”理念納入中國“兩化融合”路線圖，消除其水土不服的弊端，無疑更符合中國制造業(yè)的發(fā)展模式。
互聯(lián)網(wǎng)重新定義制造產(chǎn)業(yè)
有專家曾指出：“互聯(lián)網(wǎng)進一步向制造環(huán)節(jié)滲透，并徹底改變制造業(yè)。過去的制造只是一個環(huán)節(jié)，但隨著互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)的融合加劇，它的含義已經(jīng)發(fā)生巨大變化，從產(chǎn)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造到營銷、服務，構(gòu)成了閉環(huán)，從而徹底改變了工業(yè)的生產(chǎn)模式?！?/p>
伴隨著“工業(yè)4.0”浪潮而來的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，迫使制造業(yè)必須重新思考經(jīng)營戰(zhàn)略與商業(yè)模式，如制造服務化、定制化。
未來的一切產(chǎn)業(yè)市場脈動都將扭轉(zhuǎn)到以消費者為中心，這意味著就連最為傳統(tǒng)的制造產(chǎn)業(yè)也必須接近顧客才能迅速地響應市場。
如今，在C2B（Customer to Business）和C2M（Customer to Manufactory）模式下，消費者在制造廠商自有的營銷平臺上直接下單的情境已不再只是腦海中的畫面而已。個性化訂制、按需制造、眾包眾設、異地協(xié)同設計、微電商等互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合的創(chuàng)新應用模式不斷涌現(xiàn)，“與用戶交互、讓用戶吐槽、最終由用戶定義”對制造業(yè)的商業(yè)模式是一種徹底的顛覆。
對制造業(yè)而言，能否為客戶量身訂制服務解決方案，逐漸成為企業(yè)能否成功，甚至能否存活的關鍵因素。
正如《風口：把握產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的創(chuàng)業(yè)新機會》一書中所言，通過與產(chǎn)業(yè)上下游族群“合謀”，企業(yè)的生產(chǎn)及研發(fā)方式得以改變；通過物流智能化、去中間環(huán)節(jié)化，企業(yè)的物流及銷售方式得以創(chuàng)新；通過互聯(lián)網(wǎng)金融，企業(yè)的資本獲取方式也變得不同。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，正在改變企業(yè)價值的創(chuàng)造方式。
建構(gòu)“工業(yè)4.0”驅(qū)動變革模型
作為“工業(yè)4.0”的兩大主題之一，智能生產(chǎn)是當前相當一部分已用先進的自動化設備武裝車間的制造企業(yè)非常關注的議題。
自動化并不等同于智能化。應用了自動化設備，建立了無人化工廠，企業(yè)就實現(xiàn)了工業(yè)4.0了嗎？答案當然是否定的。
在互聯(lián)工廠的探索實踐中，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，走向智能互聯(lián)，創(chuàng)造用戶全流程最佳體驗，是必須恪守的核心。
從工業(yè)1.0、2.0、3.0，再到工業(yè)4.0，作為服務本土制造業(yè)時間最久的ERP廠商，30余年來始終關注中國制造產(chǎn)業(yè)的變遷，同時擁有超過5萬家的龐大制造客戶群體。
在企業(yè)信息化領域深耕多年的鼎捷軟件認為，在ERP、APS、MES等軟件系統(tǒng)支撐下，在自動化設備的基礎上實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，將會帶給制造企業(yè)更為智慧的運作，催生更大的生產(chǎn)效益。
據(jù)鼎捷軟件總裁葉子禎介紹，依據(jù)“馬斯洛需求層次理論”和“沙錐模型”原理，將企業(yè)在不同發(fā)展階段的重點策略劃分為不同層次，并對應“工業(yè)4.0”理念中的不同驅(qū)動變革的類型，針對性的提出解決方案。
從最開始階段的追求低成本、高質(zhì)量、高效率，進階到互聯(lián)網(wǎng)時代要求的高速度，再到產(chǎn)業(yè)領先企業(yè)探索創(chuàng)新商業(yè)模式，企業(yè)必須首先準確定位自身所處發(fā)展階段的關鍵策略，再找到與“工業(yè)4.0”的對接點，才能借用對應的解決方案，準確跨入“工業(yè)4.0”的追逐戰(zhàn)中。而這也是鼎捷軟件現(xiàn)在及未來將要協(xié)助制造企業(yè)伙伴實現(xiàn)的目標。
在追求“低成本、高質(zhì)量”的策略指引下，企業(yè)可以通過機器自動化轉(zhuǎn)變?nèi)斯どa(chǎn)實現(xiàn)，這樣的策略定位對應“工業(yè)4.0”的“智能工廠”驅(qū)動類型，可采用設備自動化（FA）的系列解決方案。在實現(xiàn)了設備自動化后，這類企業(yè)就具備了智能化的能力。
定位在“高效率、高速度”策略的企業(yè)，對應“工業(yè)4.0”的“智能生產(chǎn)”驅(qū)動類型，在這個階段，ERP等軟件應用成為核心，它能與智能工廠的自動化設備串接起來，很好地連接制造執(zhí)行系統(tǒng)。
而在最高層次的創(chuàng)新策略階段，對應“工業(yè)4.0”的“智能互聯(lián)”驅(qū)動類型，在這個階段，“隨需而至，隨需而制”是核心訴求點。通過互聯(lián)網(wǎng)的連接，企業(yè)實現(xiàn)縱向、橫向的全面整合，形成從研發(fā)到銷售再到售后服務的完整價值鏈閉環(huán)。同時，隨著轉(zhuǎn)型為大規(guī)模定制化生產(chǎn)，企業(yè)的商業(yè)模式也從B2C轉(zhuǎn)向C2B。
“智能生產(chǎn)是鼎捷最擅長的領域，也是過去30年一直在鉆研的領域。而為了幫助處于不同策略階段的企業(yè)抓住工業(yè)4.0的契機，鼎捷的商業(yè)模式會相應的向上（智能互聯(lián)）和向下（智能工廠）延伸，為企業(yè)提供創(chuàng)新的價值服務?！比~子禎認為，轉(zhuǎn)型喊了那么多年，這一次對企業(yè)而言，真的不一樣。
共創(chuàng)智能制造生態(tài)圈
在面向“智能工廠”的商業(yè)模式拓展上，鼎捷已積極行動，并有所舉措。近期，鼎捷與研華科技的戰(zhàn)略合作塵埃落定，這意味著鼎捷為企業(yè)提供的信息化解決方案將貫穿智能工廠、智能生產(chǎn)及智能互聯(lián)三大驅(qū)動環(huán)節(jié)，未來交付給用戶的將是全周期、一體化的智能制造解決方案。
作為全球智能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的領導廠商，研華科技在中國臺灣上市多年，其分支機構(gòu)分布在全球21個國家、92個主要城市，擁有超過7000名員工，為客戶提供完整的系統(tǒng)集成、硬件、軟件、以客戶為中心的設計服務和全球物流支持等產(chǎn)品與服務。在設備自動化領域，研華科技更擁有覆蓋運動控制、機器視覺、人機界面、工控運算平臺、PAC運算平臺、數(shù)據(jù)采集及電機驅(qū)動等多個種類的豐富產(chǎn)品系列。
此次戰(zhàn)略同盟的達成，鼎捷可借助發(fā)達的物理信息系統(tǒng)（CPS），彌補自身在物聯(lián)網(wǎng)層級解決方案的不足，提供給客戶完整的智能制造生態(tài)圈。而研華科技將會借助鼎捷ERP、ERPII等全系解決方案，彌補其在“工業(yè)4.0”智能制造頂層架構(gòu)中信息化能力上的不足。
在鼎捷與研華這樣的外部智能系統(tǒng)廠商共同構(gòu)建的智能制造生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)線的物料將會被快速的標識為信息產(chǎn)品，并通過CPS系統(tǒng)快速在物聯(lián)網(wǎng)中進行交互，同時將信息提交給MES系統(tǒng)和頂層的ERP、PLM等與生產(chǎn)計劃、物流、能耗和經(jīng)營相關的系統(tǒng)。最后指令通過頂層的智能互聯(lián)網(wǎng)端快速下達，從而實現(xiàn)無人化的敏捷生產(chǎn)，并達到資源利用及生產(chǎn)效能的最大化。
精進管理 實現(xiàn)更智能的生產(chǎn)運作
必須看到，現(xiàn)階段的制造企業(yè)僅僅有自動化的設備是遠遠不夠的，必須為冷冰冰的機器加上更多的手，更多的眼，更發(fā)達的腦，實現(xiàn)“智動化”，才是成為“工業(yè)4.0”時代互聯(lián)工廠的核心。
對此，葉子禎舉了一個案例，一家企業(yè)利用自動化設備的運行，將生產(chǎn)到儲運環(huán)節(jié)所需的時間大大縮短，可以提升總體運營效益的31%。而通過管理自動化，企業(yè)可進一步將從研發(fā)到訂單達交到生產(chǎn)排程到采購備料的制造前置端所需時間再次縮短，還可繼續(xù)提升總體效益的31%，從而使得對價值鏈的整體優(yōu)化效益達62%。
可見，設備自動化與管理智能化的疊加，在提升制造現(xiàn)場作業(yè)效能的同時，將進一步提升企業(yè)內(nèi)外部協(xié)同運營管理效能，為制造企業(yè)帶來更為智慧的運作，催生更大的生產(chǎn)效益。
在“智能生產(chǎn)”這一深耕了30余年的領域，鼎捷將智能生產(chǎn)劃分為生產(chǎn)管理智能化、產(chǎn)品開發(fā)智能化、供應鏈管理智能化、售后服務智能化、財務服務智能化和經(jīng)營管理智能化6大主議題，其下又分解成眾多子議題。針對每個主議題及關聯(lián)的子議題，鼎捷都設計了對應的“4.0成熟模型”，從LV1-LV4，代表了自動化和智能化水準從低到高。
比如，針對生產(chǎn)管理智能化議題，鼎捷從流程自動化和管理智能化兩個維度，設定了LV1準確掌握產(chǎn)出-LV2實時掌握進度-LV3實時監(jiān)控異常-LV4自適應調(diào)控這一成熟模型，鼎捷將協(xié)助企業(yè)在這一模型中定位現(xiàn)狀（處于何層級），并提供如何進階到下一層次的產(chǎn)品與服務，以幫助企業(yè)從全人工的傳統(tǒng)作業(yè)進入全自動的智能化作業(yè)。
轉(zhuǎn)型C2B 邁向場景時代的智能互聯(lián)
在實現(xiàn)了“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”兩大主題后，訴求創(chuàng)新商業(yè)模式的制造企業(yè)將開始構(gòu)建產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的“智能互聯(lián)”情境，從B2C轉(zhuǎn)型C2B，這也成為“工業(yè)4.0”驅(qū)動類型中的頂層架構(gòu)。
廣州一家名為“尚品宅配”的家居企業(yè)，憑借其獨特的C2B+O2O定制模式，在受房地產(chǎn)行業(yè)低迷影響而增長乏力的家具行業(yè)，仍能夠?qū)崿F(xiàn)60%的年復合增長，僅廣州的一家體驗店在2014年就實現(xiàn)了2億元營業(yè)額。
憑借大數(shù)據(jù)的設計體系加上柔性的供應鏈，尚品宅配保證了高周轉(zhuǎn)、低庫存的核心競爭力，這也使得其可以滿足消費者多樣的個性化需求，并高效、快速的完成復雜的家具定制。
可見，以C2B模式為核心的“智能互聯(lián)”離不開“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”的雙重支撐?！岸ㄖ啤焙汀耙?guī)模化”，從來是站在現(xiàn)代消費的兩端，勢不兩立。前者是一個高端消費的代名詞，后者則往往意味著平價、大眾和標準化。但“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”的實現(xiàn)，為兩者間的串聯(lián)提供了可能，“工業(yè)4.0”意味著大規(guī)模定制化時代的真正到來。
為了協(xié)助已走在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型前沿的制造企業(yè)實現(xiàn)“智能互聯(lián)”，鼎捷面對“工業(yè)4. 0”與“互聯(lián)網(wǎng)+”共同構(gòu)成的Prosumer新場景時代，從微企互聯(lián)聚合到全渠道零售，同時整合智能制造，融合成跨界合作生態(tài)系統(tǒng)。
“簡單來說，以消費者為中心，輻射到消費者的朋友圈、家庭、工作，圍繞衣食住行各方面，通過全渠道零售，直接面對生產(chǎn)工廠?！比~子禎總裁介紹道。
這個生態(tài)系統(tǒng)被鼎捷解讀為“企業(yè)互聯(lián)的三環(huán)一線”，其中“一線”代表了從人工生產(chǎn)作業(yè)到智能化生產(chǎn)作業(yè)的管理精進過程，“三環(huán)”則指制造業(yè)的供應鏈環(huán)、流通零售的銷售鏈環(huán)、微企的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)，并向外拓展到協(xié)同設計、協(xié)同服務、協(xié)同供應、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同商業(yè)、協(xié)同物流等幾朵協(xié)同云。
