什么是智能制造？第四次工業(yè)革命就是工業(yè)自動(dòng)化嗎？

智能制造技術(shù)已成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，得到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的大力推廣和應(yīng)用。發(fā)展智能制造既符合制造業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是重塑各國(guó)制造業(yè)新優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。各國(guó)發(fā)展智能制造的趨勢(shì)主要為:

·數(shù)字化制造技術(shù)得到應(yīng)用:數(shù)字化制造技術(shù)有可能改變未來產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、銷售和交付方式，使大規(guī)模定制和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)成為可能，使制造業(yè)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、按不同需要進(jìn)行生產(chǎn)，并徹底改變自“福特時(shí)代”以來的傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài)。

·智能制造技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用貫穿制造業(yè)全過程:智能制造技術(shù)的加速融合使得制造業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、管理和服務(wù)等環(huán)節(jié)逐漸智能化，產(chǎn)生新—輪的制造業(yè)革命。

·世界范圍內(nèi)智能制造國(guó)家戰(zhàn)略的空前高漲:主要體現(xiàn)在世界主要工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家提早布局，并且將智能制造作為重振制造業(yè)戰(zhàn)略的重要抓手。

智能制造的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)工業(yè)4.0不是無人工廠，人是工業(yè)4.0的核心智能工廠不是無人工廠。德國(guó)、美國(guó)、日本都是傳統(tǒng)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，然而德國(guó)企業(yè)的實(shí)踐證明，工業(yè)3.0并不需要達(dá)到100%的自動(dòng)化，未來工廠里人依然將發(fā)揮重要的控制和決策作用。人與機(jī)器和諧相處，人有豐富的經(jīng)驗(yàn)和更高的靈活性，機(jī)器則在某些方面具有較好的一致性，人與機(jī)器各有所長(zhǎng)，要充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。因此，建議中國(guó)企業(yè)將自動(dòng)化程度提高到70%~80%作為工業(yè)3.0的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，但邁進(jìn)思路要以智能制造業(yè)的理念為指導(dǎo)。

(2)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，首先要進(jìn)行生產(chǎn)組織和工作流程的梳理

精益生產(chǎn)是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)行方式和市場(chǎng)供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求的不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西被精簡(jiǎn)，達(dá)到包括市場(chǎng)供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面好結(jié)果的一種生產(chǎn)管理方式。與傳統(tǒng)的大生產(chǎn)方式不

同，其特色是“多品種”“小批量”。

首先不同的企業(yè)在行業(yè)特點(diǎn)上不盡相同，就拿流程行業(yè)和離散行業(yè)來說，對(duì)于流程行業(yè)，比如化工、醫(yī)藥、金屬等，一般偏好設(shè)備管理，如TPM (Total ProductiveMaintenance)，因?yàn)樵诹鞒绦托袠I(yè)中需要運(yùn)用一系列的特定設(shè)備，這些設(shè)備的運(yùn)行狀況極大地影響著產(chǎn)品的質(zhì)量;而離散行業(yè)，比如機(jī)械，電子等，LAYOUT、生產(chǎn)線的排布，以及工序都是影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量的重要因素，因此離散行業(yè)注重標(biāo)準(zhǔn)化、JIT (Just ln Time) .看板以及零庫存。

(3)人、機(jī)器、工件(產(chǎn)品)互聯(lián)互通

傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，車間內(nèi)的信息交流只能發(fā)生在工人與設(shè)備以及工人與工人之間，工人只能與本工位機(jī)器或其上下道工位的工人進(jìn)行信息交互。而在工業(yè)4.0模式下，機(jī)器間可以直接通信，進(jìn)行信息交互，人與機(jī)器間的通信結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，大大提高了信息交互的效率，為個(gè)性化生產(chǎn)提供了可能。

(4)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

利用各種檢查和測(cè)試方法判斷系統(tǒng)和設(shè)備是否存在故障的過程是故障檢測(cè)，而進(jìn)一步確定故障所在大致部位的過程是故障定位。故障檢測(cè)和故障定位同屬網(wǎng)絡(luò)生存性范疇。要求把故障定位到實(shí)施修理時(shí)可更換的產(chǎn)品層次(可更換單位)的過程稱為故障隔離。故障診斷就是指故障檢測(cè)和故障隔離的過程。

對(duì)采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)運(yùn)用大數(shù)據(jù)的分析方法進(jìn)行分析，結(jié)合故障以及壽命預(yù)測(cè)算法，對(duì)設(shè)備的壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。同時(shí)可以通過對(duì)設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為任務(wù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度提供依據(jù)。

(5)車間布局——消滅固定生產(chǎn)線

由原先的嚴(yán)格按照生產(chǎn)節(jié)拍的生產(chǎn)線生產(chǎn)模式改為具有高度靈活性和自主性的矩陣或網(wǎng)狀的生產(chǎn)系統(tǒng)，從而達(dá)到消滅固定生產(chǎn)線的目的。

(6)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品的前提是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和數(shù)字化

