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從德國的“工業(yè)4.0”、美國的“先進制造伙伴戰(zhàn)略”到英國的“高價值戰(zhàn)略”，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為主要工業(yè)國家搶占國際制造業(yè)競爭的制高點。作為當前產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動和戰(zhàn)略焦點，智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著緊密的聯(lián)系。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0從表面論述看各有側(cè)重，一個側(cè)重工業(yè)制造，一個側(cè)重工業(yè)服務(wù)，但究其本質(zhì)都是實現(xiàn)智能制造與智能服務(wù)，具體就是個性化定制，服務(wù)延伸化。
制造企業(yè)要在這個復雜系統(tǒng)中可持續(xù)地盈利，就必須采用各種新思維、新技術(shù)、新模式。轉(zhuǎn)型大規(guī)模定制與個性化生產(chǎn)方式，引入工業(yè)物聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計算及人工智能等以迎接新時代的到來。
智能制造背景與解決方案
工業(yè)4.0是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)，信息物理系統(tǒng)(CPS)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。主要體現(xiàn)在四個方面：1、智能工廠。2、智能制造。3、智能供應(yīng)鏈。4、智能服務(wù)。
當前全球工業(yè)市場正面臨著巨大的變革：更新周期縮短、差異不斷變大、產(chǎn)品個性化突出、向服務(wù)化延伸，構(gòu)建的兼具個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式，突破了傳統(tǒng)的行業(yè)界限，催生出新的活動領(lǐng)域和合作形式，創(chuàng)造新的價值網(wǎng)絡(luò)，重組產(chǎn)業(yè)鏈分工。
透明化工廠
用縱向垂直管理車間設(shè)備集成、產(chǎn)品壽命周期PLM的價值鏈端到端的集成、橫向跨產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三個方面的高度集成，打破企業(yè)存在的信息化孤島、管理孤島、操作孤島。通過與制造現(xiàn)場的邊緣設(shè)備的可視化，從而打造一個透明、靈活的工廠。
企業(yè)深度連接各類經(jīng)銷商資源、客戶資源、創(chuàng)客資源。了解客戶的需求并多方設(shè)計協(xié)作滿足，同時實現(xiàn)與物流廠商的在線協(xié)作跟蹤，實現(xiàn)需求的透明。在制造環(huán)節(jié)通過智能終端可視化等應(yīng)用實現(xiàn)制造過程的透明，其次移動的應(yīng)用使上述的透明更加深化。
柔性自動化生產(chǎn)線
自動化線是剛性的，精益Cell線是柔性的，模塊化線是智能的。精益線包括手工與半自化加上設(shè)備小型化，能應(yīng)對多個品種。模塊化設(shè)備布局可以靈活地根據(jù)個性化訂單靈活組合或重構(gòu)工藝形成虛擬生產(chǎn)線。而模塊化設(shè)備布局源于模塊化產(chǎn)品設(shè)計，一旦接受定制化或個性化訂單，模塊化設(shè)備布局就可以柔性的、低成本的組合重構(gòu)新的虛擬單元線(APS的工藝規(guī)劃排產(chǎn)優(yōu)化)，高可靠性的滿足大規(guī)模定制或個性化生產(chǎn)。這才是智能制造所追求的。
數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化
物聯(lián)網(wǎng)讓智能自由地流淌，移動互聯(lián)網(wǎng)讓智能無處不在，大數(shù)據(jù)蘊藏無限的智能，云計算使智能快速反應(yīng)，人和機器人智能的協(xié)同……。那"智"從何來?智能是建立在一個持續(xù)不斷連接，強大的優(yōu)化算法引擎和活數(shù)據(jù)的閉環(huán)之上的。
智能主要體現(xiàn)在三個方面:1、在動態(tài)復雜環(huán)境的感知與理解。2、在動態(tài)復雜環(huán)境下的自主決策與優(yōu)化能力。3、基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的學習適應(yīng)能力。尤其是學習能力是典型的智能行為。
