智能制造幫助企業提升新的競爭力

鮮 飛，易亞軍

（武漢華中數控股份有限公司，湖北 武漢 430223）

智能制造幫助企業提升新的競爭力

鮮 飛，易亞軍

（武漢華中數控股份有限公司，湖北 武漢 430223）

當前制造業自動化發展的總趨勢是由單元自動化發展成信息技術、網絡技術和計算機技術支撐的智能制造系統，以華中數控（簡稱華數）為例，初步探討了企業如何創建智能制造制造系統。

智能制造；智能化工廠；信息；自動化

如今智能制造被視為新一輪產業革命的核心，成為全球制造業的發展趨勢。各國紛紛推出了相應的發展規劃，以便搭上這次產業革命的快車。如美國制定的“工業互聯網”發展戰略；德國提出的“工業4.0”。今年5月國務院發布的《中國制造2025》，被視為中國版“工業4.0”規劃。以數字化、網絡化、智能化為特征的智能制造被置于“中國制造2025”的核心位置。未來的制造工廠，都將在自動化的基礎上向智能化發展。這將對制造企業提出巨大的挑戰，不僅要求單體設備是智能的，而且設備之間還要互聯互通，滿足智能生產和智能物流要求，進而打造智能工廠、實現智能制造。對于華中數控來說，由于重大專項產業化要求，原有制造能力無論效率還是質量都難以滿足規模化生產要求，升級制造平臺能力已顯得迫在眉睫，而“智能工廠”概念的出現，則為華數未來發展指明了方向。

1 “智能工廠”的概念

2009年，美國羅克韋爾自動化有限公司CEO奇思·諾斯布希在美國最早提出“智能化工廠”的概念，其核心是工業化和信息化的高度融合。但目前智能化工廠的準確定義仍眾說紛紜，比較一致的看法是：在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術和設備監控技術加強信息管理和服務，通過大數據與分析平臺，將大型工業機器產生的數據轉化為實時信息，并融綠色智能手段和智能系統等于一體，構建一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。 智能化工廠的基本特征主要有制程控制可視化、系統監管全方位及制造綠色化三個層面。三個層面要共同發揮作用，需要對硬件和軟件進行整合，最終形成包括能自主交換信息的集智能機器、存儲系統和生產設施為一體的智能體系，體系構成要素要能獨立運行，又要能相互控制。智能化工廠的建設有利于從根本上改善工業過程（包括制造、材料使用、供應鏈和產品生命周期管理等），還能幫助企業有效應對資源整合、結構調整等方面的挑戰，帶來效率的極大增益。

目前，如何讓制造流程具有自動判斷能力，是打造智能化工廠的焦點之一。主要途徑是以微處理器和人工智能技術的發展與應用為主，包括運用專家系統、進化計算等，使儀器儀表具備高效、多功能、機動靈活等性能。未來5～15年，在各種智能化、自動化系統的基礎上，智能化工廠將由工廠局部智能自動化逐步分層次地發展到全工廠智能自動化和社會化智能制造。未來，生產設備將不再是過去單一獨立的個體，一旦接入云端，完成連線，將可提供完整的、系統的服務，一切制造規則都可能會改變。

正因為看到了智能化工廠的巨大潛力和影響，世界先進經濟體均提出并制定了針對性的國家戰略。除德國外，美國政府提出了《國家關鍵技術》的報告。許多國家將智能化生產技術列為重要研究內容，并通過政府主導，企業和科研院所合作實施，大力促進智能生產技術的發展。

許多跨國公司也在積極打造智能化工廠，通過專家系統技術進行工藝過程設計、故障診斷等，將神經網絡和模糊控制等先進的智能控制原理和方法應用于產品配方、生產調度等，努力實現制造過程智能化。世界前五百強企業中絕大多數企業在使用ERP解決方案（企業資源計劃系統，是指在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺），并取得了明顯的經濟效益。如西門子、三菱都紛紛加入探索智能化生產技術的陣營。

為適應競爭加劇的市場，近年來，中國制造業對質量、成本、效率以及安全的要求也在不斷提高，正在經歷著重要的轉變，如企業從大批量生產向按市場或客戶要求的柔性生產轉變，從設計和控制系統各自獨立向設計和控制系統集成一體轉變，從局限在本地生產向全球化采購、生產轉變。但問題是，如果只是在企業的某個局部實現智能化，無法保證全局的優化，這種智能化的意義是有限的，我們傳統的制造業離智能化還有一段很長的路要走。

從自動化到智能化，雖然中國制造業任重而道遠，但毫無疑問，隨著世界經濟的發展，智能化制造將給所有產業帶來沖擊，也將引領全球制造業發展模式的革新，對于中國的制造業來說，轉型已是必然選擇。華中數控作為中國數控行業的領軍企業，按照國家重大專項產業發展需求，也開始在智能制造領域做一些大膽嘗試。

