基于IE+AT+IT技術(shù)集成的企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)之路

李小聯(lián)

(中電九天智能科技有限公司，四川成都，610200)

1 引言

筆者的研究及業(yè)務(wù)領(lǐng)域是精益生產(chǎn)、智能制造、信息化、自動(dòng)化，從業(yè)至今為多家企業(yè)進(jìn)行過企業(yè)咨詢與輔導(dǎo)，參與中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院組織編寫的工信部《智能制造能力成熟度模型》國家標(biāo)準(zhǔn)編寫，應(yīng)邀為國內(nèi)某市經(jīng)信部門邀請(qǐng)，作為主要負(fù)責(zé)人，對(duì)該市337家企業(yè)進(jìn)行智能制造摸底調(diào)研，并選擇60多家企業(yè)進(jìn)行實(shí)際調(diào)研，為該市工業(yè)企業(yè)智能制造推動(dòng)與落地提供了明確方案。通過對(duì)不同領(lǐng)域的企業(yè)進(jìn)行調(diào)研和分析，深有一些感觸和思考，總想寫點(diǎn)對(duì)企業(yè)有所幫助的觀點(diǎn)，特撰寫此文，希望有幸能夠與廣大讀者見面，對(duì)大家有所借鑒。

2 回歸制造本質(zhì)看智能化時(shí)代制造企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

2.1 制造企業(yè)的經(jīng)營本質(zhì)

無論是大型、中型、小型、微小型企業(yè)，其經(jīng)營的本質(zhì)是獲得剩余價(jià)值，即產(chǎn)值、利潤和現(xiàn)金流，這三者是企業(yè)永續(xù)經(jīng)營、長期發(fā)展、打造百年基業(yè)的堅(jiān)實(shí)后盾。對(duì)于所有企業(yè)現(xiàn)金流是首要的，它是企業(yè)維持經(jīng)營的第一生產(chǎn)要素，在利潤和產(chǎn)值方面，能夠兼顧固然重要，但要有所取舍的時(shí)候，有的企業(yè)會(huì)優(yōu)先選擇提高產(chǎn)值，有的企業(yè)會(huì)優(yōu)先選擇利潤，總之，無論在什么時(shí)代背景下，無論涌現(xiàn)什么技術(shù)，制造企業(yè)的本質(zhì)永遠(yuǎn)都是通過按需求的數(shù)量、地點(diǎn)為客戶提供符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品(即豐田生產(chǎn)方式TPS所提到的JIT生產(chǎn))，不斷創(chuàng)造產(chǎn)值、利潤和現(xiàn)金流，以此作為企業(yè)品牌、產(chǎn)品、業(yè)績得到提升和滿足市場(chǎng)認(rèn)可的基石。

2.2 數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代制造企業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)

伴隨中國人口紅利的逐步消失及制造業(yè)的全球化化、白熱化競(jìng)爭，我國制造業(yè)過緊日子、難日子的多了起來。在貿(mào)易戰(zhàn)略時(shí)代，國內(nèi)企業(yè)只要有資源，尤其是材料、渠道資源，通過資源的低買和高賣，企業(yè)就可以很輕松的獲得一桶金，維持企業(yè)的經(jīng)營，與此同時(shí)也涌現(xiàn)了很大一批在此時(shí)代成長和發(fā)展至今的知名企業(yè)。在生產(chǎn)戰(zhàn)略時(shí)代，市場(chǎng)需求遠(yuǎn)大于企業(yè)供給，企業(yè)具備生產(chǎn)要素，即人、機(jī)器、物料、方法、生產(chǎn)環(huán)境，只要能夠不斷的生產(chǎn)出來產(chǎn)品，市場(chǎng)就會(huì)購買，依靠完備的生產(chǎn)要素，企業(yè)就能生存并開展日常的經(jīng)營活動(dòng)。

在營銷戰(zhàn)略時(shí)代，伴隨消費(fèi)升級(jí)，市場(chǎng)上產(chǎn)品類型逐步從品種單一多批量轉(zhuǎn)向多品種小批量、多品種變批量，最終發(fā)展為智能制造時(shí)代的個(gè)性化定制，市場(chǎng)對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、交期、成本方面提出了更高的要求，市場(chǎng)的競(jìng)爭更加激烈，尤其是大企業(yè)船大難掉頭，一不小心就會(huì)被市場(chǎng)所拋棄，這也是當(dāng)今企業(yè)家所面臨的主要挑戰(zhàn)。企業(yè)需要通過推銷、營銷、網(wǎng)絡(luò)銷售等模式推廣自己的產(chǎn)品，企業(yè)在市場(chǎng)獲利能力方面必須緊跟時(shí)代步伐，通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新提高自身的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