鼎捷將“三環(huán)一線”的生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)在自身的服務云平臺上，在“一線”的層面協(xié)助企業(yè)持續(xù)精進管理，實現(xiàn)智能生產(chǎn)；在“三環(huán)”的層面提供信息服務、運營服務，協(xié)助企業(yè)形成自己的生意運作。這也將全面改變企業(yè)的研發(fā)模式、生產(chǎn)模式、銷售模式、配送模式，協(xié)助企業(yè)構(gòu)成智能互聯(lián)網(wǎng)。
中國的工業(yè)化進程遠遠落后于歐美，追趕需要時間和超乎常人的堅忍。
如果說“工業(yè)4.0”是德國在面對美國的信息產(chǎn)業(yè)和中國的制造成本雙重侵襲下，試圖摸索未來工業(yè)生產(chǎn)的途徑、重建產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的戰(zhàn)略選擇。
那么，融入“兩化融合”精神的“工業(yè)4.0”路線圖，則代表了中國在由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型過程中的頂層設計和路徑選擇。
當前，工業(yè)4.0概念延伸的智能工廠（Smart Factory） 成為了產(chǎn)業(yè)界和經(jīng)濟界的熱門話題。這場機器與機器對話的工業(yè)革命，正在世界各地悄悄興起。智能工廠把制造自動化擴展到柔性化、智能化和高度集成化。通過人與智能機器的合作，去擴大、延伸和部分地取代技術專家在制造過程中的腦力勞動。它智能制造將在第三次工業(yè)革命的基礎上，從自動化向智能化、網(wǎng)絡化和集成化方向發(fā)展。那么到底什么是智能工廠？智能工廠的德國和中國樣本是什么樣子，本文將向讀者系統(tǒng)地展示。
智能工廠的定義和特征
2017年3月，由國務院發(fā)展研究中心主辦、中國發(fā)展研究基金會承辦的中國發(fā)展高層論壇2017年年會上，工信部部長苗圩在會上肯定了我國制造業(yè)不斷創(chuàng)新的成果，并認為在工業(yè)4.0智能工廠時代工業(yè)機器人創(chuàng)新中心的建設將不斷提速。2017年4月7日，由e-works數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)主辦的“2017深圳智能工廠高峰論壇”在深圳召開。深圳市也在準備于今年12月開幕的深圳國際先進制造與智能工廠展，智能工廠的發(fā)展已經(jīng)成為未來趨勢。
當前，智能制造熱度高企，石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機制造等行業(yè)紛紛開始探索建設智能工廠。作為“中國制造2025”的主攻方向，總理一直高度關注智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?？偫碓诮衲甑摹墩ぷ鲌蟾妗分袆倓偺岢?017年要全面深入實施《中國制造2025》?！吨袊圃?025》明確提出要推進制造過程智能化，在重點領域試點建設智能工廠/數(shù)字化車間，這必將加速智能工廠在工業(yè)行業(yè)領域的應用推廣。
工信部印發(fā)的《原材料工業(yè)兩化深度融合推進計劃（2015～2018年）》也提出，要以智能工廠示范為著力點，推動企業(yè)向服務型和智能型轉(zhuǎn)變，提升我國原材料工業(yè)綜合競爭力。
實際上，早在這些戰(zhàn)略和計劃之前，包括數(shù)字化工廠、智能工廠以及智能制造等概念就已經(jīng)出現(xiàn)。只不過，原來的概念都是建立在“數(shù)字化工廠”的基礎之上。數(shù)字化工廠的本質(zhì)就是實現(xiàn)信息的集成，通過對企業(yè)全部流程進行數(shù)據(jù)采集，建立數(shù)據(jù)庫，將物理工廠變成數(shù)字化工廠。
而今提出的智能工廠，是在數(shù)字化工廠的基礎上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術和監(jiān)控技術加強信息管理服務，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預，以及合理計劃排程。同時，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠?？梢钥闯?，智能工廠的本質(zhì)是人機交互，也就是賦予智能工廠自主判斷、自我學習、自行維護能力，能夠采集、分析、判斷、規(guī)劃和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和流程；也可以利用可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程。
當然，概念上的實現(xiàn)需要技術的支撐，沒有硬件的支持，智能工廠也是空中樓閣。
在硬件配備上，智能工廠主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、柔性、低耗能模式生產(chǎn)的工廠。比如智能工廠配備的智能儀表等要具有自我監(jiān)測、自我維護的感知能力，能夠理解環(huán)境信息和自身信息，并進行分析和判斷；智能設備能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通和實時控制，通過設備間的互聯(lián)來提高設備間的協(xié)同作業(yè)的能力，從而使生產(chǎn)模塊間的搭配方式更靈活、更自由；同時還要有系統(tǒng)的軟件來支撐，實現(xiàn)總體數(shù)據(jù)整合，通過進行大數(shù)據(jù)智能分析來建立專家系統(tǒng)，進行智能決策。
除此之外，由于智能工廠主要在3C制造、物流倉儲、食品飲料、機械制造、材料加工、包裝、汽車、醫(yī)藥、消費品等行業(yè)應用較多，所以智能工廠的生產(chǎn)設備需要具備足夠的安全性、可靠性、可用性和可維護性，并符合人機工程理念；生產(chǎn)流程能實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理，生產(chǎn)物料、生產(chǎn)過程、物流、倉儲、銷售、應用數(shù)據(jù)可追溯；此外一般還需要具備生產(chǎn)可視化系統(tǒng)，能快速提供完整、準確、及時、一致的生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)資源、生產(chǎn)物流、操作人員等信息，并支持移動和固定客戶端。智能工程還需要配備完善的產(chǎn)品質(zhì)量管理系統(tǒng)和測試檢驗系統(tǒng)，以讓產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控達到行業(yè)先進水平。
智能工廠的德國樣本：西門子、博世、巴斯夫和奧迪
作為工業(yè)4.0概念的提出者，德國也是第一個實踐智能工廠的國家。
位于德國巴伐利亞州東部城市安貝格的西門子工廠就是基于互聯(lián)網(wǎng)智能工廠的早期案例。西門子工廠主要生產(chǎn)可編程邏輯控制器（PLC）及相關產(chǎn)品，產(chǎn)品種類達1000多種。安貝格工廠可以看做是所有智能工廠的原型工廠。該工廠將工藝的規(guī)劃與工程化、生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃與工程化、仿真優(yōu)化及驗證全部實現(xiàn)數(shù)字化，并且能夠達到實體與數(shù)字信息同步，達到設計、制造、調(diào)試信息一體化的聯(lián)動，其中任何一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)變化，都能在整個環(huán)節(jié)上同步進行變更，強調(diào)的是集成的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。
正是依賴統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和聯(lián)動機制，安貝格工廠僅通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就可以進行聯(lián)絡，大多數(shù)設備都在無人操作狀態(tài)下進行挑選和組裝。安貝格工廠為全球6萬多家客戶提品，達到自接到訂單，最短可達到一天之內(nèi)為用戶提品，生產(chǎn)組織形式真正高效、靈活。這個占地10萬平方米的廠房內(nèi)，員工僅有1000名，最令人驚嘆的是，每100萬件產(chǎn)品中，次品約為15件，可靠性達到99%，追溯性更是達到100%。
位于德國洪堡的博世工廠主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機零部件，作為博世公司旗下智能工廠的代表，博世工廠主要解決的是機器與人之間的協(xié)調(diào)關系，在博世工廠，人始終能在智能生產(chǎn)中找到一席之地，而且人是整個生產(chǎn)體系中最靈活的一部分。尤其是在很多裝配的精細環(huán)節(jié)，機器的出錯率依然很高，所以博世工S也建立了工人同機器人“混搭”而成的生產(chǎn)線，這樣就將人力轉(zhuǎn)移到更加靈巧和復雜的工序中去。
為了便于人機對話，博世工廠生產(chǎn)線所有零件都有一個獨特的射頻識別碼，能同沿途關卡自動“對話”。每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會自動讀出相關信息，反饋到控制中心進行相應處理，從而提高整個生產(chǎn)效率。獨立的射頻碼給博世公司旗下工廠的20多條生產(chǎn)線帶來了低成本高效率的回報。目前博世在全球十家工廠每個月掃描200萬個射頻碼。而這種讓每個零件都能說話的技術，也是智能工廠的重要體現(xiàn)形式。
德國巴斯夫化工集團凱澤斯勞滕工廠也是智能工廠的佼佼者。還是對于射頻碼的利用，傳統(tǒng)化工巨頭巴斯夫則在這方面更進一步。巴斯夫位于凱澤斯勞滕的試點智能工廠所生產(chǎn)的洗發(fā)水和洗手液已經(jīng)完全實現(xiàn)自動化。隨著網(wǎng)上的測試訂單的下達，其生產(chǎn)流水線上的空洗手液瓶貼著的射頻識別標簽會自動地跟生產(chǎn)機器進行通訊，告知后者它需要何種肥皂、香料、瓶蓋顏色和標記。在這樣的流水線上，每一瓶洗手液都有可能跟傳送帶上的下一瓶全然不同。值得注意的是，巴斯夫化工集團的很多理念已經(jīng)引起了歐洲化工界的普遍注意。德國Dechema協(xié)會2016年9月公布的白皮書“化工企業(yè)的數(shù)字化”更是將巴斯夫工廠作為典型案例進行解析，PROCESS雜志于2016年10月在德國維爾茨堡舉辦的“第六屆數(shù)字化工廠”論壇的總結(jié)認為，智能化工工廠是全數(shù)字化控制的、建立在數(shù)字化流程設備基礎之上的綜合化工生產(chǎn)基地。其主導思想是：為復雜的流程工藝設備開發(fā)數(shù)字化的3D模型，從流程設備的規(guī)劃設計、生產(chǎn)制造和安裝調(diào)試開始，在流程設備的整個壽命周期內(nèi)都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工廠建設以來的第一號目標就是，每一臺真實的流程設備都有一個完整的、可供智能化網(wǎng)絡使用的數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)。
奧迪一直都十分重視生產(chǎn)線技術的創(chuàng)新和突破。目前，奧迪在生產(chǎn)的許多方面都已經(jīng)達到了“智能工廠”的要求。例如，通過增強現(xiàn)實工具“世界之窗”（Window to the World）系統(tǒng)，預生產(chǎn)中心的員工能夠?qū)⑻摂M3D零部件投影到汽車上，從而實現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實世界的汽車開發(fā)精確結(jié)合。在奧迪模具部門，先進的3D打印設備能夠生產(chǎn)出復雜的金屬零部件，其智能工具可以通過準確的高壓分配對金屬板材進行沖壓，精確度高達百分之一毫米。在英戈爾斯塔特工廠的裝配車間，機器人與員工在生產(chǎn)線上并肩工作，機器人以適當?shù)乃俣群头先梭w工學的位置向員工傳送零部件。
在奧迪智能工廠中的零件物流運輸全部由無人駕駛系統(tǒng)完成。小型化、輕型化的機器人將取代人工來實現(xiàn)瑣碎零件的安裝固定。奧迪智能工廠發(fā)明的柔性抓取機器人最大特點在于柔性觸手，這種結(jié)構(gòu)類似于變色龍舌頭，抓取零件更加靈活。除了抓取普通零件外，柔性抓取機器人還可以抓取螺母、墊片之類的細微零件。
奧迪的在線雜志《Encounter》還展望了未來汽車生產(chǎn)的遠景：放棄傳統(tǒng)的裝配線，采用獨立智能工作臺（competence islands）生產(chǎn)汽車，所有的部件由3D打印制作，無人機負責材料的運輸，汽車則在生產(chǎn)完成后自動駛離生產(chǎn)線。
可以看到，德國的智能工廠主要依賴數(shù)字化、模擬仿真、模塊化及相對標準化的產(chǎn)品設計，和基于自己產(chǎn)品的物料清單、工藝清單的數(shù)字化、信息化與自動化的高度融合，來實現(xiàn)智能工程的穩(wěn)定運行。
智能工廠的中國樣本：格力、美的、海爾和鴻海
美的已在合肥、武漢、廣州空調(diào)生產(chǎn)中心建設了三座智能工廠。所謂“智能”，指工廠在設備自動化、生產(chǎn)透明化、物流智能化、管理移動化、決策數(shù)據(jù)化進行了升級和改造。主要用于美的家電空調(diào)等產(chǎn)品的制造。工廠內(nèi)建有智能化中控中心，可實現(xiàn)線上線下數(shù)據(jù)共享，通過手機等移動終端實時了解數(shù)據(jù)，接入平臺。
