3.3　主要的智能制造模式

從產品類型和生產工藝組織方式的角度，可以將企業的行業類型分為離散型制造行業和流程型制造行業。

3.3.1　離散型智能制造

離散型制造行業，主要指一大類機械加工企業，其基本生產特征是機器先對工件外形進行加工，再將不同的工件組裝成具有某種功能的產品。由于在此生產過程中，機器和工件的關系是分立的，所以稱為離散型制造行業。離散型企業，特點是多品種、小批量，其生產設備不是按照產品而是按照工藝來布置的。

典型的離散型制造行業如機械制造、電子電器、航天航空、汽車制造、家電制造等行業；典型的流程型行業如能源、化工、電力、鋼鐵制造、水泥等行業。

參照2016年5月工信部發布的《關于開展2016年智能制造試點示范項目推薦的通知工信廳裝函》，離散型制造需要滿足以下標準才能達到智能制造的要求。

（1）車間/工廠的總體設計、工藝流程及布局均已建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現規劃、生產、運營全流程數字化管理。

（2）應用數字化三維設計與工藝技術進行產品、工藝設計與仿真，并通過物理檢測與試驗進行驗證與優化。建立產品數據管理系統（PDM），實現產品數據的集成管理。

（3）實現高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等關鍵技術裝備在生產管控中的互聯互通與高度集成。

（4）建立生產過程數據采集和分析系統，充分采集生產進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據，并實現可視化管理。

（5）建立車間制造執行系統（MES），實現計劃、調度、質量、設備、生產、能效的全過程閉環管理。建立企業資源計劃系統（ERP），實現供應鏈、物流、成本等企業經營管理的優化。

（6）建立工廠內部互聯互通網絡架構，實現設計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環節之間，以及與制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）的高效協同與集成，建立全生命周期產品信息統一平臺。

（7）建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。建有功能安全保護系統，采用全生命周期方法有效避免系統失效。

通過持續改進，實現企業設計、工藝、制造、管理、物流等環節的集成優化，推進企業數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益制造、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。因此，離散型制造只有具備以上7種能力才能實現離散型智能制造。

3.3.2　流程型智能制造

流程型生產又稱“連續性生產”，是指在流程型生產企業中，物料是均勻的、連續地按一定工藝順序運動的，特點是工藝過程的連續性。化工（塑料、藥品、肥皂、肥料等）、煉油、冶金、食品、造紙等生產過程，都是流程型生產。

目前而言，流程型工廠的產品仍然是滿足我們日常所需的，雖然也面臨著批量減小、種類增多和交期加快的市場因素，但其生產連續性強、流程規范、材料與工藝相對穩定的特點尚未發生根本性改變。由于大批量生產的產品利潤率低、過程相對穩定、糾錯時間充足，因此，流程型工廠特別是OEM型工廠對智能化需求不及離散型工廠強烈；同時流程型工廠進行數字化與智能化升級，涉及的不僅僅是工廠內部，還牽涉大量的原材料與上游供應商，因此對智能化升級更多持觀望態度。

與離散型工廠主要是將生產設備智能化不同，流程型工廠需要對大量的原材料進行身份識別、對快速流程中的單個產品進行感知，以避免異常傳導造成停線或系統混亂。因此，流程型工廠需要建設智能感知系統、異常自愈系統、自主決策系統和實時預測系統，讓系統具備實時感知生產條件變化、主動響應和自主決策。

因此，流程型工廠在進行智能化建設時，難以像離散型工廠一樣不斷引入不同的信息化系統再進行整合以實現智能化升級；雖然也有部分流程型工廠引入了不同的信息化系統，不過通常也僅使用了部分功能，難以發揮系統的關鍵作用。采用傳統方法的流程型工廠也面臨越來越大的壓力，具體表現在如今大批量產品面向的最終用戶基本上是個人，而個人對產品質量越來越挑剔，而每個質量事故都是致命的。

同時，消費產品更新換代越來越快，傳統的人工作業不論是在質量上還是在效率上都落后于市場標準。毫無疑義的是，流程型工廠即將全面智能化，如何實現智能化將是這類工廠不得不面對的問題，與其不斷引入系統解決局部問題，更建議整體智能化，因為與整合改造這些作用不大的系統相比，直接采用全面的智能化解決方案更符合流程型工廠的特點。