數(shù)據(jù)驅(qū)動工廠，算法控制智造。智能制造也需從"計算智能"、"感知智能"逐步實現(xiàn)"認知智能"。新一代智能制造是在基于AI的CPS系統(tǒng)架構(gòu)下的智能制造。
通過工業(yè)大數(shù)據(jù)，它不僅僅是設(shè)備維修和產(chǎn)品服務(wù)，其技術(shù)不僅涉及IT還涉及OT工業(yè)技術(shù)。工業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)對于人才的復合型要求更為突出。行業(yè)的數(shù)據(jù)分析，不僅需要計算機、統(tǒng)計學、數(shù)學等知識，還要擁有豐富的行業(yè)知識和經(jīng)驗，通過這些知識經(jīng)驗進行建模，才能開發(fā)出合適的分析方法，找到數(shù)據(jù)價值。
通過行業(yè)經(jīng)驗知識，建立合適智能工廠、車間、計劃調(diào)度控制執(zhí)行、倉儲模型，對所需的實時數(shù)據(jù)，動態(tài)智能決策，這應(yīng)該是工業(yè)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵應(yīng)用。智能制造也正朝著分布式?jīng)Q策和自主感知(機器學習等)進化。
在智能動態(tài)計劃排產(chǎn)基礎(chǔ)上，對倉儲物料進行大數(shù)據(jù)計算，隨時對物料進行FMR(使用頻率分析)及實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)分析，通過自動化機器臂自主循環(huán)的把多頻率的物料智能的移到貨架最低層，紅綠黃燈提醒優(yōu)先分揀及AGV小車取貨順序，精確的滿足多品小批量物料的采購、JIT/JIS配送及工位喂料。
在智能層面，革新運營管控的高度，例如多種運營管控模型，激活組織，創(chuàng)新轉(zhuǎn)型數(shù)字化，全面幫助中國的制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的產(chǎn)業(yè)升級。
如何架構(gòu)數(shù)字化工廠
數(shù)字化制造不等于全自動化，未來十到二十年，主流的制造方式將是人機結(jié)合。數(shù)字化制造的價值是客戶導向的多品種小批量的柔性生產(chǎn)，是人機高效的融合，偏面追求全自動化與無人化是不明智的。
智能制造屬于復雜系統(tǒng)，是人工智能與大系統(tǒng)理論的結(jié)合，屬于第三代控制論，不過還在進化。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的技術(shù)出現(xiàn)，CPS嵌入式人機物協(xié)同控制是智能制造的基礎(chǔ)。所以，實現(xiàn)智能制造必須做好頂層設(shè)計。
數(shù)字化工廠的規(guī)劃設(shè)計與落地，需要通過三個維度來頂層設(shè)計，首先是從供應(yīng)鏈優(yōu)化的維度，其次是研發(fā)制造服務(wù)一體化維度，即研發(fā)的產(chǎn)品要智能化。最后是生產(chǎn)現(xiàn)場精益生產(chǎn)集成自動化維度。生產(chǎn)運作從四個維度即生產(chǎn)運行、質(zhì)量運行、設(shè)備運行、庫存運行。工業(yè)控制實現(xiàn)SCADA/HMI/DCS數(shù)字網(wǎng)絡(luò)控制實現(xiàn)IT與OT的深度融合。
對于未來新模式、新技術(shù)下的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，要注意以下幾點：一是商業(yè)模式，即拉平價值微笑曲線底部并延伸價值鏈到服務(wù);二是管理模式，即打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺生態(tài)、構(gòu)建C2B、C2M模式、多品種、小批量按單定制生產(chǎn);三是技術(shù)創(chuàng)新，智能研發(fā)創(chuàng)新平臺;四是品牌，互聯(lián)網(wǎng)全渠道營銷;五是成本，通過精益管理來降低成本;六是資金，即互聯(lián)網(wǎng)金融、眾籌資金;七是質(zhì)量，可以通過工業(yè)大數(shù)據(jù)提升監(jiān)控質(zhì)量;八是工藝，即數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)、知識庫、模擬仿真工藝、機器人等;九是人才，即對新型符合型高級人才的培養(yǎng)。【1】
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【1】節(jié)選自《21ic電子網(wǎng)》