據(jù)悉，美的智能工廠的設計與搭建共耗時兩年時間，前期走訪德國、日本等國調(diào)研，累計投入50億元。廠內(nèi)共布設有1500臺機器人，改用智能工廠后，訂單交付周期縮短50%，效率增長100%。在C2M（Consumer to Manufacturer，反向定制）的制造模式下，客戶從下訂單到收貨，12天完成，還可全程訂單跟蹤。在美的的智能制造產(chǎn)業(yè)布局中，庫卡作為主體，幫助美的集團在機器人本體生產(chǎn)、工業(yè)自動化方案、系統(tǒng)集成、以及智能物流等領域全面布局。
在格力空調(diào)武漢生產(chǎn)線，已實現(xiàn)高度自動化。經(jīng)過格力人不懈的努力，格力在智能制造上取得了矚目的成就，自主研發(fā)的智能產(chǎn)品覆蓋了工業(yè)機器人、智能AGV、數(shù)控機械手、大型自動化線體、數(shù)控機床、智能檢測設備、工業(yè)零部件等10多個領域，上百種規(guī)格產(chǎn)品，超百項專利技術。整個格力電器武漢工廠共安裝了120臺工業(yè)機器人，這些機器人和自動化生產(chǎn)線都是格力自己研發(fā)生產(chǎn)的，具有完全知識產(chǎn)權(quán)。在格力智能總裝工廠里面，AGV智能物流系統(tǒng)自動將需要的物料運達指定地點，然后由機器人接力，將物料提上生產(chǎn)線，自動打上螺釘螺母，之后在計算機控制的生產(chǎn)線上，由機器人自動安裝底盤、插管、頂蓋等各個部件，中間還穿插人工輔助的以機器人操作為主的焊接和制冷劑灌注等工藝流程。最后在末端進行自動化套袋、包裝，一臺空調(diào)就生產(chǎn)出來了。
海爾先后建造了沈陽冰箱、鄭州空調(diào)、佛山滾筒、膠州空調(diào)、青島熱水器、FPA電機、青島模具和中央空調(diào)七大互聯(lián)工廠。在不斷改良、迭代中追求高精度下的高效率。海爾的智能工廠可以實現(xiàn)信息在“人―人”、“人―物”、“物―物”之間自動傳遞的理念，此外柔性生產(chǎn)線、智能互聯(lián)工廠可以滿足為用戶大規(guī)模定制的需求。
海爾打造的智能平臺COSMOPlat是“企業(yè)和智能制造資源最專業(yè)的連接者”，能夠幫助更多的企業(yè)更快、更準確的向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型。作為中國首個、也是最大的自主研發(fā)和創(chuàng)新的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”平臺，COSMOPlat目前有20多套相關軟件均屬海爾自主產(chǎn)權(quán)開發(fā)。它既不等同于美國由“軟”至“硬”的模式，也跟德國以“硬”求“軟”的模式不同，而是海爾在打造互聯(lián)工廠的實踐中，逐步構(gòu)建的一個開放共享的生態(tài)體系。該平臺運轉(zhuǎn)的核心用戶可以全流程參與產(chǎn)品設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流配送、迭代升級等環(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)產(chǎn)品從大規(guī)模制造到大規(guī)模定制的快速轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)在海爾COSMOPlat平臺上聚集了上億的用戶資源，同時還聚合了300萬+的生態(tài)資源，形成了用戶與資源、用戶與企業(yè)、企業(yè)與資源的3個“雙邊市場”。目前海爾的COSMOPlat與通用電氣的Predix、西門子的Mindsphere平臺已經(jīng)成為智能制造的代表平臺，推動中國的制造業(yè)不斷向智能制造領域邁進。
鴻海集團布局的智能工廠已經(jīng)擴及在中國28個廠區(qū)，智能工廠朝向無紙化、無人化和圖像化發(fā)展。目前鴻海正在與英特爾（Intel）合作，推動富士康在武漢智能工廠轉(zhuǎn)型。 鴻海集團積極布局機器人、高階設備、數(shù)控機床、智能生產(chǎn)、智能工廠與系統(tǒng)整合。透過建立平臺，累積龐大的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，逐步具有分析能力，朝向軟硬整合目標前進。鴻海集團在中國持續(xù)布局熄燈工廠，目前集團熄燈工廠數(shù)超過5個，有望增加到10個，包括成都制造平板計算機的塑料成型、噴涂、CNC加工等制程，就采用熄燈工廠模式。 此外，鴻海集團在重慶廠區(qū)的一體成型計算機以及顯示器部分制程，以及鄭州廠區(qū)的CNC工廠，也采用熄燈工廠模式。
中國建造“智能工廠”還需要苦練內(nèi)功
2017年3月，上海市經(jīng)信委印發(fā)了《關于上海創(chuàng)新智能制造應用模式和機制的實施意見》，以加快上海智能制造發(fā)展，實施期限為2017-2020年?！兑庖姟分赋?，培育10家引領性智能制造系統(tǒng)解決方案供應商，建設100家示范性智能工廠，帶動1000家企業(yè)實施智能化轉(zhuǎn)型。此外，唐山曹妃甸區(qū)出臺《打造北京曹妃甸F代產(chǎn)業(yè)加工制造基地工作方案》，提出通過創(chuàng)新協(xié)同制造模式，到2020年，聯(lián)合北京打造5個智能工廠或互聯(lián)工廠，建設50條（個）自動化生產(chǎn)線或數(shù)字化車間。
中國航天科技集團總工程師楊海成先生在主席致辭中說：“此次大會召開之時，恰逢中國制造2025 頒布和互聯(lián)網(wǎng)+ 全面推動，在我國與德國及其他友好國家密切合作之際，我相信，本次大會將會提供豐富的“大餐”，幫助參會嘉賓洞察和了解全球先進企業(yè)的經(jīng)驗和優(yōu)勝之道?！痹跁h期間，來自大中型骨干企業(yè)、行業(yè)研究機構(gòu)和解決方案供應商的多位專家、學者暢談“工業(yè)4.0”和“智能制造”，本刊記者輯錄片斷于此，以饗讀者。
走向智慧工廠時代
中國航天科技集團總工程師楊海成
基于中國制造2025 整體規(guī)劃，中國制造業(yè)將走向何方？現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，使人類進入到了一個基于智慧和網(wǎng)絡的智能機器大生產(chǎn)時代，這是新一輪工業(yè)革命的重要特征。過去，機器替代人的一部分體力，今后，將替代人的一部分智力，這將使人類進入到一個智慧的大生產(chǎn)階段。中國制造從傳統(tǒng)工廠向數(shù)字工廠的邁進，需要大量付出，從數(shù)字工廠邁向智能工廠，則更為艱苦，在國家戰(zhàn)略框架的引領下，中國的制造業(yè)一定能產(chǎn)生翻天覆地的變化，一定能走在全球制造業(yè)的前列。
數(shù)字化工廠是工業(yè)4.0的基礎
同濟大學中德先進制造技術中心執(zhí)行主任沈斌教授
工業(yè)4.0 的核心是“產(chǎn)業(yè)價值鏈相關的活動、能力和速度，實時掌握所有信息，在任何的時間點導出優(yōu)化的價值”，可以概括為“信息”和“速度”。工業(yè)4.0 的基礎，首先是數(shù)字，企業(yè)的所有活動都要數(shù)字化，數(shù)字化工廠是邁向工業(yè)4.0 的第一步，數(shù)字化工廠是工業(yè)4.0 的基礎。
工業(yè)4.0有多遠
新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎
第一，工業(yè)4.0 是否已經(jīng)來臨，還是懸浮在空中？前三次工業(yè)革命的最大區(qū)別在于，以前是生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量的大幅提高和生產(chǎn)成本的降低，基核心點在于規(guī)?；?，而第四次工業(yè)革命更著重于靈活性，即柔性和智能，同時深度考慮資源要素，其核心點是以智能設備為支撐的數(shù)字化、智能化和萬物互聯(lián)。工業(yè)4.0 本質(zhì)上依然是制造模式的變革，制造裝備的變革?，F(xiàn)在信息化的平臺、環(huán)境和設備都已出現(xiàn)并已相對成熟，完全可以支撐起工業(yè)4.0，不過自身需要繼續(xù)向更完善、更精細化的方面發(fā)展。
第二，工業(yè)4.0 不是單獨的工業(yè)4.0 革命，還將帶來更廣泛的社會相關變革，是一種系統(tǒng)化的變革。
從Physical到Cyber，再到Physical
中航工業(yè)信息技術中心首席顧問寧振波研究員
想了解智能制造，必先深入了解CPS，欲深入了解CPS，必須了解Cyber。Cyber 被譯為“信息”，但其實Cyber 的含義與信息(Information) 概念迥異。Cyber 有控制、網(wǎng)絡、協(xié)同、眾創(chuàng)、虛擬的含義，Cyber 實質(zhì)上指的是一種控制機制，而控制的載體才是信息(Information)。所以，現(xiàn)在CPS，只能有一個譯法，那就是：賽博—物理系統(tǒng)，而非信息—物理系統(tǒng)。
在Physical 物理時代，制造業(yè)用的方法是制作出實體后的試錯法，而在Cyber 時代，能通過建模的方法，來確定是否可以投產(chǎn)。Cyber 空間中的Physical，是指從數(shù)字樣機到實物產(chǎn)品。所以未來的制造模式是從Physical 到Cyber，再到Physical。
加強中德交流，共同發(fā)展
德工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務副理事長李萬林博士
除智能生產(chǎn)外，德國業(yè)界把“智能服務”添加到工業(yè)4.0 的范疇中，這就使得整個產(chǎn)業(yè)都實現(xiàn)了數(shù)字化，可以實時地獲取數(shù)據(jù)，憑借數(shù)據(jù)支持在產(chǎn)業(yè)鏈中隨時對解決方案進行優(yōu)化。工業(yè)4.0 可以實現(xiàn)了人—物體—系統(tǒng)的有機結(jié)合，開創(chuàng)大規(guī)模生產(chǎn)下的個性化定制模式。
針對工業(yè)4.0，全球幾大國都提出了相似的方針對策，本質(zhì)區(qū)別不大。中德之間要增加多層次、全方位的交流，這對兩國戰(zhàn)略目標的達成都會大有裨益。
深入研究中國的智能制造戰(zhàn)略
“‘中國制造2025’是一個發(fā)展的、動態(tài)的概念，是一個理解未來信息技術與工業(yè)融合發(fā)展的多棱鏡?！敝袊こ淘涸菏俊⒃痹洪L鄔賀銓對《中國經(jīng)濟信息》記者說。
2015年10月15至16日，來自全球的企業(yè)精英與學界專家匯聚青島，共同探討了互聯(lián)網(wǎng)如何改造工業(yè)，中國制造2025如何實現(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)變革之路何去何從等問題。
第四次工業(yè)革命：將開啟集散制造模式
眾所周知，當前我國經(jīng)濟下行，而工業(yè)經(jīng)濟下行的壓力有加大趨勢。據(jù)工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年1到8月規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值增幅6.3%，其中8月份是6.1%。
“‘十二五’以來同期最低的，虧損企業(yè)的面在擴大，現(xiàn)在全國20%的企業(yè)虧損。”全國政協(xié)常委、經(jīng)濟委員會副主任、工業(yè)和信息化部原部長李毅中預計，尚未公布的9月份數(shù)據(jù)更加不樂觀，可能會更低。
工業(yè)生產(chǎn)者出廠價格指數(shù)（PPI）9月份剛公布，連續(xù)43個月負增長，而且負5.9%，負的越來越多，需求明顯不足，進出口前三個季度下降了7.7%。據(jù)李毅中回憶，這在過去是沒有過的，企業(yè)效率下滑如此迅速，生產(chǎn)經(jīng)營狀況困難，1到8月份規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)主營業(yè)務收入累計只增長1.3%，利潤下降了1.9%。
但在工業(yè)經(jīng)濟整體每況日下時，令人稍感安慰的是新力崛起。所謂新力指的是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和高技術產(chǎn)業(yè)，近幾年迅速發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的活力和動力。
從去年到現(xiàn)在，高科技產(chǎn)業(yè)增加值的增速，始終比工業(yè)增加值的增速高5個百分點，像電動汽車、工業(yè)機器人這些高端產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)量明顯增加，甚至成幾倍的增加。
在工業(yè)企業(yè)利潤總趨勢下滑的情況下，高新技術制造業(yè)利潤增幅是14.6%。投資方面，僅有的18.7%的工業(yè)投資中，僅高技術制造業(yè)投資就占了13.3%。
但李毅中明確指出，在制造業(yè)里，高新技術制造業(yè)增加值占比只有不到12%，這意味著：新興產(chǎn)業(yè)在加快發(fā)展，但它增加的那一塊還補不上傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)減弱掉下來的那一塊，所以新興產(chǎn)業(yè)還要再加快發(fā)展。
