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智能制造的路徑選擇

  不同語境下的選擇

  德國工業4.0、美國GE公司工業互聯網和中國制造2025提出后,在工業企業產生了前所未有的影響,為企業在新一輪工業革命浪潮中的轉型升級指明了戰略發展方向。各個方向基本重點都是數字化、網絡化和智能化,而其核心則是智能化。然而,雖然看上去具有相同的目標指向,但由于不同的基礎和的環境,在實踐中的實施途徑自然各不相同。

  圖1不同的實施途徑和相同的目標

  在產品日益個性化、多樣化和智能化以及國際市場激烈的競爭環境下,企業急需轉型升級。一些企業面臨著如何生存,一些企業如何在今后發展中占有主導地位,這些都需企業決策層作出適合自己的發展戰略。

  數字化

  基于模型的產品MBD,就是利用計算機軟件對企業資源進行數字建模,進行優化仿真,如數字樣機DMU,就是通過賽博空間充分模擬物理世界,從而以最低的成本設計最佳產品和生產過程。與此同時,企業的生產過程是瞬間千變萬化的。這就意味著,還必須將實時變化的情況反映到數字模型中,以實現虛實結合、虛實同步的最佳生產控制。

  這就是數據的正向和反向的流動。賽博空間和物理實體,中間曾經隱藏的斷層被呈現出來,并且開始出現了交互的映射和流動。

  在紅領C2M定制模式中,其實只是上述數字化過程中的一個階段性成果。然而即使如此,它也展現了巨大的魔力。人群擁擠的車間看上去沒有任何美感和力量,而通過網絡流動的數據,才是紅領得以快速應對個性化定制生產的根本。

  數字化、數字化、數字化,顯然可以被期待著產生巨大的轉型力量。

  約翰惠勒提出一句話itfrombit(萬物來自比特)。

  其中it指代物質,而bit指代信息。簡單來講,傳統工業就是原子的重組,制造業做的事情幾乎就是把每個原子再重組:這從根子上,說明了智能制造的本質。

  今天數據科技和互聯網的時代,來源于數據和信息的重組。未來很大的趨勢是數字化,重組數據和信息,可能比重組原子將獲益更加巨大。

  這很容易讓我們指向如下的結論:

  ☆數據和信息就是智能制造系統中流動著的血液。

  ☆數字化就是將數據轉變成信息,通過網絡化和智能化的決策,創造更加有用的價值。

  ☆數字化制造是智能制造的基矗沒有數字化制造的基礎,智能制造也將是空中樓閣。

  網絡化

  制造執行系統(MES)是企業信息化中的核心,它在企業決策層(如ERP系統)與實際生產層(如生產設備、制造車間或制造島)之間起著承上啟下的重要作用。實際生產層每時每刻產生著變化的數據,通過MES系統實時采集、調度和分析評價,優化控制生產。

  也為企業積累大量有效的第一手原始數據,為進一步的企業信息化和智能化打下堅實的基礎。因此,MES系統是企業實現智能制造的必備條件,這在國家工信部2016年申報智能制造示范項目的先決要素中得到了明確的規定。

  圖2美國智能制造領導力聯盟的數據視圖)

  數據是企業流動著的血液,必須進行處理形成信息,將正確的信息在正確時間里傳輸給正確需要的人,才能發揮重要的作用,有時還起著決定性的作用。實際上,美國國家創新網絡中心-智能制造創新院非常明確地提出,正確的數據、正確的時間和正確的人,是智能制造的基礎之一。而這一切,都離不開網絡化的發展。

  無論是企業內外部的縱向集成、橫向集成和端到端集成,都離不開網絡化。未來企業中,信息的不通暢,也會導致決策的不完整和低效率。

  只有網絡化,才能使智能決策暢通無阻,精確執行。

  因此網絡化也是智能制造的必要途徑。

  智能化與制造態

  人工智能技術的發展,已經能夠模擬人的智能,有些方面甚至超過人的智能。如谷歌的AlphaGo系統4:1戰勝了世界圍棋大師李世石。

  甚至,它還可以自己對自己下棋!

  已經下了10萬多局棋的AlphaGo(一個人一生中是不可能下那么多局棋),積累了大量的對局數據,再不斷修正其算法,提高對局技巧。人工智能在硬件支撐下,靠的是算法和數據,就會產生無限的增長。

  這樣的硬件和設備,在引入企業之后,那么企業未來實施智能制造的前景也是無可限量的。

  有了數據支撐,有了各種算法與業務模型,制造企業的轉型就可以,從制造態轉型到服務型制造。實際上,通過工業大數據為客戶提供智能服務,正是制造企業實現效益增值的重要來源。

  世界500強企業的25%的收入來自與服務收入,其中19%的企業其服務收入已經達到總收入的50%。GE全球銷售收入的70%來自于技術+服務+管理的服務業務。而我國制造企業的服務收入只占總收入的1-2%(圖3)。

  圖3總收入與服務收入統計

  制造企業的升級是從低端到中高端生產升級,更重要的是向智能生產發展。但是,沒有上述數字化和網絡化的基礎,不能一步到位就進入智能制造。所以,工信部提出的智能制造項目還是示范項目,并不是立刻讓大量企業按照這個模板進行的升級。盡管如此,企業在升級過程中,可以在局部考慮智能化的元素,如智能化產品的開發,智能化生產線或車間(單元)的實施。摸索實踐,積累經驗,待技術更成熟和局部成功后,逐步推向整體。

  戰略上,可以進行智能化總體方案的選擇;而在戰術上,則需要局部(分步)實施,也就是從上至下、從下到上的兩條路徑。

  圖4實現智能工廠的三個階段

  實際上值得注意的是,美國智能制造聯盟SMLC在十年前成立的時候,就特別強調如何降低生產成本。

  這樣的智能制造目標,是一個標準的以結果為導向的選擇。

  因此,無論是數字化、網絡化和智能化,都是為了提高企業效益的手段,其目的是提高企業制造和服務能力,增強企業的核心競爭力和核心競爭優勢,從而在激烈的市場競爭中獲得生存或主導地位。

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