標(biāo)準(zhǔn)化是指在一定的范圍內(nèi)獲得佳秩序，對(duì)實(shí)際的或潛在的問題制定共同且可重復(fù)使用的規(guī)則，包括制定、發(fā)布及實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的過程。標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義是改進(jìn)產(chǎn)品、過程和服務(wù)的適用性，防止貿(mào)易壁壘產(chǎn)生，促進(jìn)技術(shù)合作。

模塊化是指解決一個(gè)復(fù)雜問題時(shí)自頂向下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程，有多種屬性，分別反映其內(nèi)部特性。

數(shù)字化是指將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再基于這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，并把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理。

(7) 用戶體驗(yàn)

在傳統(tǒng)模式下，用戶體驗(yàn)是在產(chǎn)品交付到用戶手中之后開始的，而在工業(yè)4.0模式下，用戶可以在設(shè)計(jì)，甚至生產(chǎn)環(huán)節(jié)就參與產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，用戶可以通過終端實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)情況，大大延伸了產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)區(qū)域，為多樣化、全方位的用戶體驗(yàn)帶來可能。

8）敏捷制造由對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)用戶個(gè)性化需求的快速響應(yīng)在傳統(tǒng)模式下，敏捷制造需要分析市場(chǎng)并結(jié)合市場(chǎng)分析結(jié)果對(duì)生產(chǎn)決策做出支撐，因?yàn)閭鹘y(tǒng)模式下產(chǎn)品的生產(chǎn)是批量的，需要根據(jù)市場(chǎng)大部分用戶的需求而定;而在工業(yè)4.0模式下，由于個(gè)性化生產(chǎn)的出現(xiàn)，使得企業(yè)可以直接獲得每個(gè)個(gè)體的需求，因此敏捷制造要能及時(shí)響應(yīng)個(gè)體客戶的要求。

9）信息物理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)

信息物理系統(tǒng)包括了智能機(jī)器、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)以及生產(chǎn)設(shè)備的電子化，并基于通信技術(shù)將其融合到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋內(nèi)部物流、生產(chǎn)、市場(chǎng)銷售、外部物流以及延伸服務(wù)，并使得它們相互之間可以進(jìn)行獨(dú)立的信息交換、進(jìn)程控制、觸發(fā)行動(dòng)等，以此達(dá)到全部生產(chǎn)過程的智能化，從而將資源、信息、物體以及人緊密地聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能環(huán)境。這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。

(10)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)化+信息化”智能化，智能工廠是革新

縱向集成的全稱為“縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)”，其實(shí)質(zhì)是“將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起(例如，執(zhí)行器與傳感器、控制、生產(chǎn)管理、制造和執(zhí)行及企業(yè)計(jì)劃等不同層面的連接)”，通過將企業(yè)內(nèi)不同的IT系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)施(以數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備為主)進(jìn)行全面的集成，建立一個(gè)高度集成化的系統(tǒng),為將來智能工廠中的網(wǎng)絡(luò)化制造、個(gè)性化定制、數(shù)字化生產(chǎn)提供支撐。

(11)工業(yè)4.0解決信息孤島問題——縱向集成是基

礎(chǔ)

縱向集成主要是指將企業(yè)內(nèi)部各單元進(jìn)行集成，使信息網(wǎng)絡(luò)和物理設(shè)備之間進(jìn)行聯(lián)通，即解決信息孤島的問題。縱向集成中企業(yè)信息化的發(fā)展經(jīng)歷了部門需求.單體應(yīng)用到協(xié)同應(yīng)用的一個(gè)歷程，伴隨著信息技術(shù)與工業(yè)融合發(fā)展常講常新，換句話說，企業(yè)信息化在各個(gè)部門發(fā)展階段中的里程碑就是企業(yè)內(nèi)部信息流、資金流和物流的集成，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的集成(如研發(fā)設(shè)計(jì)內(nèi)部信息集成)，是跨環(huán)節(jié)的集成(如研發(fā)設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的集成)，是產(chǎn)品全生命周期的集成(如產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、工藝到生產(chǎn)、服務(wù)的全生命周期的信息集成)。工業(yè)4.0所要追求的就是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息的無縫鏈接，這是所有智能化的基礎(chǔ)。

(12)工業(yè)4.0不僅僅是智能工廠——橫向集成是革命

橫向集成是指“將各種應(yīng)用于不同制造階段和商業(yè)計(jì)劃的IT系統(tǒng)集成在一起，這其中既包括一個(gè)公司內(nèi)部

的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司間的配置(價(jià)值網(wǎng)絡(luò))”(摘自《德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施》)，也就是以供應(yīng)鏈為主線，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的三流合一（物流、能源流、信息流)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化的協(xié)同生產(chǎn)。

(13)工業(yè)4.0要建立端到端的集成——消滅中間環(huán)節(jié)

端到端的集成是指“通過將產(chǎn)品全價(jià)值鏈和為滿足客戶需求而協(xié)作的不同公司集成起來，現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界完成整合”(摘自《德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施》)，也就是說，集成產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期的工程活動(dòng)，典型的例子如小米、蘋果手機(jī)圍繞產(chǎn)品的企業(yè)間的集成與合作。