2.3 智能化背景下企業(yè)所面臨的新機(jī)遇

2015年，工信部批復(fù)國內(nèi)首批智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，共計(jì)46家，涉及37個(gè)行業(yè)，筆業(yè)有幸為其中一家企業(yè)的項(xiàng)目主要成員之一，中國企業(yè)正式拉開了全國制造業(yè)智能制造推進(jìn)的序幕。在中國制造2025的總體規(guī)劃下，智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)APP、工業(yè)云平臺(tái)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等一系列的技術(shù)及政策蜂擁而至，以國內(nèi)大型龍頭企業(yè)為代表，各行業(yè)不僅涌現(xiàn)了大批智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，同時(shí)也涌現(xiàn)出了很多為制造業(yè)提供智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)服務(wù)的系統(tǒng)集成商、軟件開發(fā)商、智能制造創(chuàng)新孵化園區(qū)、自動(dòng)化裝備開發(fā)商，以及包括為企業(yè)智能化改造提供資金擔(dān)保的金融機(jī)構(gòu)等，企業(yè)紛紛開展制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合的各項(xiàng)專案，如：兩化融合貫標(biāo)、智能制造新模式、協(xié)同制造等，新的歷史時(shí)期、新的技術(shù)熱點(diǎn)給企業(yè)的發(fā)展帶來改革和創(chuàng)新的新機(jī)遇，智能制造時(shí)代企業(yè)將會(huì)迎來下一個(gè)增長點(diǎn)。

3 緊跟時(shí)代步伐，以運(yùn)營效率提升為出發(fā)點(diǎn)探索企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)之道

3.1 企業(yè)在智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中所存在的問題

現(xiàn)象1：盲目跟風(fēng)，沒有分析清楚自身的需求，看到同行業(yè)別的企業(yè)搞智能制造自己也跟隨大流，投入了大量的資本，最終得到的收益很小。

現(xiàn)象2：為了獲得政策性支持，比如資金補(bǔ)助，融資機(jī)構(gòu)的投資，快速投入一些工業(yè)軟件、自動(dòng)化項(xiàng)目，企業(yè)自身的智能化提升意識(shí)沒有任何的改善。

現(xiàn)象3：沒有整體規(guī)劃，包括整體智能化戰(zhàn)略、工業(yè)軟件集成等，沒有系統(tǒng)的從產(chǎn)品、制造、供應(yīng)鏈、服務(wù)、物流、新業(yè)態(tài)等多個(gè)維度做系統(tǒng)規(guī)劃及部署。

3.2 針對(duì)智能化推動(dòng)問題，談一下企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的出發(fā)點(diǎn)及思考點(diǎn)

回歸第1部分所述，企業(yè)的本質(zhì)就是最大程度獲取剩余價(jià)值，也就是產(chǎn)值、利潤、現(xiàn)金流的最大化，企業(yè)只有不斷的快速生產(chǎn)、快速的銷售、快速的收款，才能夠最大化獲取收益，就比如一家面館，只有不斷的給客戶人端上面條，客人快速吃完，快速付錢、快速離開，這個(gè)面館才能最大化創(chuàng)造收益，其實(shí)其本質(zhì)就是存貨周轉(zhuǎn)率的提升，筆者把它定義為企業(yè)的運(yùn)營效率。企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)必須以存貨周轉(zhuǎn)率的提升為出發(fā)點(diǎn)，分解與其提升相關(guān)的因素，并借助智能制造時(shí)代各種先進(jìn)的技術(shù)來促進(jìn)每種要素的提升，這樣才能系統(tǒng)化提升企業(yè)的運(yùn)營效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的最大化盈利，圍繞這個(gè)思路和出發(fā)點(diǎn)企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)才能見效和邁向成功。

企業(yè)運(yùn)營效率提升是一個(gè)很開放的主題，可以從財(cái)務(wù)、制造、研發(fā)、銷售、供應(yīng)鏈、技術(shù)創(chuàng)新等不同的維度進(jìn)行探討，凡是從事制造業(yè)相關(guān)的管理者都有很多各自不同的經(jīng)驗(yàn)和方法，筆者下來主要從智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的角度來談一談企業(yè)如何進(jìn)行運(yùn)營效率的提升。

