淺談當前智能車間建設的幾大誤區

周 陽，盧鐵林，周云霞

（1. 江蘇賽西科技發展有限公司，江蘇 蘇州 215000；2. 機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所，北京 100055）

1 引言

當前，制造業是我國國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，也是今后我國“創新驅動、轉型升級”的主戰場。隨著人工智能、大數據和物聯網等技術的興起，制造業的發展也出現了新的活力，各國紛紛出臺了制造業發展國家級戰略，我國也提出了《中國制造2025》行動綱領，提出以智能制造為主攻方向。

在培育發展智能制造的路上，車間作為決定生產效率和生產質量的重要環節，是企業走向智能制造的重要起點，是制造企業實施智能制造的主戰場。智能車間的內涵一直在不斷豐富和發展，就目前而言，智能車間建設的最終目標是實現對車間人員、設備、物料、生產過程和環境等狀態實時感知，并將車間運行的海量數據進行分析、學習和優化來指導生產，具有自感知、自學習、自決策、自執行和自適應等功能。

當前智能車間的建設仍處在探索期，通過智能化的技術升級或改造為車間轉型賦能，切實提高車間生產效率，降低能耗，優化資源配置已成為普遍共識。一方面，智能車間建設需要較高的技術要求，同時涉及了大量的人工智能、先進傳感及信息技術手段；另一方面，企業盲目地追求高大上，為了智能車間而“智能車間”，無法打牢基礎，還會造成不必要的浪費。由于制造業種類多樣、行業現狀復雜，市場瞬息萬變，各車間可采用的智能化手段也千差萬別，因此不能采取激進的方式推進智能車間的建設。本文就如何更好地發展智能制造，培育一批尖端智能車間，解決車間建設的實際問題，將從社會、制造業、服務商和企業管理者四個維度分析各自在智能車間的認識誤區，以促進企業更好地推進智能車間建設。

2 幾大誤區

2.1 社會視角認為可視化看板就是智能車間

車間的可視化看板從社會視角被普遍用作智能化展示和管理的主要技術手段。為了更直觀地體現車間運行狀態，便于作業人員及管理者及時跟進生產過程，生產車間遍布各類電子看板，包括生產進度、實時質量監控和計劃調度等內容。花花綠綠的各類曲線令人眼花繚亂，部分企業專門建設視頻中控及展示中心，用于陳列各類看板系統，提升了企業的門面。這就造成了只要有了可視化看板就是智能車間，就能對車間的工序進行全方位掌控的亂像。甚至有專門的公司為企業提供虛擬化展示及毫無用處的看板擺設，只為了顯得高大上，而忽略了看板數據內容、信息接收對象和看板運行狀態等核心要素，最終導致大部分可視化看板淪為宣傳的工具，造成了極大的資源浪費。

可視化看板是專門為生產現場管理而服務的，主要是為了無紙化作業。看板建設應支持觸摸編輯，增強人機交互功能，為不同的作業人員和角色分配特定的看板內容，真正做到看板“定制化”，目標“清晰化”，內容“可視化”。對于車間操作者，主要關心計劃與排產信息、電子作業指導書和生產品質等信息；對于車間管理員，主要關心審批與授權、設備點檢和實時運行狀態等信息；對于車間領導者，主要關心數據管理、生產節拍和異常報警等信息。建立面向對象的看板新模式，讓可視化看板真正投入運行與管理，傳遞產品信息、物料信息、生產過程信息、生產工藝方法、物流配送信息和質控信息等流程數據，將生產作業現場的看板作為大數據處理及智能算法優化處理的結果，實時指導生產過程。在車間管理時，將可視化看板不僅作為無紙化辦公的工具，更能及時了解計劃與生產作業現場情況，將多系統資源整合，實現全過程應用可視化布局，不僅“管好”更“用活”可視化看板工具，體現可視化管理的優勢。

2.2 制造業視角認為裝備自動化就是智能車間

裝備自動化從制造業角度被普遍認為是智能化車間實現的最好載體。制造業認為利用自動化的手段，可將“紙質+人腦”的管理模式變革為自動化運行的模式，個別工位達到“無人”或“少人”的目的，大幅減輕作業人員負擔。但正是由于自動化裝備“看得見”“摸得著”，企業可以不斷購置多樣的自動化裝備，車間內簡單的操作完全由機器替代，實現自動運行。這就導致車間遍布各類型的機械手、機械臂，一些涉及典型工藝流程的搬運、焊接、涂膠、裝配和物流等功能的機器人技術已經相當成熟。部分企業盲目購置了大批機器人，但不同種類機器人卻存在通信障礙，異構設備間難以實現快速互聯，產線生產靈活度降低，同時增加了各類型裝備的運行維護量。單純的自動化裝備顯然不能稱為“智能”，自動化的手段是“機器換人”的底層實現方式，是提高產能的“粗放”手段，傳統模式的自動化系統無法互聯互通，各作業單元無法協同運行，從更廣泛的意義上來說，自動化裝備只是實現車間制造的執行任務，還未達到智能柔性協同的最終目的。

