智能制造：覆盖整个产业价值链的系统工程

供应链 161 0 2016-10-27 03:03

　　在工业3.0时代，实体经济与虚拟经济出现了脱节现象。互联网技术的发展催生了超越实体且积累财富更快的虚拟经济。以制造业为主体的实体经济难以与之竞争，从而导致发达国家出现“去工业化”浪潮。然而，实体经济 ...

　　在工业3.0时代，实体经济与虚拟经济出现了脱节现象。互联网技术的发展催生了超越实体且积累财富更快的虚拟经济。以制造业为主体的实体经济难以与之竞争，从而导致发达国家出现“去工业化”浪潮。然而，实体经济的萎缩最终引发了全球性金融危机，使全世界都受到了不同程度的危害。于是，复兴工业成为各国摆脱经济危机的重要手段。
　　

　　智能制造：一个覆盖整个产业价值链的系统工程
　　
　　制造业在工业体系中占据着主导地位，也是国民经济的支柱。工业制造业分为劳动密集型、资源密集型、技术密集型等不同的发展模式。除了技术密集型制造业之外，其他的制造业在信息社会的语境下是需要被淘汰的夕阳产业。
　　
　　第三次工业革命为制造业带来了自动化生产等高新技术，让各类制造业都不同程度地提升了生产效率，尤其是技术密集型制造业。但相对于飞速发展的信息通信技术与互联网经济，制造业逐渐变为人们眼中最保守、最落后于时代的产业之一。
　　
　　随着工业4.0概念的出现，制造业将掀起席卷全世界的新一轮产业革命，凭借智能制造技术实现产业升级，重新成为“先进”的代名词。毫不夸张地说，第四次工业革命的本质就是争夺智能制造的主导权。谁先完成工业体系的智能化升级，谁就将在工业4.0时代执牛耳。
　　
　　智能制造是一个系统工程，里面包含了四大因素：用智能机器人代替工人生产的自动化生产线；高度智能化的生产线控制系统；融合虚拟生产与现实生产的物联网系统；MES生产信息化管理系统。
　　
　　其中自动化生产线主要是对制造工艺与生产工序的升级。这是实现智能制造的硬件基础，也是推动制造业企业转变发展模式的技术条件。
　　
　　劳动密集型与资源密集型的传统制造业，主要依靠加大劳动力与资源的投入来提高生产率，不需要太先进的制造技术。但随着劳动力成本上涨与能源的高消耗，传统制造业的竞争力不断下降。为了降低成本，这两种制造业企业往往会把工厂与生产线转移到发展中国家，以便获得更廉价的劳动力，同时更靠近资源原产地。发达国家的“去工业化”浪潮，正是由于制造业转移海外所造成的。事实证明，这种发展模式难以经受住互联网经济的冲击，注定要被以智能制造为主导的无人化、数字化生产模式取代。
　　
　　自动化生产线用智能机器人代替了人工，不仅生产效率大大提高，生产成本与能源消耗也大幅度降低。如此一来，制造业企业就从劳动密集型、资源密集型的发展模式转变为技术密集型的发展模式。不必再将工厂与生产线转移到海外发展中国家去，而是将其留在工业体系更完善、经济环境更优越的本国。“去工业化”与“制造业空心化”等发展瓶颈也将迎刃而解。
　　
　　光有自动化生产线还不够。工业3.0时代已经出现了自动化生产线，但还远远谈不上智能制造。因为智能制造不仅仅需要升级硬件系统（生产线），还需要建立配套的软件系统。硬件系统的升级主要集中在生产制造流程，而软件系统更多用于优化整个制造业的管理与决策。如果没有生产线控制系统、物联网系统和MES（生产信息化管理系统）等软件系统的支持，就算不上真正的智能制造系统。
　　
　　最先提出工业4.0的德国人，把以智能制造为主导的产业升级当成了战略目标。尽管德国一直没有“去工业化”，但也面临着来自互联网经济的严峻挑战。
　　
　　德国总理默克尔曾指出，当今全球90％的技术与知识创新不是在欧洲产生的。此外，德国企业的各种数据资源都掌握在美国硅谷的互联网巨头手中。不仅亚洲新兴国家在互联网经济中迅速崛起，美国也通过发展先进制造业来克服“去工业化”的问题。错失互联网机遇的德国对此深感忧虑。但与此同时，德国也敏锐地意识到高科技制造业竞争将成为未来产业发展的制高点。
　　
　　洞悉新一轮产业革命的不仅是德国。美国、欧洲其他工业国、日本等发达国家，都不约而同地把制造业的智能化改造视为第四次工业革命的“天王山”。尽管美国用的概念是“工业互联网”与“先进制造”，日本用的概念是“工业智能化”，但其本质都是紧紧抓住“智能制造”这个重中之重。
　　