“新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟行穩(wěn)致遠的發(fā)動機，既要發(fā)展新產(chǎn)業(yè)，新技術，把它做大做強，也要致力于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重構(gòu)再造，給它增加動力，把它做優(yōu)做強，所以我認為這兩者必須同時發(fā)力，不能偏廢，不能失衡?！崩钜阒姓f。
中國工程院院士、快速制造國家工程研究中心主任盧秉恒將這場新舊更迭的變革稱為“第四次工業(yè)革命”。
“信息時代以機器代替人的智力，再一次回歸到多品種小批量的生產(chǎn)，滿足消費群體的個性化需求，進而形成了一個集散制造的模式。”盧秉恒認為，這是這場以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的變革最明顯的特征。
中國版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃――《中國制造2025》，已經(jīng)由國務院于2015年5月8日正式公布。
在李毅中看來，互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)具體可包含四個方面內(nèi)容：一個是數(shù)字化的智能制造；一個是大規(guī)模的個性化定制；一個是網(wǎng)絡化的協(xié)同制造；第四是社會化的服務性制造。
這四個方面又尤以智能制造為核心?？偠灾ヂ?lián)網(wǎng)+制造業(yè)不但是指制造業(yè)，它會同時釋放和引發(fā)出更多的投資機會、發(fā)展機遇和改革措施，帶動輻射到國民經(jīng)濟和社會進步的多個領域。
個性、透明的互聯(lián)工廠：以海爾智能制造探索為例
智能制造是中國互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)的核心，也是第四次工業(yè)革命的重點。以海爾在智能制造上的探索為例，在海爾集團董事局主席兼CEO張瑞敏的眼中，海爾智能制造是以用戶全流程最佳體驗為核心目的，將工廠完全向用戶“透明”，這也充分展示海爾對智能制造的高度自信。
參觀海爾的智能制造工廠可見，借助安裝在工廠里的攝像頭，把互聯(lián)工廠開放給用戶，用戶可以通過移動設備看到四個海爾整機互聯(lián)工廠的每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)畫面。而接下來用戶需求會連接到互聯(lián)工廠，讓產(chǎn)品從研發(fā)、設計、生產(chǎn)實現(xiàn)全流程對用戶透明、可視。
同時，用戶可通過手機實時掌握互聯(lián)工廠的生產(chǎn)進度。讓用戶從產(chǎn)品購買者變身了“產(chǎn)品設計者與生產(chǎn)監(jiān)督者”，真正做到了定制全流程的透明化和可視化，讓工廠與用戶零距離。
其實早在2000年初，張瑞敏就為海爾的互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型制定了路線和方向。實質(zhì)即為將產(chǎn)品和工廠都變成智能化，也就是說在產(chǎn)品這方面要變成一個智慧生活的整體解決方案，在工廠這方面要轉(zhuǎn)型為互聯(lián)工廠。
“在智慧生活這方面，原來由單一生產(chǎn)硬件產(chǎn)品到提供整個智慧生活的場景解決方案。在互聯(lián)工廠這方面，從大規(guī)模制造向大規(guī)模定制方面轉(zhuǎn)型?！睆埲鹈羧缡亲骷毣?。
為此，海爾針對用戶提出“智慧家庭”概念，并率先推出全球首個U+智慧生活開放平臺，搭建智慧生活七大生態(tài)圈，包括空氣、洗護、用水、美食、安全、健康和娛樂，憑借建立開放生態(tài)圈，吸引全球顛覆引領資源，真正開始了實現(xiàn)從硬件生產(chǎn)到軟件和服務的個性化定制轉(zhuǎn)變的探索。
海爾的智慧烤箱正是這一探索的落地實踐。在傳統(tǒng)的家庭烘焙中，硬件、食譜和食材這三者是割裂的。而海爾的智慧烤箱將把它變成一個和用戶交互的生態(tài)圈。
海爾作出的市場分析表明，現(xiàn)在用戶關注的不再是單純一個烤箱，而是一個烤箱它烘焙的解決方案。
由此海爾希望通過它關注這個解決方案來倒逼產(chǎn)品的不斷迭代，在這個過程當中所有各方，食材供應商，培訓方都進入系統(tǒng)里面實現(xiàn)和用戶交互，最終形成完整的生態(tài)圈幫助用戶實現(xiàn)智慧生活。
“通過無縫化，透明化，可視化，通過和用戶交互，包括眾創(chuàng)定制，下單、生產(chǎn)、交付全流程的可視，這個可視還不是完全的用戶使用過程的結(jié)束，而剛剛是一個開始，通過用戶使用體驗再回頭和用戶實現(xiàn)交互，形成閉環(huán)迭代?！焙柤译姰a(chǎn)業(yè)集團副總裁陳錄城認為，海爾的互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型和傳統(tǒng)制造業(yè)最大的不同在于，當用戶下單，一臺家電賣出去的時候，海爾對用戶的交互服務才剛剛開始。
讓陳錄城最為津津樂道的是沈陽冰箱工廠。這是由海爾構(gòu)建的，全球家電業(yè)第一個互聯(lián)工廠。高精度和高效率提升明顯，而且實現(xiàn)了全流程各個節(jié)點的可視。
在用戶價值方面，傳統(tǒng)的工廠一條線頂多生產(chǎn)20種型號，沈陽冰箱一條線上可以生產(chǎn)500多種型號，柔性較高，訂單交付周期能從傳統(tǒng)的20多天縮短至7天，陳錄城自稱這一時間仍有壓縮空間。目前整個集團在全球的59個工廠初步建成的樣板有7個，其中有5個整機工廠，2個模塊工廠。
智能制造離不開對大數(shù)據(jù)的整合與應用。據(jù)陳錄城介紹，海爾家電把所有用戶的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的數(shù)據(jù)以及供應鏈的數(shù)據(jù)，包括供應商這些所有的數(shù)據(jù)把它互聯(lián)起來，然后進行數(shù)據(jù)模型的建設，探索的方向就是自學習，自優(yōu)化，自控制，自判斷這個方向發(fā)展。
“這個生態(tài)圈是基于用戶零距離前提下搭建起來的，大家可以看外圈就是用戶全流程參與，它是一個并聯(lián)的生態(tài)圈，內(nèi)圈是一個用戶交互圈，從交互、設計、購買、使用、體驗和迭代。”陳錄城演講的PPT上畫了兩個圈，這兩個圈疊加起來我們形成了一個優(yōu)關方增值的生態(tài)系統(tǒng)。
在這個生態(tài)系統(tǒng)里面，海爾的創(chuàng)客、一流的資源，包括設計資源、模塊商，設備商，物流資源和服務資源都加入進去，在這個平臺上創(chuàng)造出共同的用戶價值，然后共同分享這個價值。
陳錄城也承認，海爾探索是不斷試錯的過程，尤其是在用戶的定制和互聯(lián)可視這方面，還要通過整合全球一流的資源，在海爾開放平臺上不斷探索。
張瑞敏總結(jié)近年來海爾集團從轉(zhuǎn)型探索發(fā)展中獲得了一些成功和失敗的經(jīng)驗，認為最重要的探索就是，企業(yè)在轉(zhuǎn)型過程中將黃金圈法則作為了轉(zhuǎn)型思想依據(jù)和思維模式
2012年，張瑞敏啟動了海爾的“網(wǎng)絡化”發(fā)展戰(zhàn)略；2013年，海爾提出“企業(yè)無領導，管理無邊界，供應鏈無尺度”的“三無戰(zhàn)略”；如今，“三化”取代了“三無”，即：企業(yè)平臺化，員工創(chuàng)客化，用戶人性化。
企業(yè)平臺化就是顛覆傳統(tǒng)企業(yè)科層制，用戶的個性化則顛覆了產(chǎn)銷分離制，在滿足用戶的個性化需求的同時，企業(yè)的動力，也就是員工就變成創(chuàng)客，顛覆了雇傭制。到最后企業(yè)只有三種人，平臺主，小微主，創(chuàng)客。
未來變革之勢：推進國際交流合作
在中國制造2025正式前，今年3月，中證公司專門開了一個指數(shù)叫“工業(yè)4.0指數(shù)”，把市場上和4.0這個概念相關的股票集合在一起，這個指數(shù)近段時間漲勢頗猛，跑贏了大盤。有股評分析師說，主要是因為默克爾要來了，有望實現(xiàn)她的再次訪華，市場對于中國和德國之間的工業(yè)4.0合作不乏也產(chǎn)生了些興趣和聯(lián)想。
《中國經(jīng)濟信息》記者梳理發(fā)現(xiàn)，實際上在去年總理訪問德國的時候，就跟德國總理默克爾共同探討了中德在工業(yè)4.0方面的合作。據(jù)鄔賀銓透露，中國的互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)計劃的提出，也受到德國工業(yè)4.0的影響。
據(jù)悉，中國工程院負責在研究咨詢項目中國制造的時候，曾經(jīng)也有中國工程院訪問團到德國西門子公司學習德國工業(yè)4.0，應該說在中國制造2025路線圖制定過程中是參考了德國工業(yè)4.0的。
但鄔賀銓指出，兩國工業(yè)發(fā)展首先是起點不同，德國已經(jīng)完成了工業(yè)化，中國還處在工業(yè)化過程之中，還有不少企業(yè)處于2.0、3.0階段。其次，覆蓋范圍也有所不同，在中國，雖然消費型互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的不錯，但整個商業(yè)體系還不夠完備，未來還有巨大發(fā)展空間，互聯(lián)網(wǎng)+并不限于產(chǎn)業(yè)。中國也將需要繼續(xù)向德國、美國及其他國家學習，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的過程中仍應推進多方合作。
然而，工業(yè)4.0在德國是如何實現(xiàn)的呢？德國國家科學與工程院院士赫爾茨克分享了這一過程，總結(jié)出一些經(jīng)驗。
當2006年德國總理默克爾提出來工業(yè)4.0概念的時候，她召集了一個由科學家組成的委員會來決定這個戰(zhàn)略的可行性。隨后逐漸形成了包括業(yè)界領導者、學者、科研者共同組成的專業(yè)小組去調(diào)查了解它的可行性。
之后這個小組開展了一系列的產(chǎn)業(yè)集群性研究，在這過程當中找到一些可行性的應用，如何不斷地去持續(xù)提高科技的使用，使得能夠在經(jīng)濟當中發(fā)揮更大的作用。包括像能源、天氣、交通運輸、電信、社區(qū)，在這些方面當然里面有很多互聯(lián)網(wǎng)的服務，形成了諸多產(chǎn)業(yè)集群化的應用，并且不斷發(fā)展。
“與此同時，我們也有一些國家級這樣的平臺，在工業(yè)4.0平臺基礎之上還包括一些智能服務方面，它們都是由兩個部長領銜，在研究部部長和經(jīng)濟部部長領銜之下，當然還有工作組，包括一些來自于產(chǎn)業(yè)界，還有產(chǎn)學研整個結(jié)合的群體?！焙諣柎目送ㄟ^具體介紹人員分配，強調(diào)了在實現(xiàn)工業(yè)4.0過程中，德國政府對于組織聯(lián)合業(yè)界與學界發(fā)揮的重要作用。
全球能效管理與自動化領域的專家施耐德電氣為世界100多個國家提供整體解決方案，自1987年進入中國，至今已建立了40個辦事處、26家工廠、8個物流中心、3個主要研發(fā)中心、1所能源大學，致力于為企業(yè)提供安全、可靠、高效的能源。在與眾多大型及國際食品飲料企業(yè)長期合作的過程中，施耐德電氣積累了豐富的經(jīng)驗。CBB 2016中，本刊記者采訪了施耐德電氣（中國）有限公司全球解決方案事業(yè)部食品飲料行業(yè)總監(jiān)何曉柯，他就食品飲料行業(yè)智慧工廠建設與發(fā)展阻礙等方面，分享了施耐德電氣的成功經(jīng)驗與方案。
專注、持續(xù)、創(chuàng)新、務實，
給企業(yè)以安心陪伴
“自古開門七件事，柴米油鹽醬醋茶”，食品安全一直是人們關注的焦點，隨著人們生活水平的不斷提高，對食品的要求也愈發(fā)嚴格。作為全球能效管理與自動化領域的專家，施耐德電氣如何幫助生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)食品安全？又為企業(yè)提供了哪些解決方案？何曉柯總監(jiān)說道：“施耐德電氣同企業(yè)有共同的理念與情懷，通過相互之間的信任感使產(chǎn)品及解決方案做得更好。”
專注、持續(xù)、創(chuàng)新、務實，是施耐德電氣在發(fā)展過程中所注重的4點，將其綜合運用于實際生產(chǎn)中，讓企業(yè)真正受益。針對以上4點，何曉柯做了詳細介紹。
專注：就全球而言，施耐德電氣從事食品飲料行業(yè)已40余載，其合作企業(yè)可大體分為兩類―國際企業(yè)、本土企業(yè)。對國際企業(yè)，施耐德電氣實行“國際產(chǎn)品配合+中國合作”模式；對本土企業(yè)，則是在企業(yè)成長過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，同時分享自身的成功經(jīng)驗，專注地為企業(yè)的技術發(fā)展做努力。
持續(xù)：從2012年11月至今，施耐德電氣對食品飲料行業(yè)的投入在持續(xù)增加，這也是讓企業(yè)信賴的基石。認真做事、踏實研究，只有將技術研究透徹才能對企業(yè)負責，而不是用概念做忽悠。
創(chuàng)新：“Global for China”一直是施耐德電氣的目標，但是現(xiàn)在更多地是希望做中國原創(chuàng)“China for Global”。這一轉(zhuǎn)變主要有兩方面原因：一是當前食品飲料行業(yè)整體發(fā)展快速；二是目前中國正處于大發(fā)展時期，能夠為創(chuàng)新提供更多的土壤和機遇。施耐德電氣希望將中國元素與世界相融合，做完整的自動化產(chǎn)品。