4 IE+AT+IT智能制造技術(shù)集成組合拳是促進(jìn)企業(yè)運(yùn)營效率提升的利器

4.1 企業(yè)智能制造水平、等級(jí)的評(píng)價(jià)及劃分方式

每個(gè)企業(yè)的智能制造水平都有所不同，雖然沒有一種可以包治百病的方案可以適合每個(gè)不同的企業(yè)，但我們可進(jìn)行共性技術(shù)和思路的探索和研究。通過將企業(yè)智能制造的水平進(jìn)行劃分，讓每個(gè)企業(yè)有一種科學(xué)合理的方式了解自身智能化程度、存在的問題，有利于我們研究出一套關(guān)鍵、共性的思路和技術(shù)，來指導(dǎo)各企業(yè)推進(jìn)智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。

筆者在參與中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院所組織的《智能制造能力成熟度模型》的撰寫過程中，專家們通過標(biāo)準(zhǔn)將企業(yè)的智能制造等級(jí)劃分為已規(guī)劃級(jí)、規(guī)范級(jí)、集成級(jí)、優(yōu)化級(jí)、引領(lǐng)級(jí)5個(gè)級(jí)別。其中，已規(guī)劃級(jí)代表企業(yè)開始對(duì)智能制造進(jìn)行規(guī)劃，部分核心業(yè)務(wù)有信息化基礎(chǔ)；規(guī)范級(jí)代表核心業(yè)務(wù)重要環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化，單一業(yè)務(wù)內(nèi)部開始實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；集成級(jí)代表核心業(yè)務(wù)間實(shí)現(xiàn)了集成，數(shù)據(jù)在工廠范圍內(nèi)可共享；優(yōu)化級(jí)代表能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)、模型等的應(yīng)用，并能反饋優(yōu)化核心業(yè)務(wù)流程，體現(xiàn)了人工智能；引領(lǐng)級(jí)代表實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)、預(yù)警、自適應(yīng)，通過與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的橫向集成，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)模式的創(chuàng)新。

有了以上的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)任何一家企業(yè)通過評(píng)價(jià)，可以確定出該企業(yè)屬于以上5個(gè)級(jí)別中的那個(gè)級(jí)別，企業(yè)可以詳細(xì)了解自身在研發(fā)、銷售、供應(yīng)鏈、物流等各個(gè)維度所存在的問題，在此基礎(chǔ)上就可以探討智能制造水平如何提高的話題了。

4.2 IE+AT+IT智能制造技術(shù)集成在智能化水平提升中的運(yùn)用思路

4.2.1 IE技術(shù)在智能化提升中的職能介紹

每個(gè)企業(yè)智能制造成熟度都是通過銷售、供應(yīng)鏈、設(shè)計(jì)、制造、物流、資源等多維度的評(píng)價(jià)而確定的，我們需要針對(duì)這些維度的問題制定總體的規(guī)劃方案。IE(工業(yè)工程)是一種技術(shù)+管理的綜合性專業(yè)技術(shù)，美國等西方國家簡稱精益生產(chǎn)(Lean)，日本簡稱為TPS豐田生產(chǎn)方式。其職能涵蓋規(guī)劃、設(shè)計(jì)、改善和創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域涉及智能制造成熟度模型中的各個(gè)方面，包括研發(fā)、銷售、供應(yīng)鏈、制造、物流等。通過IE工業(yè)工程技術(shù)針對(duì)每個(gè)企業(yè)的智能化現(xiàn)狀制定總體的能力水平提升規(guī)劃，讓企業(yè)的智能制造推動(dòng)更系統(tǒng)化，這是IE技術(shù)在智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)中的重要作用。比如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，可以規(guī)劃并行設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的研發(fā)及設(shè)計(jì)周期；在供應(yīng)鏈方面，可以規(guī)劃供應(yīng)鏈優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，縮短產(chǎn)品交付周期；在制造方面，可以規(guī)劃產(chǎn)品的成本降低方案，系統(tǒng)提高人員、設(shè)備、物料等效率，提高制造的綜合效率；在物流方面，可通過數(shù)學(xué)建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)，規(guī)劃合理的物流方式及最優(yōu)配送路線，縮短物流周期等。

針對(duì)企業(yè)智能制造現(xiàn)狀，以上運(yùn)用IE技術(shù)所開展的各項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的功能，給企業(yè)的智能制造推動(dòng)建立了系統(tǒng)的規(guī)劃方案，可以通過分步實(shí)施的方式來達(dá)成規(guī)劃的各種目標(biāo)。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在企業(yè)智能化水平提升的過程中，企業(yè)的庫存周轉(zhuǎn)率也會(huì)得到有效的提升，并且是穩(wěn)步的提升，這得益于運(yùn)用IE技術(shù)在智能制造總體解決方案規(guī)劃中的系統(tǒng)應(yīng)用。

