活動(dòng)鏈接：2016年控制網(wǎng)專(zhuān)題——探尋制造企業(yè)的智能轉型之路

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據和移動(dòng)應用等新一輪信息技術(shù)的發(fā)展，全球化工業(yè)革命開(kāi)始提上日程，工業(yè)轉型開(kāi)始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。2015年《中國制造2025》戰略的出臺，表明國家開(kāi)始積極行動(dòng)起來(lái)，把握新一輪發(fā)展機遇實(shí)現工業(yè)化轉型。智能工廠(chǎng)作為工業(yè)智能化發(fā)展的重要實(shí)踐模式，已經(jīng)引發(fā)行業(yè)的廣泛關(guān)注，中國工業(yè)企業(yè)也正在積極行動(dòng)起來(lái)。

智能工廠(chǎng)核心架構

當前，信息化最先進(jìn)的美國、制造業(yè)最強的德國、制造業(yè)最大的中國在各自的國家戰略中都提出了工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、《中國制造2025》等戰略，并成為熱門(mén)話(huà)題。德國工業(yè)4.0是立足機械制造、自動(dòng)化工業(yè)、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的優(yōu)勢，基于CPS信息物理系統，在智能工廠(chǎng)與智能生產(chǎn)兩個(gè)方向展開(kāi)研究；而美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是基于美國全球領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)等IT技術(shù)，通過(guò)CPS信息物理系統，最終目的是實(shí)現“再工業(yè)化”；中國《中國制造2025》明確指出了“以信息化與工業(yè)化深度融合為主線(xiàn)”，重點(diǎn)發(fā)展新一代信息技術(shù)、航空航天裝備等十大領(lǐng)域，實(shí)現中國由制造大國向制造強國的轉變。三個(gè)國家的戰略側重點(diǎn)不同，但聚焦點(diǎn)卻是相同的，那就是基于CPS信息物理系統的智能工廠(chǎng)。因此，通過(guò)底層設備的互聯(lián)互通、基于大數據分析的決策支持、可視化展現等技術(shù)手段，實(shí)現智能化的生產(chǎn)過(guò)程的管理與控制，最終建設成智能生產(chǎn)的智能工廠(chǎng)，這就是中國制造企業(yè)實(shí)現智能制造的突破口與落腳點(diǎn)。

在德國的工業(yè)4.0規劃中，智能工廠(chǎng)的核心建構包括三個(gè)層面：

其一，建設信息物理網(wǎng)絡(luò )系統（CPS），CPS是英文CyberPhysical System的縮寫(xiě)，就是指物理設備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調和自治等五大功能，從而實(shí)現虛擬網(wǎng)絡(luò )世界與現實(shí)物理世界的融合，將網(wǎng)絡(luò )空間的高級計算能力有效地運用于現實(shí)世界中，從而在生產(chǎn)制造過(guò)程中，與設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數據將通過(guò)傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統。

其二，實(shí)現三個(gè)集成，工業(yè)4.0中的三項集成包括：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業(yè)4.0將無(wú)處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過(guò)CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現橫向、縱向和端對端的高度集成，集成是實(shí)現工業(yè)4.0的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

其三，大數據分析利用?！肮I(yè)4.0”時(shí)代，制造企業(yè)的數據將會(huì )呈現爆炸式增長(cháng)態(tài)勢。隨著(zhù)信息物理系統（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會(huì )帶來(lái)無(wú)所不在的感知和無(wú)所不在的連接，所有的生產(chǎn)裝備、感知設備、聯(lián)網(wǎng)終端，包括生產(chǎn)者本身都在源源不斷地產(chǎn)生數據，這些數據將會(huì )滲透到企業(yè)運營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。