2 “智能工廠”對華數的挑戰

華中數控來自2011年導入第一條SMT（表面貼裝）生產線開始，在十二五規劃期間又陸續引入了選擇性三防生產線、焊接機器人、組裝流水線、自動化成品立體倉庫、電子元件立體倉庫等大型工藝裝備，同時研發部門還開發了一大批自動化測試工裝并提供給制造部門使用，見圖1，這些裝備投入使用都極大提升了華數制造工廠的自動化水平，滿足了重大專項關于標準型數控裝置產品的產業化生產需求，即使放眼整個華中地區來看，華數制造工廠的自動化程度在業內都是領先的，但是按照智能化工廠的要求，華數制造工廠還存在許多薄弱環節和亟需突破的瓶頸。從智能化工廠的必要條件來說，目前華數在以下幾方面仍需 要努力：

圖1 華數引入或自制一大批自動化生產測試設備

一是全面感知系統不完善。目前自動化倉儲系統只能識別產品的生產時間、貨位、數量等簡單信息，無法進行進一步統計和分析應用，還未完全與ERP系統對接起來，無法滿足智能化工廠的信息要求；

二是互通互聯尚未實現。各部門間的信息管理系統等無法達到信息共享、數據互聯的水平，必要的數據交換不實時，準確性無從驗證。例如設計部門幾乎全部采用CAD軟件進行電路設計，生產制造部門也大量使用自動化設備進行生產，但這兩個部門很少了解相互需求，許多有用信息不能共享，在企業間往往形成了兩個“自動化”孤島；

三是智能應用水平較低。這體現在制造過程中的很多數據需要人工填報，無法實時收集、管控，并且由人工上報的數據不可避免面臨人為修改的風險。目前的數據收集不全面、不統一、不實時，造成行業對數據的智能化分析和處理不夠。對于已經收集的數據，也面臨著數據倉庫建設滯后、對海量數據不能充分使用等問題；

四是還未達到全公司范圍內規模化運作。物聯網系統，需要把公司內所有的人、財、物都貼上信息標簽，實時識別和管控，才能實現整體運營的規模優勢。而華數現有的物聯網技術應用還僅僅停留在物流、倉儲等領域，如何形成一個融合從原材料、成品制造、成品銷售的實時物流和生產計劃、銷售信息、客戶反饋、貨款結算的智能化網絡系統仍需進一步探索；

五是還未出現廣泛適用的智能化工廠建設模式。目前，只在倉儲物流、部分生產線上實現了零星的、區域性的智能化，還未達到整體化的智能生產管理水平。

同時，我們也要看到，華中數控的硬件條件和技術儲備、人才培養在全國數控制造業中處于領先水平，在自動化、信息化系統運用方面也有很多成熟的實踐項目和經驗，這些構成了建設智能化工廠的堅實基礎。

我們需要全面了解、深入研究智能化工廠技術，搭建與之相適應的系統平臺的整體框架和結構，將傳感設備、嵌入式分析系統、智能控制系統和通信設施通過云端平臺整合在一起，形成一個智能化網絡，使人、機、服務三方面之間能夠互聯，共享信息，從而代替過去傳統的固定式流水線作業模式，使智能化生產成為可能。

我們相信，只要公司做好整體策劃，通過全體人員的積極探索，充分利用大數據、云計算的現代技術和工具，通過管理信息化與設備自動化的深度融合，利用各種傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化生產線，構建設計制造一體化、管理智能化、數據信息化、控制自動化的智能制造體系，形成從原材料、成品制造、成品銷售的實時物流和生產計劃、銷售信息、客戶反饋、貨款結算的信息流完整融合，從而構建華中數控的核心競爭力。

對華中數控來說，通向智能化工廠的道路將會是一段艱辛的歷程，更是一場從制造到智造的蝶變之旅。

［1］楊叔子.先進制造技術及其發展趨勢［N］.文匯報，2003-10-12.

［2］周濟.中國制造2025［R］.2015智能制造國際會議，北京，2015-5-13.

Intelligent Manufacturing Helps to Increasing the Competition of Enterprise

XIAN Fei，YI Yajun
（Wuhan Huazhong Numerical Control Co.，Ltd，Wuhan 430223，China）

At present，the general trend of manufacture automation is from unit automation to intelligent manufacturing system which is supported by information techniques，network techniques and computer techniques.Takes HZNC for example，this paper does some tentative approach about how to create intelligent manufacturing system from several aspects.

Intelligent manufacturing；Intelligent factory；Information；Automation

TN919.85

A

1004-4507（2015）12-0001-04

鮮飛（1978-），男，華中科技大學計算機學院工程碩士，高級工程師，從事電子組裝工藝技術工作，在各種學術會議及電子科技期刊上發表學術論文300多篇，出版有《電子組裝技術》專著。

2015-11-16

“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項課題（2012ZX04001-022）