4.2.2 AT技術(shù)在智能制造硬件建設(shè)中的職能介紹

為了實(shí)現(xiàn)智能制造整體水平的系統(tǒng)提升，企業(yè)運(yùn)用IE技術(shù)制定了系統(tǒng)的規(guī)劃方案，比如在制造能力提升中，我們運(yùn)用IE技術(shù)基于工藝流程進(jìn)行了車間總體布局方案的設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化，包括線體方案設(shè)計(jì)、單機(jī)自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)(含非標(biāo)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備)、物流方案設(shè)計(jì)等，這些規(guī)劃方案的具體落地就需要AT技術(shù)的支撐才能完成。通過AT技術(shù)可以進(jìn)行機(jī)器人集成技術(shù)、視覺分析技術(shù)、智能物流技術(shù)、智能檢測(cè)技術(shù)、PLC控制技術(shù)的設(shè)計(jì)、實(shí)施與集成，通過一個(gè)個(gè)智能裝備的導(dǎo)入及應(yīng)用來確保IE總體規(guī)劃方案中硬件裝備方案的落地與優(yōu)化。

在此過程中，AT技術(shù)的應(yīng)用并非只是體現(xiàn)在單一的機(jī)器人替代人、提高單個(gè)工位的效率、提高單個(gè)制程的良率，最主要的是體現(xiàn)在對(duì)基于IE技術(shù)總體規(guī)劃的智能制造方案硬件建設(shè)的技術(shù)支撐作用。

4.2.3 IT技術(shù)在IE技術(shù)規(guī)劃和AT技術(shù)硬件建設(shè)基礎(chǔ)上的驅(qū)動(dòng)職能介紹

可以設(shè)想一個(gè)布置好硬件的智能工廠，如果沒有軟件的驅(qū)動(dòng)，就相當(dāng)于一個(gè)人的人體骨骼，如果缺少了肌肉就沒法聯(lián)動(dòng)，IT信息化技術(shù)的作用正相當(dāng)于人體肌肉的作用。通過IT技術(shù)中的不同軟件系統(tǒng)如數(shù)據(jù)采集SCADA系統(tǒng)、制造執(zhí)行MES系統(tǒng)、自動(dòng)化控制BC系統(tǒng)、企業(yè)管理ERP系統(tǒng)、自動(dòng)排產(chǎn)APS系統(tǒng)、QMS質(zhì)量管理系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、客戶管理CRM系統(tǒng)、SCM供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)等的建立，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)從訂單的自動(dòng)獲取、工單的自動(dòng)拆解、計(jì)劃的自動(dòng)下達(dá)、物料的自動(dòng)分揀、產(chǎn)品制造過程的自動(dòng)化控制、質(zhì)量的在線實(shí)時(shí)管控及追溯、倉庫的智能化管理、產(chǎn)品全生命周期的大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)及實(shí)時(shí)分析等。IT技術(shù)賦予了制造以靈魂，通過IT技術(shù)驅(qū)動(dòng)制造硬件及生產(chǎn)資源的大數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控，消除了信息孤島，驅(qū)動(dòng)了整個(gè)制造資源的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化運(yùn)作，提高了企業(yè)的信息流傳遞效率。IE+AT+IT是綜合性很強(qiáng)的技術(shù)組合，每種技術(shù)的研究及應(yīng)用都需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，企業(yè)可以通過IE+IT+AT的技術(shù)集成進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的系統(tǒng)化部署，可以通過這套技術(shù)組合拳扎實(shí)的推動(dòng)裝備、軟件、流程優(yōu)化的分步落地。運(yùn)用這套技術(shù)組合深耕企業(yè)智能化推進(jìn)，企業(yè)原材料、半成品、成品的周轉(zhuǎn)率會(huì)得到顯著提升，企業(yè)的運(yùn)營效率也會(huì)實(shí)現(xiàn)同步化提升。

5 結(jié)束語

以上觀點(diǎn)是基于筆者個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)所談，在各種技術(shù)突發(fā)涌現(xiàn)的智能化時(shí)代，一方面，希望文章能夠讓每個(gè)讀者對(duì)智能制造有更深的理解；另一方面，希望文章能夠引導(dǎo)企業(yè)深入分析自身的智能化程度，能夠引導(dǎo)企業(yè)針對(duì)自身的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、痛點(diǎn)來制定規(guī)劃和實(shí)施方案，讓企業(yè)真正享受到智能制造所帶來的機(jī)遇和成果。