智能工廠(chǎng)的積極探索

顯然，要實(shí)現理想中的智能工廠(chǎng)不是一蹴而就的事情，尤其對于基礎自動(dòng)化水平參差不齊的中國工業(yè)來(lái)說(shuō)可謂任重而道遠。然而面對席卷而來(lái)的第四次工業(yè)浪潮，一方面緣于《中國制造2025》及相關(guān)鼓勵政策的激勵效應，另一方面緣于為應對全球化的市場(chǎng)競爭，制造企業(yè)為提升自身競爭力而對于轉型升級的內在需求，我們欣喜地看到中國工業(yè)企業(yè)對于智能工廠(chǎng)實(shí)踐的探索已鋪展開(kāi)來(lái)。

2015年初海爾向業(yè)界展示了其率先建成的全球首個(gè)家電行業(yè)智能互聯(lián)工廠(chǎng)——沈陽(yáng)冰箱工廠(chǎng)，通過(guò)打造自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)線(xiàn)，搭建信息化、數字化信息系統，率先形成企業(yè)與用戶(hù)需求數據無(wú)縫對接的智能化制造體系，實(shí)現內外互聯(lián)、信息互聯(lián)、虛實(shí)互聯(lián)三大互聯(lián)，滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化、碎片化需求。該工廠(chǎng)最典型的信息互聯(lián)案例就是U殼智能配送線(xiàn)。該配送線(xiàn)顛覆傳統的工裝車(chē)運輸方式，在行業(yè)內首次實(shí)現了在無(wú)人配送的情況下，點(diǎn)對點(diǎn)精準匹配生產(chǎn)和全自動(dòng)即時(shí)配送。在這里，傳統的100多米長(cháng)的生產(chǎn)線(xiàn)被4條18米長(cháng)的智能化生產(chǎn)線(xiàn)所替代，幾百個(gè)零部件被優(yōu)化成十幾個(gè)主要模塊，這些模塊可根據用戶(hù)不同需求進(jìn)行快速任意組裝。目前沈陽(yáng)工廠(chǎng)可支持9個(gè)平臺500個(gè)型號的柔性大規模定制，人員配置減少57%，單線(xiàn)產(chǎn)能提升了80%，單位面積產(chǎn)出提升了100%，定單交付周期降低了47%，成為全球生產(chǎn)節拍最快的冰箱工廠(chǎng)。

無(wú)獨有偶，中國另一家電巨頭——海信也在智能工廠(chǎng)建設方面引人關(guān)注。在海信的黃島電視工廠(chǎng)里，AGV小車(chē)來(lái)回穿梭于庫房與線(xiàn)體間，機器人、機械手和自動(dòng)化專(zhuān)機高效精準地實(shí)現產(chǎn)品的裝配、檢測、包裝，成品經(jīng)自動(dòng)分揀、碼垛、覆膜后，由AGV自動(dòng)運送到指定的貨位。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品所需物料、部件與整機條碼關(guān)聯(lián)，實(shí)現從產(chǎn)品到原材料（供應商、生產(chǎn)批次）的質(zhì)量信息雙向追溯。通過(guò)自動(dòng)化與信息化的深度融合，借助網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，實(shí)現生產(chǎn)中的物料信息自動(dòng)采集，以BOM為基準調整條碼規范，MES系統自動(dòng)防錯，提高數據準確性與作業(yè)效率；MES與WMS系統交互，根據線(xiàn)體工序節拍，明確原材料備料指令，發(fā)送給AGV控制系統，結合RFID標簽、RF手持，實(shí)現高效、自動(dòng)送料至線(xiàn)體工位的閉環(huán)管理。在智能工廠(chǎng)建設方面，海信已建立以主計劃為中心的IOT（物聯(lián)網(wǎng)），通過(guò)MPS、PLM、SRM、MES、WMS、CRM等信息系統的高度集成，搭建完整的SCM信息系統，實(shí)現全供應鏈的網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同。