全面的流程型工廠智能化解決方案至少要包括以下幾個方面：

第一是物流的智能化，包括原材料身份識別系統、智能倉儲系統和智能配送系統。

第二是生產過程的智能化，包括材料和產品識別感知系統、智能加工系統、車間監控系統、質量監測系統。

第三是研發過程虛擬化，流程型工廠智能化后將難以開展試制，因其無法即時修正錯誤或試制成本過高，因此需要采用虛擬仿真系統進行設計驗證。

在自動化設備和軟件技術高速發展的今天，工廠實現整體智能化在技術上無障礙，企業主要考慮的是行業是否成熟，例如，原材料是否可以達到自動倉儲、自動配送與自動組裝的條件，研發階段是否可以達到量產標準并完全考慮到自動生產過程中可能出現的問題，智能化工廠必須將所有問題前置。

必須要說明的是，智能工廠并不等于無人工廠，不是從一排機械手和幾臺自動化設備來判斷智能化水平。即使部分工序仍然采用人工作業，但單個人工只從事最簡單的機械動作且已進行了充分的仿呆設計，同樣也是自動化的一種表現。

因此，對于流程型工廠來說，智能化程度應該以人工干預決策過程的程度來進行判斷，而不是生產過程中用人的多少來進行判斷。這一點對于勞動密集型的流程型工廠非常重要，決策者在思考是否進行智能化升級時，應該以研發能力和材料供應能力為關注重點，而非僅僅著眼于自動化生產線和機器人；同時，流程型工廠智能化解決方案的供應商，也應該更多地優化企業研發過程和工藝標準，盡量將工廠需要大量手工操作的工藝標準化和單一化，而非一味強調自動化生產線和無人模式，以降低智能化的門檻，讓更多的低利潤工廠實現智能化升級。

3.3.3　網絡協同制造

網絡協同制造是充分利用互聯網技術為特征的網絡技術、信息技術，協同制造將串行工作變為并行工程，實現供應鏈內及跨供應鏈間的企業產品設計、制造、管理和商務等合作的生產模式，最終通過改變業務經營模式與方式達到資源最充分利用的目的，主要適用于產品結構復雜、設計周期長、制造環節多的大型裝備產品，如飛機、大型船舶等。

部分以訂單驅動的生產模式的企業，對制造的敏捷性及精益制造的要求高，生產成本控制也越來越嚴格，靠人工傳遞信息已經不能滿足需求，這就要求在不同系統之間進行集成，做到信息的相互傳遞。由于采用的是不同供應商的系統，在集成方面往往投入的成本比實施新的系統會更高。但是更重要的問題是，隨著企業發展的需要，在不同系統之間要求傳遞的信息也會產生變化，而且對信息變化的實時性要求更高，實時的生產信息驅動不同系統之間業務運作的執行，這往往是通過傳統的集成方式，如事務處理模式驅動的信息傳輸方式、EDI、郵件等所不能滿足要求的。

網絡協同制造模式，將簡化企業內的信息傳輸模式，企業內各個部門與工廠之間的信息流有機地結合起來，手工的信息傳遞和統計轉換到基于事件驅動的協同制造管理信息流程中，企業不同工廠將不再是一個獨立的控制環，而是企業內完整的控制環。

網絡協同制造是基于敏捷制造、虛擬制造、網絡制造、全球制造的生產模式，它打破時間、空間的約束，通過互聯網絡使整個供應鏈上的企業和合作伙伴共享客戶、設計、生產經營信息。從傳統的串行工作方式，轉變成并行工作方式，從而最大限度地縮短新品上市的時間，縮短生產周期，快速響應客戶需求，提高設計、生產的柔性。通過面向工藝的設計、面向生產的設計、面向成本的設計和供應商參與設計，協同制造大大提高產品的設計水平、可制造性及成本的可控性，有利于降低生產經營成本，提高質量，提高客戶滿意度。

對于按單制造的企業而言，信息傳遞的準確及時不僅有助于提升協同生產，優化生產調度計劃，更有利于資金的周轉，整合庫存，減少呆滯物料，提升物料周轉率，對于生產準備各方面的完備性有著積極的意義，對交貨期管理也有著正向的反饋。

隨著信息技術、互聯網技術和物聯網技術的發展，網絡協同制造已成為制造業未來發展的方向，網絡協同制造提升企業價值鏈主要體現在以下四個方面。

一是設計協同。設計協同是指利用計算機技術、多媒體技術和網絡技術，在協同設計平臺上，支持工作群體成員在共享環境下的協同工作、交互協商、分工合作，共同完成某些設計任務。它支持多個時間上分離、空間上分布，而工作相互依賴的協作成員又協同工作。建立涵蓋復雜產品多學科專業的虛擬樣機系統，通過仿真完成系統級的整體評估和驗證工作，實現復雜產品的多學科設計優化。