　　纵观人类的科技发展史，每一次技术革命都可以视为制造技术的升级。在以蒸汽机技术为主导的工业1.0时代，工厂生产的是“蒸汽一代”产品。在以电机技术为主导的工业2.0时代，工厂生产的是“电气一代”产品；在以信息技术为主导的工业3.0时代，工厂生产的是“数控一代”产品；而随着工业4.0的到来，未来工厂生产的将是“智能一代”产品。这个定义的主要依据就是工业制造技术的特征。
　　
　　从这个角度说，第四次工业革命是一场以智能制造为主导的产业革命。这场革命将促使制造业的产业模式发生两个根本性变化：
　　
　　一是，以标准化为基础的大规模流水线生产模式，将转变为以个性化为宗旨的定制化规模生产；
　　
　　二是，制造业的产业形态将从“生产型制造”升级为“生产服务型制造”，进一步强化对消费者的服务职能。
　　
　　当前各国的产业升级战略规划虽大相径庭，但它具有以下三个共同点。
　　
　　第一，用数字化、智能化的信息技术全面、彻底地改造传统制造业，将制造工艺、生产流程、管理方式变得更加智能化。
　　
　　第二，国家推出以发展智能制造业为核心的战略规划，制定了一系列优惠政策，并加强对基础设施升级的投入，从全局角度部署工业4.0的发展。
　　
　　第三，产业界、学术界与政府进行全方位联合，从不同的角度推动智能制造技术的研发与推广。
　　
　　由此可见，智能制造已经被各国列为工业4.0的核心。打造自己的智能制造产业体系，成为各国竞争未来发展主导权的焦点。
　　
　　从价值创造与技术创新的角度看，工业3.0时代的技术密集型制造业是一种生产制造型企业。智能制造对于这种企业的意义，更多是提升效率、降低成本、强化质量，从而获得行业市场的主导权。但在工业4.0时代，制造业企业必须向“生产服务型制造”的经营模式转变。
　　
　　因为，第四次工业革命所需要的，不单是工业设备的升级，也不局限于局部的智能机器人研究，而是要求各国在信息技术与物联网、服务网络的基础上，对整个制造行业进行深度整合与彻底的智能化改造。由此可见，智能制造不仅仅是换一条更先进的生产线，而是一个覆盖整个产业价值链的系统工程。
　　
　　若想实现产业升级的战略目标，制造业需要在以下五个方面推行智能化升级：
　　
　　第一，产品的智能化。
　　
　　智能制造技术的关键，是让产品能够被自动化生产线有效识别、定位、追溯，从而让生产线上的智能机器设备可以根据不同产品的定制要求进行制造加工。这就要求产品本身具备自动存储数据、感知指令、与控制中心通信的能力。具体而言就是，在各种待加工产品中加入智能传感器、处理器、信息存储器、无线通信器等微型智能设备。
　　
　　未来的工业4.0世界将是一个网络化、智能化的世界，其最主要的标志就是智能产品的广泛运用。
　　
　　业内人士预言，产品智能化进程将持续数十年。智能化产品具有普适性、渐进性、颠覆性三大特征。例如，智能手机、智能计算机、智能冰箱、智能彩电、智能家居、智能穿戴、智能汽车、智能机器人等产品，都是工业4.0物联网的有机组成部分。
　　
　　智能产品的广泛运用，不仅为消费者的生活带来空前的便利，也对企业生产提出了新的挑战。通过制造智能产品来打造智慧城市，也是工业4.0的一个重要发展方向。
　　
　　第二，工业设备的智能化。
　　
　　智能制造的主体是智能化的工业设备。例如，从单个的智能机械手、智能传感器、智能机床到智能生产线、智能工厂，工业生产设备都采用高水平的人工智能。工业设备的智能化可以说是狭义的“智能制造”。其他领域的智能化，都离不开制造设备的智能化。唯有这样，制造业才能发展出智能工厂，重组工业产业链。
　　
　　第三，生产方式的智能化。
　　
　　所谓智能化的生产方式，主要指的是个性化生产与服务型制造。在工业4.0时代，智能工厂完全根据消费者的个性化需求进行自动生产。企业内部组织将与产品的最终用户、业务合作伙伴形成一个新的产业价值链。信息流、产品流、资金流在生产制造流程中的运行方式也将有所改变。
　　
　　第四，管理的智能化。
　　
　　企业在工业大数据的帮助下实现了纵向、横向、端对端集成，可以及时、完整、精确地获得海量的用户数据。企业将与产业价值链上的所有利益相关方共同打造产业物联网，从而更加科学、高效、灵活、便捷地管理企业。
　　
　　第五，服务的智能化。
　　
　　智能制造模式可以让最终用户全程参与整个产品的生命周期，与智能工厂携手完成研发设计、制造加工、组装包装、物流配送等环节。由于实现了与消费者的全程无障碍沟通，智能工厂可以在整个产品生命周期中为消费者提供更加人性化的服务。
　　
　　总之，智能制造是系统中的系统，是第四次工业革命的核心内容。只有建立起一个完整的智能制造产业体系，才能占领工业4.0时代的制高点。
　　