作為我國裝備制造業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，三一重工的“智能化”之路也同樣先人一步。2011年，三一在長(cháng)沙投入建設的18號廠(chǎng)房是亞洲最大的智能化制造車(chē)間，這是三一工業(yè)信息化建設的一個(gè)典范。在這里，廠(chǎng)房更像是一個(gè)大型計算系統加上傳統的操作工具、大型生產(chǎn)設備的智慧體，每一次生產(chǎn)過(guò)程、每一次質(zhì)量檢測、每一個(gè)工人勞動(dòng)量都記錄在案。裝配區、高精機加區、結構件區、立庫區等幾大主要功能區域都是智能化、數字化模式的產(chǎn)物。18號廠(chǎng)房創(chuàng )造了一小時(shí)下線(xiàn)一臺泵車(chē)的“三一速度”。而之后建立的臨港產(chǎn)業(yè)園，更是創(chuàng )造了5分鐘下線(xiàn)一臺挖機的速度。目前，數字化工廠(chǎng)技術(shù)已在三一十幾個(gè)業(yè)務(wù)單位得到應用，助推了公司生產(chǎn)模式的變革，三一的數字工廠(chǎng)也因此獲得“智慧工廠(chǎng)”的美譽(yù)。另外值得一提的是，三一通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的信息系統ECC全球企業(yè)控制中心，完成企業(yè)與設備終端的聯(lián)系，率先在業(yè)內開(kāi)啟物聯(lián)網(wǎng)的應用。ECC可以控制設備、就近派工服務(wù)，同時(shí)采集油耗、安全等信息，客戶(hù)關(guān)系管理自動(dòng)化已基本實(shí)現。未來(lái)，三一將更多利用大數據技術(shù)、云計算、虛擬整合、3D打印、機器人等前沿技術(shù)，提升公司智能制造及運營(yíng)能力。三一希望通過(guò)自身的實(shí)踐，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的智能化升級，帶動(dòng)全球智能制造裝備企業(yè)協(xié)同發(fā)展，締造中國首個(gè)“工業(yè)4.0”示范區。

而在流程行業(yè)，2012年開(kāi)始，九江石化開(kāi)始智能工廠(chǎng)試點(diǎn)建設，經(jīng)過(guò)3年努力，他們建成投用集中集成平臺、應急指揮平臺和三維數字化平臺等公共服務(wù)平臺，裝置數字化、網(wǎng)絡(luò )高速化、數據標準化、應用集成化、感知實(shí)時(shí)化的智能工廠(chǎng)框架初步形成。截至目前，智能工廠(chǎng)已有22個(gè)子項目上線(xiàn)或試運行，其中，企業(yè)4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能立體倉庫、全流程一體化優(yōu)化平臺等一系列先進(jìn)技術(shù)，均是煉化企業(yè)中首次使用。在數字化的基礎上，九江石化的生產(chǎn)流程正在從“制造”轉變?yōu)椤爸窃臁保簬资f(wàn)個(gè)數據的處理結果可以清楚掌握生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線(xiàn)上人工干預、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線(xiàn)數據，以及合理編排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進(jìn)度。工業(yè)化與信息化深度融合效果正逐步顯現。九江石化已連續5年被評為集團公司安全生產(chǎn)先進(jìn)單位；主要污染物排放指標邁入行業(yè)領(lǐng)先水平；加工噸原油邊際效益在行業(yè)內排名逐年上升。與此同時(shí)，管理效率大幅提升，在生產(chǎn)裝置大幅增加的情況下，公司員工總數減少12%，班組數量減少13%。

建設智能工廠(chǎng)是當今制造業(yè)積極努力的一個(gè)方向，但智能工廠(chǎng)沒(méi)有統一的概念，也沒(méi)有統一的衡量標準，因此，如何建設適合中國工業(yè)企業(yè)的智能工廠(chǎng)仍是我們需要在實(shí)踐中思索和探討的。本期專(zhuān)題策劃，本刊就邀請了多位專(zhuān)家和企業(yè)從不同角度探討“智能工廠(chǎng)”發(fā)展之路，展現智能工廠(chǎng)優(yōu)秀實(shí)踐案例。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年1月刊