務實：施耐德電氣會將自身的優(yōu)勢原原本本地告知企業(yè)，踏實地做產(chǎn)品與設備。
提升企業(yè)自動化，做中國自己的智慧工廠
企業(yè)規(guī)模不同，其選擇適合生產(chǎn)的系統(tǒng)與解決方案也有所區(qū)別。由于運營水平和生產(chǎn)需求的不同，大型生產(chǎn)企業(yè)需要穩(wěn)定的、標準化的生產(chǎn)系統(tǒng)及解決方案，而中小企業(yè)更適宜使用靈活多變、個性化程度高的設備。針對不同規(guī)模的企業(yè)，特別是中小型企業(yè)，施耐德電氣會從策劃、日常運行、維護、信息規(guī)劃等方面入手，將企業(yè)的已有業(yè)務與具體發(fā)展步驟相結(jié)合，全面提升企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。何曉柯說道：“對施耐德電氣來講，我們擁有眾多個性化手段以應對中國企業(yè)的多元化需求。此外，我們集團的研發(fā)團隊能夠有效保證產(chǎn)品品質(zhì)，在享受企業(yè)服務的同時滿足其生產(chǎn)需求。未來，自動化生產(chǎn)和智慧工廠的增長會十分快速，施耐德電氣愿同國內(nèi)企業(yè)一起發(fā)展。”
智能制造在施耐德電氣有專門的團隊進行規(guī)劃，完成整體的功能架構(gòu)、自動化架構(gòu)、信息化架構(gòu)。對于中國企業(yè)而言，施耐德電氣在已有框架的基礎上針對企業(yè)需求做個性化定制。無論中外，施耐德電氣對于智能制造的理念與核心是相同的。何曉柯表示：“針對中國企業(yè)的智能制造，我們在過去幾年間做了幾十個相關項目，并且有幾十位工程師專門從事相關內(nèi)容。現(xiàn)如今，更多的中國企業(yè)找到施耐德電氣幫助他們做智慧工廠的全局規(guī)劃，加之我們的工匠精神，相信未來將會走得更好?！?/p>
協(xié)同并進，直面挑戰(zhàn)
食品飲料行業(yè)的供應鏈是一個十分嚴謹?shù)捏w系，只要機器開始生產(chǎn)，動輒1小時上萬的生產(chǎn)量。如何調(diào)整生產(chǎn)線、怎樣組織后端采購、如何在運營中提升性價比……這些既是對生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，也是對供應商的挑戰(zhàn)。
當前，伴隨著市場的發(fā)展，原材料、機械、人工等的成本都在不斷上漲，施耐德電氣作為能效管理與自動化領域的專家，希望通過努力幫助企業(yè)進行高效地運營。“我們的經(jīng)驗立足于后臺，讓后臺積極響應前端需求。我們希望能夠幫助中國企業(yè)銷售更多的產(chǎn)品，通過后臺來解決前端生產(chǎn)的原材料等問題，但是就目前的情況看，這中間仍有很大的斷層?！焙螘钥氯缡钦f道。據(jù)何曉柯介紹，針對面臨的各項挑戰(zhàn)，施耐德電氣制定了“一二三四五”理念模型，在幫助企業(yè)改善自身產(chǎn)品的同時也幫助企業(yè)突破生產(chǎn)局限：
①一個清晰明確的戰(zhàn)略目標，這是實施改進措施的依據(jù)。
②兩個基礎，即技術基礎和管理基礎。管理基礎是指精益的管理理念，在施耐德電氣的運營中精益管理理念貫穿始終，而其所有的技術與具體行動都與理念相契合。
③三個數(shù)字化―供應鏈數(shù)字化、工程數(shù)字化、管理數(shù)字化作為智慧工廠體系的鐵三角，更加具體地詮釋施耐德電氣對數(shù)字化工廠的概念。
早在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上，德國率先提出“工業(yè)4.0”的概念，之后美國也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其主要特征都是智能和物聯(lián)，而主旨都在于將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術相結(jié)合，從而提高資源利用率和生產(chǎn)靈活性、增強客戶與商業(yè)伙伴緊密度并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值。
“工業(yè)4.0”是一個宏大的愿景，但又是一個簡單的概念：把大量的有關人、IT系統(tǒng)、自動化原件和機器的信息融入到虛擬網(wǎng)絡——實體物理系統(tǒng)中，并利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務，其本質(zhì)即為“融合”。在制造系統(tǒng)中，工廠現(xiàn)場設備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，并傳到云端進行存儲、分析，形成決策并反過來指導、協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運營。
通過工業(yè)4.0可以建立一種人——技術互動的嶄新模式，即機器適應人的需求。具有多通道用戶界面的智能工業(yè)輔助系統(tǒng)，能將數(shù)字和模擬環(huán)境直接搬到生產(chǎn)車間。而未來工廠也將從局部的機器智能發(fā)展到全廠智能。屆時，嵌入式制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務流程上實現(xiàn)縱向網(wǎng)絡連接，在分散的價值網(wǎng)絡上實現(xiàn)橫向連接，并可進行實時管理——從下訂單開始，直到外運物流。這一理念將零散的信息、通訊、虛擬等技術整合，通過數(shù)據(jù)可視化和共享互聯(lián)，打通企業(yè)的產(chǎn)品設計、研發(fā)、生產(chǎn)與客戶管理、供應鏈和能耗管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)從底層控制級、中層產(chǎn)線級，到上層企業(yè)級的整體優(yōu)化，最終幫助制造業(yè)實現(xiàn)更短的上市時間、更高的生產(chǎn)靈活性和資產(chǎn)利用率、更低的擁有成本和更可控的企業(yè)風險。
工業(yè)4.0的基礎是數(shù)字化、網(wǎng)絡化和集成化。與此相應的是，工業(yè)4.0時代的工業(yè)自動化，將在原有自動化技術和架構(gòu)下，實現(xiàn)集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，讓設備從傳感器到因特網(wǎng)的通訊能夠無縫對接，從而建立一個高度靈活的、個性化和數(shù)字化、融合了產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。在這種模式下，生產(chǎn)自動化技術可通過自我診斷、自我修正和各種功能軟件讓設備更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。因此要求自動化設備的通訊功能和集成能力更強，而自動化軟件則需具備更強大的分析處理及與企業(yè)其他軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享能力。
在自動化層面，統(tǒng)一的控制平臺，順暢的通訊網(wǎng)絡是基礎。而要實現(xiàn)工業(yè)4.0，自動化在四個層面上將進一步拓展：
一、自動化系統(tǒng)內(nèi)部的橫向連接
通過全集成自動化、集成架構(gòu)等統(tǒng)一平臺將控制、驅(qū)動、低壓配電等系統(tǒng)深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴展運動和機器控制提供集成的平臺。這種集成可減少需要儲存的備件數(shù)量，而控制平臺的開放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每臺機器上使用的可視化及信息軟件需實現(xiàn)標準化處理方式。
二、與下層現(xiàn)場傳感和數(shù)據(jù)采集層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向連接
從機器運行和能源使用到變量處理和材料使用，在生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)中，控制器、傳感器及其它設備均會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。來自生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)在幾年之內(nèi)就會在數(shù)量上超過公司產(chǎn)生的業(yè)務數(shù)據(jù)。即便是現(xiàn)在，也有大量的此類數(shù)據(jù)正在通過現(xiàn)場的PLC進行分析。當務之急乃是將所有來自各工廠運行系統(tǒng)不斷劇增的數(shù)據(jù)與來自業(yè)務應用的信息相結(jié)合，從而打造運營智能，尤其是遠程維護解決方案和基于云技術的服務，以應對持續(xù)增加的圍繞數(shù)據(jù)分析的服務需求。如遠程狀態(tài)監(jiān)測可以對個別部件的運動進行分析或?qū)φ麄€驅(qū)動鏈實施在線連續(xù)監(jiān)測。
三、基于開放標準和統(tǒng)一協(xié)議的通訊網(wǎng)絡
若要充分利用智能化網(wǎng)絡技術的優(yōu)勢，需要借助統(tǒng)一網(wǎng)絡基礎設施，來實現(xiàn)工廠內(nèi)所有設備彼此之間的相互通信。未來，網(wǎng)絡交換設備將得到更廣泛的利用。獨立IP的應用可以使產(chǎn)品和設備具備可識別的獨立身份、便于追蹤、定位和監(jiān)測。此外，標準通訊可使更多的數(shù)字設備融入生產(chǎn)線網(wǎng)絡，如攝像機、RFID讀卡器、數(shù)字平板、安全磁卡等，以提高生產(chǎn)管理的精細化。
四、移動技術和虛擬化
目前在平板電腦或智能手機上訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息和工廠員工已能夠?qū)崿F(xiàn)“移動”并隨時隨地訪問應用程序。未來，很多情況下需要使用云技術處理和存儲來自各地的數(shù)據(jù)，又要在各地實時地使用這些數(shù)據(jù)。移動技術讓人變得機動靈活。人們可以隨時隨地與任何相關人事聯(lián)系，可以與全球同事交流分享經(jīng)驗知識、解決業(yè)務問題。不管技術專家身在何處，呼叫中心代表都可以實時向其咨詢問題，而專家本人也可以隨地訪問世界上任意地點的設備服務歷史以及其它裝置的歷史，還能夠核對工廠更新和其它咨詢。例如，很多油井地處分散的偏遠地區(qū)，過去，技術人員需要奔波于各個油井之間將數(shù)據(jù)下載到閃存卡中，而現(xiàn)在則可以直接從云端下載數(shù)據(jù)，通過遠程監(jiān)視設備和過程。他們可以實時生成報告，而不是按天或者按周。
接近年底，智能制造業(yè)迎來了可能是2016年最后的國際性大會――首屆世界智能制造大會。會上工信部了《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，成立了智能制造系統(tǒng)集成解決方案供應商聯(lián)盟等等，重磅新聞不斷。
在本次大會上，國內(nèi)外企業(yè)的參與是一個重要亮點。作為國內(nèi)家電制造業(yè)的“明星”企業(yè)，海爾在本次大會上展出了智能云制造平臺COSMO，這是國內(nèi)首個以用戶為核心的，同時匯聚了制造、物流、服務、營銷為一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。據(jù)了解，這并不是一個處于實驗室階段的平臺，而是已經(jīng)有了海爾膠東互聯(lián)網(wǎng)工廠這樣的實際應用者。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以看作是利用了云計算、大數(shù)據(jù)技術，將原有的工業(yè)系統(tǒng)遷移到云數(shù)據(jù)中心，同時可以實現(xiàn)制造、物流、服務、營銷等系統(tǒng)的全方位管理，將用戶群、生產(chǎn)者、物流供應商、技術提供商等整合到一個平臺之上，從而實現(xiàn)遠程的智能制造。
過去我們的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)基本上都是在車間里運行的，個別子系統(tǒng)由于信息化程度比較高，也會有一些IT系統(tǒng)作支撐，但這沒能改變以生產(chǎn)為主的傳統(tǒng)模式。在這種模式下，傳統(tǒng)企業(yè)的架構(gòu)很難被打通。
隨著云計算、大數(shù)據(jù)等新技術的發(fā)展，新的應用增多，給工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大變化。海爾很早就意識到傳統(tǒng)制造的弊病：成本高、效率低、價格戰(zhàn)越來越激烈。因此海爾在這兩年提出了向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略，包括裁員、扁平化管理、利用互聯(lián)網(wǎng)技術改造現(xiàn)有的生產(chǎn)流程等等。海爾的互聯(lián)工廠已經(jīng)有了十幾個之多，并且還在不斷增加。
