智能制造：工业转型升级的重要方向

连续多天的雾霾天气，让人们再一次体验了穹顶之下的窒息感。今年的冬天，雾霾似乎比以往持续的时间都更长些，能见到蓝天白云的日子也屈指可数。面对环境问题日益严重，却没有好转的迹象，我们该何去何从。污染容易治理难，防治雾霾不是一天两天就能解决，需要人们长期共同的维护。然而，在众多的污染源中，高污染、高能耗、低效率的工厂，就要占很大的比重。

在2010年，中国的工业总产值就已达到全球的20%，一举超过美国，成为全球第一的制造业大国，日本第三，德国第四。在生产制造大国的背后，是以承接世界制造链转移和我国制造业整体水平不断提升的过程中逐渐形成的。资本家通过直接投资和股权安排、国际间的收购和兼并、代工生产等方式，把劳动密集型的生产组装环节转移到我国，而将技术与资本、信息与管理密集的研发、高技术零部件、市场营销等高附加值的活动留在本国完成。因此，我国所承接的这些产业链，大都是低附加值环节，整体呈现着大而不强的特点。

中国的低成本优势正在逐渐消失，土地的价格是美国的9倍；物流的成本是美国的2倍；电力和天然气成本是美国的2倍；税收方面，美国的优惠幅度更大......在经历了2008年的金融危机后，欧美发达国家为了振兴制造业，提出了“再工业化战略”，这种工业化是以互联网+、大数据、云计算、人工智能、机器人、3D打印技术等为代表的制造。中国的制造业正经历着新一轮的全球技术和产业革命冲击。

18世纪末英国掀起了第一次工业革命，在以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志，开创了以机器代替手工劳动的时代，生产力得到了突飞猛进的发展。19世纪中期，随着资本主义的发展，新技术、新发明层出不穷，并被广泛的应用于生产领域，促进了第二次工业革命的兴起，人类进入了电器时代，垄断组织在此时应运而生。进入20世纪中期，以IT技术、工业机器人取代人工为象征，掀起了第三次科技革命的浪潮，美国领跑，走向超级大国时代。随着21世纪的来临，第四次工业革命的初起，又有谁能占领先机呢？

2010年5月，欧盟推出了《信息化战略行动计划》以应对当前欧盟的金融危机。为了巩固制造业竞争优势并确保美国在世界制造强国中的领先地位，2011年6月，美国提出并启动了“先进制造伙伴”计划。2011年4月，德国提出工业4.0计划，以信息物联系统，智能工厂和智能生产两大主题，从产品、设施、管理设想，提高德国工业的竞争力。面对来势汹汹的第四次工业革命，2015年5月，中国版的工业4.0“中国制造2015”横空出世，提出两化融合为主张，以“互联网+”为工具，力争用30年时间，分三步走，建设世界制造强国。

“中国制造2025”围绕创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展、人才为本等关键环节，以及先进制造、高端装备等重点领域，重点促进以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与现代制造业、生产型服务业等的融合创新。因此，“中国制造2025”能够实现生产智能化、能源管理智能化、供应链管理智能化和设备的智能化，其核心是智能制造。通过智能制造可以实现劳动生产率大幅提高，产品创新速度加快，满足个性化需求，减少能耗，提高产品质量和产品附加值，增强企业核心竞争力。

然而，智能制造离不开智慧工厂的建设，智慧工厂才是工业化发展的必然趋势。智慧工厂以信息技术为基础，运用智能技术对生产现场数据（人、机、料、法、环）的采集和传输，为管理和操作人员提供生产计划的制定、执行和跟踪的制成管理系统及生产相关的可视化信息系统。智慧工厂的层次结构由基础的自动化设备层、中部的控制及网络层、生产执行层（MES）和顶部的企业层（ERP、CRM、PDM）构成。

制造执行系统（MES）涉及生产制造过程中的质量和实验室管理、设备维护管理、产品跟踪和清单管理、过程数据采集、资源分配和状态管理、过程性能分析和工序详细调度管理等功能。在实际的生产过程中，MES还能够解决异常事件处理及时化、生产工艺动态优化、生产设备集成及动态监控、生产成本的实时掌控、生产物料的精益管理、车间无纸化作业、生产计划优化排程、生产任务全程跟踪、生产进度实时掌控、生产质量的动态监控。

制造执行系统（MES）实现生产计划执行过程的透明化，系统支持生产制造过程中产品级、零部件级以及工序级三级计划体系的级联追踪与控制，实现生产过程中计划执行过程的透明化管理。

生产任务高级动态排程，系统支持多品种多工序的生产计划快速排程，可以将工厂中的每一台机器和人员的未来日程精确到日、时、秒单位进行安排，并导出可执行的工作指令，实现生产任务可视化的动态管理。

车间生产过程的监控，通过对生产现场物料流转卡执行情况数据采集，支持车间调度员实时掌控每个生产任务的进度，在制品物流以及质量状况等生产过程的数据。

生产流水线工艺优化，通过与生产线控制系统集成，记录工位的实际生产节拍数据，支持管理人员通过对生产设备工位实际节拍与计划节拍的比较分析，达到优化产品工艺过程和提高流水线生产效率的目标。

设备集成及动态监控，系统支持车间加工设备联网和集成运行，通过实时获取设备的相关运行数据，实现设备的远程动态监控，从而降低设备故障以及减少故障的恢复时间，提高设备利用率。

    关键工序的质量控制，系统通过与关键工序质量检测设备集成，动态提取和记录产品相关检测数据，结合SPC分析手段使质量员能区分正常波动和异常波动，消除避免异常波动带来的质量损失。

智能制造是工业转型升级的重要方向，依托大数据和各种生产要素，不断提升制造业的竞争能力。未来的智能制造将实现产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化和服务的智能化。

微缔责任小编：李永亮