智能制造.工业4.0及国内工厂智能化现状分析

  

　2011年的汉诺威工业博览会上正式推出《工业4.0》，其核心目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。随后由德国政府列入《德国2020高技术战略》中所提出的十大未来项目之一。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴，其技术基础是网络实体系统及物联网。

工业4.0技术支柱及特点

　　工业4.0是德国人提出的概念，是指利用物联信息系统(Cyber—Physical System简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个性化的产品供应。认为制造业未来只能通过智能化的生产创造价值，即制造本身是创造价值的，德国在工业发展的不同阶段均处于全球制造装备领域领头羊的地位，所以德国提出的工业4.0主要聚焦制造业的高端产业和高端环节。而美国则提出工业互联网，以通用电气（GE）为代表，注重通过机器互联、软件及大数据分析，提升生产效率，创造数字工业的未来。

中国制造2025：两化融合

　　2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，中国制造2025核心和实质就是我们通常提到的“两化融合”：以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路。有些企业或行业还处于工业2.0时代，大部分企业处于工业3.0初级阶段，与世界先进水平相比，中国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，中国制造2025是对制造业转型升级的整体谋划，不仅要提出培育发展新兴产业的路径和措施，还要加大对量大面广的传统产业的改造升级力度，同时还要解决制造业创新能力、产品质量、工业基础等一系列阶段性的突出矛盾和问题。

《中国制造2025》发展路线

　　所以说中国的“两化融合”是一个系统工程，软件实施只是其中一环，咨询实施一体化将单纯的软件实施扩展为之前的IT战略规划、业务流程梳理、流程优化、非ERP的流程E化、管理和信息化应用提升等。

　　信息系统如何跟上企业的快速变革，支撑企业的发展战略，信息系统必须能够支撑企业增收节支，实现精细化管理。同时，制造企业的发展也越来越需要借助于并购、扩张，以及向上下游的延伸，因此，制造企业的组织形态正在迅速由单工厂变为多工厂，由单组织变为多组织；满足企业从接单、评估、快速设计、计划下达、物资采购、物流配送、生产过程、质量控制等多环节的快速拉动和响应，提升企业效率和客户满意度；适应制造模式的变化：逐渐由离散制造变为流水线制造、精益生产、敏捷制造，上下游企业间的协同商务管理；生产过程中质量检测、完工数据、设备运行等的实时采集，以及用于物料识别的条码、RFID等技术的广泛应用与集成；大数据决策分析需要。

制造企业业务驱动模型

　　当前，我国制造企业面临着巨大的转型压力。一方面，劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争激烈、客户个性化需求日益增长等因素，迫使制造企业从低成本竞争策略转向建立差异化竞争优势。在工厂层面，制造企业面临着招工难，以及缺乏专业技师的巨大压力，必须实现减员增效，迫切需要推进智能工厂建设。另一方面，物联网、协作机器人、增材制造、预测性维护、机器视觉等新兴技术迅速兴起，为制造企业推进智能工厂建设提供了良好的技术支撑。再加上国家和地方政府的大力扶持，使各行业越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的征程。

　　我国汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装备制造等行业的企业对生产和装配线进行自动化、智能化改造，以及建立全新的智能工厂的需求十分旺盛。目前，MES系统实现全程订单执行管理，通过二维码或者RFID进行全程追溯，实现机物互联和人机互联技术与方案逐步成型，部分制造企业尝试对生产线进行MES部署及应用。

制造企业在推进智能工厂建设方面，还存在诸多问题：

　　重视硬件投入，忽略软件系统应用：很多制造企业仍大量投入资金进行生产线自动化设备改造，大量购入高端数控设备，但却没有配备相应的软件系统致使生产线及设备应用不足；底层数据接口：企业在购买设备时没有要求开放数据接口，部分设备还不能自动采集数据，没有实现车间联网；企业运营方面还缺乏信息系统支撑：与生产管理息息相关的制造BOM数据、工时数据、质量标准等数据严重缺失，有些自动化设备制造商不开放数据接口，错把数据采集当成MES全部，造成生产排程、质量管控、物流过程效率低下，精准追溯更是无法实现；设备基础资料维护不全，绩效不高：很多公司对设备管理仅仅停留在台账阶段，维护保养计划严重确实，设备备件要么缺失要么大量堆积形成浪费，设备的健康状态未进行有效管理，常常由于设备故障造成非计划性停机，影响生产；存在大量信息化孤岛和自动化孤岛：ERP系统、MES系统、生产线数据采集系统各自为政，互不相让，很多企业只好采用半手工、半自动化的方式管理数据，效率低下，准确性也难以保障，有些公司管理上任然采用手工计划与排程模式，生产效率并未因大量的设备改造而得到有效提升；大功率无线数据传输与通讯有待加强：大量的RFID与自动化数据采集系统通过有线传输不仅现场改造麻烦，设备震动致使网络接口松动经常发生，大功率无线数据传输技术广泛应用非常有必要。