為了更進一步將互聯(lián)工廠的經(jīng)驗迅速傳播到各種中小企業(yè)合作伙伴中去，海爾以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的形式，將互聯(lián)工廠的經(jīng)驗分享給上下游的伙伴及用戶社群，他們通過復制海爾的經(jīng)驗，可以將互聯(lián)工廠的理念迅速傳播出去，并能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈中的協(xié)同和一致，實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)迅速成熟。
如今，海爾已經(jīng)不是我們傳統(tǒng)中所認為的那個家電制造企業(yè)――經(jīng)過這次轉(zhuǎn)身，海爾已經(jīng)成為中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個典型代表，贏得了用戶、企業(yè)伙伴和供應商們的信賴。
目前在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域，國外企業(yè)早已經(jīng)開始了布局。GE于2013年推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺Predix，并于2015年向全球制造業(yè)企業(yè)開放Predix平臺。西門子建立跨業(yè)務軟件平臺Sinalytics， 此外IBM和SAP也在開發(fā)自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
據(jù)統(tǒng)計，在電子、航空、機械制造領域，我國的主要工業(yè)軟件產(chǎn)品對外依存度極高，分別為90%、85%及70%。目前在工業(yè)軟件等產(chǎn)品上，比較領先的國內(nèi)企業(yè)仍然是華為等IT廠家，制造企業(yè)還要走過很長的路才能追趕上國外同類企業(yè)。
隨著海爾、徐工等企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，相信技術應該不是問題，但知識產(chǎn)權(quán)、標準化、政策支持方面仍存在較多的問題需要去面對，該是考驗中國企業(yè)的時候了。智能制造是中國完成工業(yè)化道路上的重要一步，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將是智能制造領域企業(yè)爭奪的核心之一，只有早作準備才能奪取先機。
為了讓更多包裝印刷企業(yè)進一步了解智能工廠的理念，7月20日，“感恩相伴成長？共創(chuàng)智臻未來”長榮股份客戶面對面活動來到了美麗的鷺島廈門，與來自全國各地的近百名包裝印刷企業(yè)代表共話“包裝印刷業(yè)工業(yè)4.0”。
會議伊始，長榮股份CEO蔡連成做了精彩的戰(zhàn)略。他表示，包裝印刷業(yè)未來將面臨諸多挑戰(zhàn)，比如質(zhì)量標準越來越高、交貨周期越來越短、人力成本逐漸遞增等，長榮股份將一如既往地幫助客戶應對挑戰(zhàn)，引領行業(yè)走向包裝印后智能化時代。他還強調(diào)，長榮股份利用資本市場實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈整合，目前擁有從印刷到印后6大系列產(chǎn)品超過60個機型，已具備世界智造的能力和條件，躋身世界一流品牌指日可待。
緊接著，廈門吉宏包裝科技股份有限公司（以下簡稱“吉宏股份”）董事長兼總經(jīng)理莊浩介紹了吉宏股份近幾年的高速發(fā)展，同時分享了她對自動化、智能化生產(chǎn)的理解。
莊浩介紹道，出于效率與產(chǎn)能的考慮，吉宏股份自2013年11月起開始全面更換印后設備，1年時間內(nèi)陸續(xù)引進多臺長榮股份的設備，現(xiàn)擁有長榮股份生產(chǎn)的全清廢模切機1臺、自動清廢模切機5臺、糊盒機2臺、檢品機1臺、單工位燙金機1臺、雙工位燙金機1臺。莊浩表示，更換完印后設備以后，雖然吉宏股份模切機的數(shù)量相比以前減少了2臺，但2015年上半年的產(chǎn)量反而上升了48%。
產(chǎn)量的提升主要來源于印后的高效率。據(jù)莊浩介紹，吉宏股份目前主要承接社會包裝印制業(yè)務，大多都是短單，在更換設備之前，每次換版都要耗費1小時時間，而現(xiàn)在只需10分鐘就可以搞定?！爱斍鞍b印刷市場競爭異常激烈，舍得投資印后的企業(yè)很少，而真正賺錢環(huán)節(jié)的恰恰就在印后，因此印后設備的自動化非常重要，要知道很多時候效率也是可以賺錢的。”莊浩解釋道。
隨后，長榮股份華東區(qū)域大區(qū)經(jīng)理黃之翌、檢品機產(chǎn)品經(jīng)理管世忠分別對長榮股份的模切清廢解決方案和檢品解決方案進行了詳細介紹。黃之翌向與會嘉賓重點介紹了全清廢模切機，并對適合進行全清廢生產(chǎn)的產(chǎn)品進行了分析。據(jù)黃之翌介紹，依托于長榮股份強大的研發(fā)實力，全清廢模切機已經(jīng)可以實現(xiàn)不停機取樣，使客戶可以輕松實現(xiàn)從高速生產(chǎn)的設備中迅速取出模切樣張，生產(chǎn)效率再次得到提升。
管世忠則介紹了長榮股份視覺檢測系統(tǒng)目前在市場上的應用情況，以及長榮股份在視覺檢測方面獨有的專利技術。檢品機是產(chǎn)品質(zhì)量最為有效的保證，一款先進、高效的檢品機能為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的快速增長。
接下來，榮彩科技技術總監(jiān)張榮分析了當前包裝印刷企業(yè)面臨的管理現(xiàn)狀和問題，并提出了面向包裝印刷企業(yè)的信息化解決方案――智能制造管理系統(tǒng)，獲得了與會嘉賓的極大關注，大家踴躍互動，將現(xiàn)場氣氛推向。據(jù)了解，榮彩科技智能制造管理系統(tǒng)已在四川金時印務有限公司得到了成功應用，金時印務已初具智能工廠雛形，實現(xiàn)了車間部分設備遠程監(jiān)控以及數(shù)據(jù)采集。
最后，蔡連成與莊浩簽署了設備購買協(xié)議，吉宏股份再次引進長榮股份MK21060STE雙機組模切燙金機，該設備六效合一，可以幫助吉宏股份提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量。
近日，IBM公司在北京舉辦了主題為“天工開物，人機同行”的2017 IBM論壇。去年，IBM正式在中國宣布向“認知商業(yè)”轉(zhuǎn)型。本次論壇上，IBM進一步明確了發(fā)展“商業(yè)人工智能”的戰(zhàn)略，并展示了IBM在全球范圍內(nèi)的突破性進展，大力推動行業(yè)轉(zhuǎn)型。IBM一系列與中國本地企業(yè)在電子、能源、汽車、工業(yè)制造和相關服務產(chǎn)業(yè)、教育、醫(yī)療領域的合作成為大會關注焦點。
IBM大中華區(qū)董事長陳黎明表示：“商業(yè)人工智能的核心是解決關乎企業(yè)經(jīng)營中生存和制勝的關鍵問題。以電子、能源、汽車、工業(yè)產(chǎn)品制造及相關服務產(chǎn)業(yè)為核心的實體經(jīng)濟是保持國家競爭力和經(jīng)濟健康發(fā)展的基礎。技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，不僅將帶動這些行業(yè)的生產(chǎn)率提高和產(chǎn)品性能提升，還能催生新材料、新能源、新生物產(chǎn)品、等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。IBM從未停下技術探索的腳步，引領著人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新技術的發(fā)展，以此強化行業(yè)基礎能力，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助力中國企業(yè)由大變強的歷史跨越?！?/p>
下面請跟隨筆者來看看IBM助力中國企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型和升級的幾個案例吧。
神思電子（以下簡稱神思）是中國領先的智能識別領域軟硬一體化解決方案提供商。神思率先采用IBM Watson Explorer（WEX），基于分析洞察、推理、自然語言理解能力，重點選擇了金融和醫(yī)療這兩個長期服務的行業(yè)，鎖定“智能客服”、“實體服務機器人”和“自助設備智能升級”三大領域，改造服務流程，降低人力成本，提升服務質(zhì)量與效率。
神思副總裁井j表示：“從2016年起，我們就啟動了‘從行業(yè)深耕到行業(yè)貫通、從智能識別到認知行業(yè)解決方案’的戰(zhàn)略升級。神思與IBM一樣，將思考與持續(xù)創(chuàng)新都根植于企業(yè)的基因之中，我們與IBM并肩合作，希望運用IBM Watson認知計算加速公司戰(zhàn)略升級的步伐，打造國內(nèi)領先的智能認知行業(yè)解決方案，加速國內(nèi)商業(yè)人工智能的發(fā)展?！?/p>
默克（Merck）是一家先進的科技公司，專注于醫(yī)藥健康、生命科學和高性能材料三大領域。默克攜手IBM打造全新智能物流與智能工廠，利用IBM Watson IoT技術，對于需要妥善儲存和運輸產(chǎn)品的鋼瓶實現(xiàn)智能化管理。通過鋼瓶傳感器數(shù)據(jù)收集與分析，IBM幫助默克施監(jiān)測和管理廠內(nèi)或運輸途中的鋼瓶的數(shù)量、位置和溫度，確?？掌考皶r回收，同時針對鋼瓶的使用和返回情況，實時洞察并預測未來的庫存情況，以便科學合理地采購來滿足日后的需求。這不僅幫助默克達成了鋼瓶的自動監(jiān)控及全程追蹤，還挺高了所獲結(jié)果的精準度，節(jié)省人力和時間，大大提升工廠運營的整體效率。
默克中國首席信息官朱皓峰表示：“默克一直致力于以技術為驅(qū)動力，為患者和客戶創(chuàng)造價值。IBM作為世界領先企業(yè)，在技術創(chuàng)新和業(yè)務管理上的先進理念都與默克的核心信念不謀而合。因此我們選擇IBM作為重要合作伙伴，推行全球物聯(lián)網(wǎng)部署計劃，并將中國作為試點，加速當?shù)氐碾娮硬牧蠌S智能升級，引領未來默克‘工業(yè)4.0’和智能制造產(chǎn)業(yè)變革?！?/p>
隆基泰和與IBM共同合作，借助Watson平臺，利用物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術，構(gòu)建綜合能源云平臺，為工業(yè)商業(yè)企業(yè)構(gòu)建360度完整的客戶能耗視圖，持續(xù)構(gòu)建高耗能企業(yè)用能預測及能效水平的分析和洞察能力，提升與客戶的交互體驗，增強與客戶粘性，深度挖掘云平臺服務價值，助力隆基泰和實現(xiàn)對傳統(tǒng)能源服務模式的突破，打造智慧能源服務體系。
隆基泰和智慧能源控股有限公司副總裁劉振剛表示：“此次與IBM合作，一是通過創(chuàng)新技術構(gòu)建云平臺，進行云平臺頂層設計，建立數(shù)據(jù)的洞察分析方法，提升隆基泰和自身的數(shù)字化技術能力，二是在應用側(cè)幫助企業(yè)更好地分析和優(yōu)化能源使用，提升能源利用效率，節(jié)約能源成本，充分實現(xiàn)能源云平臺的服務價值，推進綠色可持續(xù)發(fā)展。”
在未來5～8年，商業(yè)人工智能將給產(chǎn)業(yè)帶來新、奇的改變。IBM也將充分利用創(chuàng)新技術，以深刻的行業(yè)洞察和產(chǎn)業(yè)實踐為基礎，以創(chuàng)新為驅(qū)動力，攜手更多的中國企業(yè)加速向數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型的步伐。
在福建省晉江市安海鎮(zhèn)東側(cè)，坐落著一個被分割成田字格狀的工業(yè)園區(qū)。與園區(qū)內(nèi)公司的名氣相比，這里的一切都顯得過于低調(diào)。
其中一家公司在2013年中國民營企業(yè)500強榜單上排名第111位，它就是恒安集團――旗下囊括11大品牌的國內(nèi)最大的生活用紙類生產(chǎn)企業(yè)。恒安集團得以稱霸全國生活用紙市場，與其背后的推手ABB公司關系緊密。
生產(chǎn)車間里，ABB提供的全集成自動化系統(tǒng)正在接受著考驗，它既要確保紙機不間斷地穩(wěn)定運行，還要減少紙機斷紙損失，提高產(chǎn)出率和合格率。負責恒安集團項目的工程師是ABB中國的第三代工程師。
這些工程師早在5年前就開始了與恒安集團的合作。當時，作為生活用紙行業(yè)龍頭，恒安集團選擇了逆勢擴張，同時擴建了3臺紙機，這3臺紙機的傳動及自動化系統(tǒng)都是來自ABB。
同年底，擴產(chǎn)的紙機就成功開機，設計車速達到2000米/分鐘，當天即生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。這主要得益于ABB傳動系統(tǒng)和高效電機，更值得一提的是，機器速度的控制精度達到萬分之一。此后，ABB與恒安集團的合作一直沒有間斷過。
目前，ABB的傳動系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)占恒安集團之前投產(chǎn)的17臺紙機所使用的電氣自動化系統(tǒng)的80%。公司的項目已經(jīng)遍布恒安集團旗下的湖南常德、福建晉江和廈門、山東濰坊等所有工廠。