面向制造業的車間已經不僅僅只包含自動化裝備，而應將各類設備連接，鋪設智能神經系統，像人類的大腦一樣及時采集處理信息，并能將自動化設備的過程信息進行關聯分析，將所有制造活動透明可見，從各維度取得與管理系統相關的數據，建立功能更為豐富的PLC裝置，使得分屬于端-邊狀態下，可以通過云平臺，共享交換信息流。在智能車間里，完全不存在任何部門之間或自動化設備供應商之間的隔閡。同樣的，車間里的各種自動化設備也應彼此互聯甚至互操作，建立超出人工管理的控制效果，提升加工過程的智能化水平，不僅實現自動化采集，還應實現自動化分析，使簡單的“自動化”裝備真正做到“智能化”輔助決策實施。

2.3 服務商視角認為導入MES就是智能車間

導入制造執行系統（MES）是衡量車間是否具備制造信息化管理的重要手段。隨著車間技術改造的推進，越來越多的企業導入了 MES，如果不具備MES或近似功能，顯然已經難以實現智能化。但嚴格來說，MES雖然不算是制造的控制類系統，但一般作為實時信息類與控制決策類系統之間缺失的執行系統。現在服務商提供的MES主要功能都是將企業資源計劃（ERP）的生產計劃轉換為更符合制造車間實際狀況的制造指示，并予以管理，通過ERP系統拉動制造執行過程，即以需求帶動制造過程。很顯然，制造過程是通過MES的信息管理手段來實現的，但單純的MES并不能達到智能化的目的。另一方面，MES在設計上也有通過 PLC 取得數據、協助管控產品的品質，必要數據只有一部分是通過底層裝備采集，其他信息則是通過輸入終端，如ERP或以人工手動輸入的方式取得，所以單純的導入MES并不能稱之為智能車間。

面向服務商的MES軟件系統已不僅只由單一的軟件實現，現如今MES的定義也變得更為寬泛，以制造拉動生產運營正逐漸成為制造過程的本源，因此車間的MES也不再局限于一個軟件，而是將覆蓋產品制造的全生命周期的各類軟件系統進行集成。首先在頂層就構建了統一的制造車間管理系統，處理車間運營所需的全部信息，甚至包括節能減排、安全環保，并且還應疊加各類標準庫及知識庫，如數字孿生、預測性維護、工業大數據分析和設備狀態監測等實時的優化反饋系統，建立車間智能運行模型，并可實現同時處理多項任務，確保在有效時間內智能反饋回應作業要求，并建立標準化的外部接口鏈接，實現與其他企業、上下游產業的高效銜接，建立互聯互通的軟件系統生態圈，將物理世界的數據分類采集、管理和執行靈活運用到各類制造軟件系統，構建面向制造過程的個性化車間集成管控平臺，并逐步實現智能車間各類系統間整體協調。

2.4 管理者視角認為提質增效就是智能車間

提質增效被普遍認為是衡量智能車間建設效益的主要方式。部分管理者認為只要提升車間生產效率，提高產品質量就實現了智能車間，但我們必須明白提質增效是智能車間建設的目的，不能簡單地認為車間提質增效了就已經實現了智能車間。運用一些簡單技術手段以及改善管理方法只能在一定程度上推進智能車間的建設，當生產運行過程中發生訂單變更、緊急情況等事件時，很多車間依然需要通過人工進行調整，生產系統調整時間長，無法及時響應市場以及生產過程中的各種變化。

提質增效是當前制造企業自身健康可持續發展的內在訴求，目前工業工程已成為優化車間生產、提高勞動生產率和綜合效率的重要學科。該理論對采購策略的調整、工序管理的優化、質量管理的推進、標準化的執行、自動化設備的引入和制造執行系統的運用等方面都提出了具體的要求，對于企業提高資源利用效率、健康發展具有重要的指導意義。而真正意義上的智能車間應當實現車間里人、機和物全面互聯，并將諸如工業工程這些學科里先進的生產管理方法以及車間產品、工藝、流程和產線模型化，消除人員調整干預響應慢的特性，精準實時響應生產變化。同時在實現車間自動化、數字化和網絡化的基礎之上逐步實現智能生產，即通過人工智能、大數據等先進的技術，逐步構建一套內部設計生產運行管理自優化的規則體系，以實現預測性維護、智能化生產和風險管理預警等功能，從而為企業提質增效，降低成本。

3 結束語

智能車間建設不是一蹴而就的，更不只是一些局部環節的改造，而是一個系統化推進的過程。在智能制造建設路上，各方要準確把握智能車間建設的幾大誤區，從企業、制造業自身的角度實事求是地探索出一條智能化轉型升級之路，實現企業數字化、網絡化和智能化并行改造，引領制造業的高質量發展。