通過長年合作，ABB對恒安集團的生產(chǎn)設備及備件庫存等情況十分清楚，可以在開展新項目時有效地幫助工廠優(yōu)化備件庫存；對已投入使用的設備性能進行預評估，為后續(xù)開展的緊急服務、預防性維護、年度服務等項目提供重要參考。這使得工廠新項目建設、生產(chǎn)和設備維護成本大大降低。
ABB 過程自動化業(yè)務部北亞區(qū)及中國負責人歐陽瑞表示：“中國是世界第一大造紙國， 而ABB是全球制漿造紙行業(yè)中擁有最完整產(chǎn)品線的自動化、儀器儀表和電氣設備供應商和全方位解決方案供應商。”
借收購轉(zhuǎn)型
實際上，ABB在造紙行業(yè)的自動化技術只是其中一隅，在智能電網(wǎng)與城市、智能制造與生產(chǎn)、智能家居與樓宇領域， ABB同樣正在以其先進技術和行業(yè)經(jīng)驗影響著全球的企業(yè)。
在智能電網(wǎng)領域，ABB智能技術幫助客戶在先進的基礎設施和系統(tǒng)集成基礎上，采用可持續(xù)、可靠、經(jīng)濟的方式管理用電需求。ABB的產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)成為城市重點基礎設施的核心，支持供電、供水、供熱、建筑和基礎設施自動化等所有領域，幫助建設高效節(jié)能的智慧城市。
此外，在工業(yè)生產(chǎn)和制造中，ABB智能技術能夠帶來智能產(chǎn)品和解決方案，幫助客戶應用自動化技術實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。采用高能效電機和變頻器的ABB運動控制解決方案，幫助客戶大大提高能效。在智能家居與樓宇領域，ABB智能技術（如智能調(diào)整供熱、照明以及電氣設備等），幫助客戶大幅減少建筑以及家居的能耗。
當然，ABB能成為全球500強企業(yè)絕不是一蹴而就的。這家有120年歷史的公司是一個從事發(fā)電和輸配電以及機電設備的瑞士百年老店，它通過不斷收購完成了自己的蛻變。
1998年，ABB先后收購了從事過程控制系統(tǒng)的Alfa Laval 公司和同樣是百年老店的Elsag Bailey（貝利）公司，正式進入單純的工業(yè)自動化行業(yè)；在這之前，Bailey剛剛收購了德國從事儀表行業(yè)的百年老店Hartman & Braun（哈特曼-布勞恩，H&B）公司。
之后，ABB又連續(xù)收購了Taylor、Asea、Kent等公司，緊接著又收購了August公司，推出了ABB自己的控制系統(tǒng)。2000年，ABB與美國電子商務軟件開發(fā)商Skyva International公司合作，推出了Industrial IT解決方案。
在ABB又收購了從事電力自動化的Raffin Electric公司之后，它成為國際發(fā)電與輸配電領域當之無愧的歐洲老大。
在做加法的同時，ABB也在做減法。ABB先后將樓宇自動化、計量業(yè)務、石油天然氣和冶金自動化等子公司出售，試圖專注在電力與自動化方面的業(yè)務。值得一提的是，到目前為止，ABB的控制系統(tǒng)解決方案主要是為自己的電力系統(tǒng)配套，單獨以自動化系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)銷售的很少。
布道中國
中國是ABB非?？粗氐氖袌觥BB前任首席執(zhí)行官吳坤就曾表示，他很看好中國市場未來的巨大潛力。
工業(yè)機器人是ABB在中國業(yè)務的一大亮點，這和ABB提前在中國發(fā)展機器人業(yè)務不無關系。 早在1994年，在其他外企還主要從事簡單制造業(yè)的時候，ABB已經(jīng)在上海成立了機器人業(yè)務單元，研究機器人該為哪些制造業(yè)服務。
“到2005年時，我們預見到機器人會有非常好的前景。”機器人業(yè)務單元中國區(qū)負責人顧純元說，“當時整個中國的機器人裝機量大概不到1萬臺。但那時，我們開始在中國建造工廠、產(chǎn)品研發(fā)中心，并把ABB全球機器人業(yè)務總部設在上海?！?/p>
同年，ABB已經(jīng)開始在中國生產(chǎn)機器人。到2009年，ABB所有的噴涂機器人型號都在中國正式生產(chǎn)，同時還引進了其他類型機器人，并投資建成中國首個汽車整車噴涂實驗中心。
隨后的事實證明，ABB將全球機器人業(yè)務總部設在上海的做法非常正確。“在中國生產(chǎn)的最大好處是，可以更好的服務我們的客戶，縮短交貨期。”顧純元說，“有一些客戶可能需要定制化產(chǎn)品，有設計和選型要求，一開始的時候客戶不能確定配置。由于我們在中國，這就為客戶帶來了很大的靈活性。他們可以在最后階段來決定最優(yōu)方案，然后由我們來提品，這是本地化帶來的最大優(yōu)勢?！?/p>
在過去的20年里，ABB不斷加大對中國工業(yè)機器人業(yè)務的重視，向中國用戶提供了大量的機器人單體產(chǎn)品。截至目前，ABB機器人在中國的裝機量超過1萬臺，涵蓋汽車、食品飲料、金屬加工、太陽能、3C消費電子等各領域。
在深圳雷柏科技股份有限公司，70臺ABB機器人代替280名工人完成“兩班倒”枯燥而重復的工作。包括智能樓宇系統(tǒng)在內(nèi)ABB智能家居技術，被首都國際機場T3航站樓、上海湯臣一品高級公寓等許多高端建筑和酒店公寓選為家居控制系統(tǒng)。
關鍵詞：智能技術；無人化數(shù)字棉紡工廠；網(wǎng)絡化；大數(shù)據(jù)
中圖分類號：TS118 文獻標志碼：A
Building Unmanned Digital Cotton Spinning Mill Based on Intelligent Technology
Abstract： Chinese textile industry is in a critical period for industrial upgrading， and this requires textile machinery producers strengthen their R&D on digital， intelligent spinning equipment to help cotton spinning mills use less labor or build unmanned workshop. Nowadays， although domestic cotton spinning industry has the largest production capacity around the world， most domestic cotton spinning machines are not so good in intelligent performance. To meet the requirements of market， it is significant for textile machinery producers to develop cutting-edge textile machinery applying new ideas and technology， and help to build new intelligent unmanned cotton spinning mill.
Key words： intelligent technology； unmanned digital cotton spinning mill； internet-based； big data
1 引言
近幾年，我國紡織行業(yè)的生產(chǎn)成本普遍上漲，大量企業(yè)出現(xiàn)了用工成本大幅度上升和招工難并存的局面，而企業(yè)自身科技創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)品附加值不高，也嚴重了影響紡織企業(yè)的競爭力。
與此同時，全球經(jīng)濟發(fā)展方式正在發(fā)生深刻變革，科技創(chuàng)新孕育新的突破，“智能制造”已成為世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。《經(jīng)濟學人》2012 年4月發(fā)表的“第三次工業(yè)革命：制造業(yè)與創(chuàng)新”專題報道中闡述了目前由技術創(chuàng)新引發(fā)的制造業(yè)的深刻變化，指出數(shù)字化與智能化的制造技術是“第三次工業(yè)革命”的核心技術。
在發(fā)達國家，汽車、電子電器、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，出現(xiàn)了數(shù)字化、智能化工廠。近年來，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等領域內(nèi)各項新技術得到了快速發(fā)展和廣泛應用，這將對紡織行業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、連續(xù)化和集成化、智能化方向轉(zhuǎn)型發(fā)揮強勁的驅(qū)動作用。
目前歐、美等發(fā)達國家和地區(qū)已經(jīng)有紡織工廠實現(xiàn)了從原料到成品的全流程智能化生產(chǎn)，生產(chǎn)狀況和車間環(huán)境實現(xiàn)了集中監(jiān)控和遠程控制，工人勞動強度大幅降低。作為紡織科技的重要載體，數(shù)字化、智能化的紡織工廠將是紡織行業(yè)未來重要的發(fā)展方向，是現(xiàn)代紡織工業(yè)化與信息化深度融合的應用體現(xiàn)。
2 經(jīng)緯紡機新型無人化棉紡工廠
棉紡是紡織行業(yè)最重要的組成部分之一。在國內(nèi)，棉紡機械較早推廣使用數(shù)字化技術，棉紡工廠的自動化水平有了很大的提高，但與國際新技術相比在高速、高產(chǎn)、高質(zhì)、連續(xù)化、智能化及穩(wěn)定性、可靠性等方面還有很大差距。國外先進紡機具備了高度智能化的功能，生產(chǎn)自動化、連續(xù)化程度很高。
作為中國最大的棉紡織成套設備供應商，經(jīng)緯紡織機械股份有限公司（以下簡稱“經(jīng)緯紡機”）擁有30多家分、子公司，產(chǎn)品覆蓋清、鋼、并、粗、細、絡、捻、織、染等工藝流程。經(jīng)緯紡機通過原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和消化吸收再創(chuàng)新，加強產(chǎn)、學、研間的技術合作與交流，利用棉紡裝備開發(fā)平臺協(xié)同分、子公司研發(fā)和應用當代先進的數(shù)字化、智能化技術，致力于打造新型無人化數(shù)字棉紡工廠。圖 1 描述了經(jīng)緯紡機新型無人化數(shù)字棉紡工廠的構(gòu)想。
經(jīng)緯紡機新型無人化數(shù)字棉紡工廠主要由智能化單元設備、車間數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、智能物流與搬運系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)和云計算的智能數(shù)據(jù)處理與分析等系統(tǒng)組成。數(shù)字棉紡工廠提供的棉紡成套工藝方案包括：精梳/緊密紡成套工藝、普梳成套工藝、氣流紡成套工藝。緊密紡流程：清梳聯(lián)合機（含清花設備、異性纖維分檢機、梳棉機）頭并并條機條并卷聯(lián)合機精梳機末并并條機自動落紗粗紗機集體落紗環(huán)錠細紗機細絡聯(lián)型自動絡筒機。轉(zhuǎn)杯紡流程：清梳聯(lián)合機并條機轉(zhuǎn)杯紡紗機。
無人化數(shù)字棉紡工廠能夠把傳統(tǒng)上分為多個工序的棉紡裝備通過自動化、連續(xù)化、數(shù)字化技術集成為一個智能化的整體進行管理，將原來需要大量人工管理的生產(chǎn)流程統(tǒng)一在系統(tǒng)智能管控之下，將原來大量需要人工搬運的原料和半成品實現(xiàn)自動輸送，將原來大量需要一線工人掌握高超技能的操作簡化為裝備的自動化標準操作，各項生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動采集分析、預測。無人化數(shù)字棉紡工廠是現(xiàn)代紡織工業(yè)化、信息化、智能化融合的綜合體現(xiàn)，也是實現(xiàn)智能化紡織的必經(jīng)之路。 2.1 棉紡單機設備由機電一體化走向智能化
智能化紡織機械是在原有機電一體化設備的基礎上，通過數(shù)字化和計算機技術，融合傳感器技術、信息科學、人工智能等新思想、新方法，模擬人類智能，使其具有感知、推理和邏輯分析功能，以實現(xiàn)自適應、自學習、自組織、自主決策能力。比如，紡織過程各種工藝參數(shù)、運行狀態(tài)能夠在線檢測、顯示和自動調(diào)節(jié)；機臺具有自適應的生產(chǎn)控制、智能化加工編程、故障自動診斷、遠程監(jiān)控等功能。智能化紡織機械是新型無人化數(shù)字棉紡工廠的重要組成部分，表 1列出了幾種主要棉紡單機的作用和智能化功能。
綜上所述，棉紡機械單機的智能化主要體現(xiàn)為：（1）在機電一體化的基礎上進一步融合機器視覺、模式識別等技術實現(xiàn)質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，如異纖分檢機、自動絡筒機的斷紗智能檢測裝置和空管自動識別裝置；（2）先進控制技術的應用：并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)、細紗機集體落紗全過程恒張力控制技術、半自動轉(zhuǎn)杯紡紗機張力精確控制系統(tǒng)；（3）先進的驅(qū)動技術，有變頻調(diào)速、交流伺服、步進電機等；（4）聯(lián)網(wǎng)接口、RFID射頻識別、現(xiàn)場總線和人機界面，實現(xiàn)工藝參數(shù)、運行狀態(tài)的在線監(jiān)測、顯示和自動調(diào)節(jié)，使機器運行在最優(yōu)狀態(tài)，具備故障顯示和自動排除、遠程診斷和服務等功能。
2.2 棉紡工序連續(xù)化
隨著紡織工廠自動化水平的提高，單機自動化已經(jīng)無法滿足紡織行業(yè)發(fā)展的需求。通過智能化技術將紡紗工序進行合理的硬連接或軟連接，實現(xiàn)工序連續(xù)化已經(jīng)成為棉紡工廠目前的迫切需求，并為最終實現(xiàn)紡紗全自動化鋪平道路。
2.2.1 聯(lián)合機
聯(lián)合機是將不同工序設備進行有機的自動聯(lián)結(jié)，如：清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡聯(lián)等，使部分紡紗工序連續(xù)化，實現(xiàn)少人或無人管理的從原棉到成品紗的連續(xù)生產(chǎn)。
（1）清梳聯(lián)：將清花工序與梳棉工序組合成一條新的生產(chǎn)線，實現(xiàn)棉纖維的抓取、開松、除雜、混合、梳理自動聯(lián)接，直接生成棉條。該設備精確配合自調(diào)勻整系統(tǒng)，對棉流、棉箱、棉層、棉條進行智能控制；工藝參數(shù)在線調(diào)整、數(shù)據(jù)實時采集、傳遞；設備故障自動診斷和維護。
（2）粗細聯(lián)軌道自動輸送系統(tǒng)：與自動落紗粗紗機配合，使用空中電動軌道小車系統(tǒng)EMS（Electrified Monorail Systems）牽引運紗單元將滿筒粗紗送至滿筒紗庫，待細紗機發(fā)出需求信號后再將滿筒粗紗送至細紗機；將細紗機用完的空管送回空管庫，待粗紗機發(fā)出需求信號后再將空管送至粗紗機，供粗紗機自動落紗使用，實現(xiàn)粗細聯(lián)。
（3）細絡聯(lián)：在細紗機和自動絡筒機之間增加一個軌道聯(lián)接系統(tǒng)，其主要功能是將經(jīng)細紗機自動落紗裝置落下的管紗自動運輸?shù)阶詣咏j筒機進行絡紗，并將空管自動運回到細紗機。經(jīng)緯紡機研發(fā)的新型細絡聯(lián)型自動絡筒機，可以與細紗機直接連接，自動落紗、生頭、插管、換管、空管返回，實現(xiàn)了管紗從細紗機到絡筒機的自動輸送，改善紗線的清潔情況，避免紗線的接觸損傷，減少毛羽增量，生產(chǎn)效率大大提高。
2.2.2 智能化柔性物流倉儲系統(tǒng)
自動導引車AGV（automated guided vehicle）、電動軌道小車系統(tǒng)EMS與機器人技術在一些現(xiàn)代制造企業(yè)，比如汽車制造等領域已廣泛應用，但是在棉紡行業(yè)中尚無應用。AGV、EMS系統(tǒng)配有電磁、磁條、光學、視覺等自動導引裝置，按規(guī)定的導引路線自動行駛，用于多功能運輸，是一個完全自動化、智能化的系統(tǒng)。
AGV、EMS系統(tǒng)具有自動導航、優(yōu)化路線、自動作業(yè)、交通管理、車輛調(diào)度、安全避碰、自動充電、自動診斷、多傳感器控制、網(wǎng)絡交互等功能。數(shù)字棉紡工廠利用AGV、EMS系統(tǒng)與機器人技術，實現(xiàn)智能物流系統(tǒng)的柔性搬運、傳輸、打包等功能，包括條桶智能輸送系統(tǒng)、精梳棉卷智能輸送系統(tǒng)、粗紗空中輸送系統(tǒng)、筒紗智能整理輸送與包裝系統(tǒng)等。
2.3 網(wǎng)絡化、智能化系統(tǒng)實現(xiàn)棉紡工廠管控一體化
2.3.1 棉紡設備網(wǎng)絡監(jiān)控和管理系統(tǒng)
棉紡設備網(wǎng)絡監(jiān)控和管理系統(tǒng)利用傳感器、通信、總線、數(shù)據(jù)庫、物聯(lián)網(wǎng)等技術，把棉紡廠單機設備的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)（如異纖分檢機、電子清紗器等）、設備的用電數(shù)據(jù)、人員、環(huán)境溫濕度、空壓、除塵系統(tǒng)、電力供應、ERP數(shù)據(jù)等相互獨立的信息流集成在一個平臺上，消除生產(chǎn)過程的黑箱運行，實現(xiàn)紡織工廠的敏捷化、透明化、數(shù)字化生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理。
該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集為基礎，實時顯示設備的狀態(tài)，記錄主機設備運行的各種數(shù)據(jù)；可按班組、員工、品種自動統(tǒng)計報表；實時記錄設備的每個狀態(tài)變化，如細紗機的落紗次數(shù)、落紗時間、落紗長度；把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)的管理報警，如速度過高、CV值過高的報警；車間環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，可對溫濕度、空壓、粉塵濃度等環(huán)境狀況進行監(jiān)控，使得電力供應統(tǒng)一調(diào)度，工廠少人或無人值守，為各種設備的運行維護提供有利工具。
該系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡把棉紡工廠的各個單元聯(lián)接起來，消除信息孤島，構(gòu)建全廠信息流，實現(xiàn)生產(chǎn)高效的管理；可對整個工廠的各種資源（如設備、能源、人員等）進行優(yōu)化配置，提高效率，降低能耗；提高棉紡工廠的智能化、信息化、管控一體化水平。
2.3.2 大數(shù)據(jù)、云計算技術、物聯(lián)網(wǎng)技術的融合
隨著信息化的發(fā)展，棉紡工業(yè)將應對大數(shù)據(jù)時代來臨的挑戰(zhàn)。數(shù)字化紡織工廠設備（棉紡設備、輔助設備）眾多，棉紡設備網(wǎng)絡監(jiān)控和管理系統(tǒng)實時采集成千上萬個傳感器的數(shù)據(jù)，并生成各種統(tǒng)計圖表。企業(yè)ERP系統(tǒng)每天都在生成大量數(shù)據(jù)和報表。圖 2 展示了數(shù)字化棉紡工廠信息數(shù)據(jù)處理流程圖。這些數(shù)據(jù)不僅體量巨大，而且種類多樣、實時性強。面對大數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的效率就是企業(yè)的生命，傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫對其難以存儲，單機數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計工具也無法對其處理。
擁有數(shù)千萬臺機器的大規(guī)模并行運行的云計算平臺為這些海量數(shù)據(jù)提供了廉價的存儲空間和超強的計算能力。云存儲不僅為數(shù)字棉紡工廠提供了遠端大容量存儲空間，而且可以對這些數(shù)據(jù)進行管理，如對重要數(shù)據(jù)進行本地與云端的兩級備份。另外，還可通過web方式、PC客戶端、手機客戶端等形式訪問數(shù)據(jù)，對設備狀態(tài)進行監(jiān)控，對生產(chǎn)進行控制和管理等。
大數(shù)據(jù)的核心是要獲得數(shù)據(jù)價值，數(shù)據(jù)需要理解才能轉(zhuǎn)化為有用的信息，最關鍵的部分是數(shù)據(jù)分析。打造智能化的數(shù)字棉紡工廠，就要依靠專家系統(tǒng)與智能軟件對大數(shù)據(jù)進行自動分析、歸納推理，從中挖掘出潛在的模式，調(diào)節(jié)紡織機械設備達到最優(yōu)的狀態(tài)，進而更好地控制生產(chǎn)，同時將有用的信息反饋給管理者幫助其正確決策、執(zhí)行，減少風險。隨著網(wǎng)絡化、數(shù)字化技術的發(fā)展，基于機器學習、統(tǒng)計學、數(shù)據(jù)庫、可視化等技術的數(shù)據(jù)挖掘方法有了很大的進步。利用數(shù)據(jù)挖掘技術對采集的數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計、對比分析、關聯(lián)分析、聚類分析、異常分析、預測分析等，能夠及時發(fā)現(xiàn)設備的問題，并對生產(chǎn)異常狀況進行報警、預測、判斷和敏捷響應。
大數(shù)據(jù)和云計算技術相輔相成，與棉紡設備網(wǎng)絡監(jiān)控和管理系統(tǒng)、企業(yè)ERP等系統(tǒng)的融合，將會對棉紡企業(yè)帶來革命性的影響，改變企業(yè)傳統(tǒng)的管理和運營模式，成為企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)及決策中心，能有效降低管理成本，提高生產(chǎn)、商務和服務的智能化水平。
3 結(jié)論與展望
新型無人化數(shù)字棉紡工廠實現(xiàn)了從原料到筒紗的自動化生產(chǎn)流程；從工廠環(huán)境輔助設備的監(jiān)控到設備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的采集；從設備單元的自動化、智能化到工廠生產(chǎn)的連續(xù)化、網(wǎng)絡化、智能化，并最終實現(xiàn)少人化、無人化管理。智能棉紡設備具有高速、高產(chǎn)、高效的性能，能極大提高成紗品質(zhì)和產(chǎn)品附加值。聯(lián)合機和基于AGV、EMS、機器人系統(tǒng)的物流倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)了棉紡工序之間的剛/柔性聯(lián)接，保證了全流程運行的穩(wěn)定性、可靠性、連續(xù)性，極大地提高了生產(chǎn)效率。大數(shù)據(jù)和云計算技術將助力棉紡設備網(wǎng)絡監(jiān)控和管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，提高棉紡工廠的信息化水平。因此，利用智能化技術，融合新思想、新技術，打造新型無人化數(shù)字棉紡工廠將成為當前和今后一段時期內(nèi)紡織裝備企業(yè)的主要任務之一。
建設新型無人化數(shù)字棉紡工廠，將對加快棉紡企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高生產(chǎn)效率、技術水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源、資源消耗，節(jié)約用工成本，實現(xiàn)紡紗生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化，提高企業(yè)競爭力，在應對國際挑戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。因此，智能化數(shù)字棉紡工廠將會給紡織行業(yè)、紡機制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有良好的發(fā)展前景。
參考文獻
[1] 路甬祥. 走向綠色和智能制造——中國制造發(fā)展之路[J]. 國內(nèi)外機電一體化技術，2010（3）：37-38.
[2] A third industrial revolution：manufacturing and innovation[EB/ OL]. The Economist，Apr. 2012. http：/// node/21552901.
[3] 周濟. 制造業(yè)數(shù)字化智能化[J]. 中國機械工程，2012，23（20）：2395-2400.
[4] 張國軍，黃剛. 數(shù)字化工廠技術的應用現(xiàn)狀與趨勢[J]. 航空制造技術，2013（8）：34-37.
[5] 韓丹，范文慧，邵貝恩. 棉紡裝備協(xié)同制造平臺技術研究[J]. 計算機集成制造系統(tǒng)，2008，14（7）：1337-1341.
[6] 孫文立. 加強科技戰(zhàn)略化管理，增強裝備制造集團型企業(yè)技術創(chuàng)新能力[J]. 紡織機械，2011（5）：4-9.
[7] 范祥，盧道華，王佳. 機器視覺在工業(yè)領域中的研究應用[J]. 現(xiàn)代制造工程，2007，（6）：129-133.
[8] 趙斌，張紅雨. RFID技術的應用及發(fā)展[J]. 電子設計工程，2010，18（10）：123-126.
[9] 張辰貝西，黃志球. 自動導航車（AGV）發(fā)展綜述[J]. 中國制造業(yè)信息化，2010，39（1）：53-59.
[10] 李坡，吳彤，匡興華. 物聯(lián)網(wǎng)技術及其應用[J]. 國防科技，2011（1）：18-22.
[11] 劉煒，夏翠娟，張春景. 大數(shù)據(jù)與關聯(lián)數(shù)據(jù)：正在到來的數(shù)據(jù)技術革命[J]. 現(xiàn)代圖書情報技術，2013（4）：2-9.
[12] 張亞明，劉海鷗. 云計算研究綜述——基于技術與商業(yè)價值雙重視角[J]. 中國科技論壇，2010（8）：126-133.
[13] Tom M Mitchell：Machine learning[M]. Boston，MA：McGraw-Hill，1997.
[14] Z H Zhou. Ensemble Methods：Foundations and Algorithms[M]. Boca Raton，F(xiàn)L：Chapman & Hall/CRC，2012.