二是供應鏈協同。通過互聯網創建供應鏈網絡，在此網絡中，供應商、制造商、分銷商和客戶可動態地共享客戶需求、產品設計、工藝文件、供應鏈計劃、庫存等信息。任何客戶的需求、變動、設計的更改，在整個供應鏈的網絡中快速傳播，及時響應。避免了傳統管理中的“牛鞭效應”，實現供需精準對接。

三是生產協同。一些復雜的產品往往由多家工廠協同制造，最終交付同類產品。這些工廠之間需要生產計劃協同、供應協同，同步生產，按質、按量、按時提交零部件和產品。任何客戶的需求變更、設計的修改、工藝的修改、上下游物料的供應、倉儲物流、設備的運行狀態建立動態協調的機制，以快速響應需求與資源的動態變化。

四是服務協同。在信息物理融合系統CPS的支持下，著眼于產品全生命周期，從用戶需求、設計制造、賣方信貸、產品租賃、售后服務、備品備件，直至回收再利用全過程的管理和服務。在產品智能化的基礎上，實現產品運行狀態的在線數據采集，通過物聯網進行數據傳輸，結合產品運維知識庫，進行在線診斷和分析、在線服務、預防性維修等。提高客戶服務的滿意度，為客戶和企業本身創造新的價值，實現傳統制造向制造服務轉型。

網絡協同制造模式需要從以下七個方面重點突破。

（1）將網絡協同制造作為企業的發展戰略，與供應商和合作伙伴建立戰略合作伙伴關系。

（2）加快信息網絡基礎建設，持續加強服務于制造業的信息技術發展，加快工業互聯網建設，通過技術研究、標準引導、試驗驗證、產學研用結合等方式，全方位推動工業互聯網創新研究和發展，引導發展一批重點行業獨立運營的企業級工業互聯網平臺。

（3）加快提升技術產業支撐能力，加快工業無線網絡、工業傳感器、工業軟件、高端裝備等關鍵核心技術研發和產品研制，推進邊緣計算、深度學習等新興技術在新模式中的應用研究。

（4）加大資金支持，通過設立產業投資基金等方式，帶動社會資本向工業領域投入，鼓勵引導風險投資、私募股權基金為產業發展提供多元化資金支持，鼓勵制造業企業信息化改造，全面推進產融合作。

（5）加快典型應用推廣，在積極推進網絡協同制造試點示范基礎上，對典型企業開展網絡協同制造新模式的做法和經驗進行梳理、總結，樹立具有典型示范作用的行業標桿。

（6）完善標準體系，面向關鍵技術和重點應用領域，使標準化與網絡協同制造新模式同步，甚至超前，要及早搶占先機，開展關鍵技術的標準研制，建立標準應用，推廣服務體系，加快標準國際化進程。

（7）做好人才儲備培養，推動高校、科研院所、企業等機構依照推進網絡協同制造發展需求，培養信息技術、工業工程、物聯網和人工智能等多類學科跨領域復合型人才。

在企業需求牽引和工信部的大力推動下，中國網絡協同制造取得長足進展。據統計，截至2018年中期，離散制造業規模以上企業實現網絡協同制造的企業占33.7%。其中，交通裝備制造業占37.1%，機械制造業占32%，紡織工業占35.5%，輕工業占32.2%，電子工業占36.9%。總體而言，我國的一些工業企業、信息技術企業和生產型服務企業積極探索，已經成為協同制造新模式的踐行者。在信息技術與工業技術深度融合的生態體系中探索出符合自身企業發展的路徑。

3.3.4　大規模個性化定制

大規模生產成本低、效率高、交貨快，但品種單一；傳統定制化生產品種多，但規模小、成本高、效率低、交貨慢，如何在兩種模式間取長補短，是曾經長期困擾企業的問題。

伴隨著即將到來的第四次工業革命，以及全球經濟一體化的深入，制造企業面臨著前所未有的激烈競爭和挑戰。與此同時，各種新技術新理念的層出不窮和廣泛應用，使人們的消費需求也隨之提高。物質生產的豐富與客戶需求的相對短缺矛盾日益突出，尤其是客戶需求的個性化和快速化，倒逼企業開始轉型升級。而基于柔性制造的大規模個性化定制，是在全面綜合企業成本、質量、柔性和時間等競爭因素的情況下，為了有效解決需求多樣化和大規模制造之間的沖突，為現代制造企業提供的一種全新的競爭模式。

大規模定制是一種集企業、客戶、供應商、員工和環境于一體，在系統思想指導下，用整體優化的觀點，充分利用企業已有的各種資源，在標準技術、現代設計方法、信息技術和先進制造技術的支持下，根據客戶的個性化需求，以大批量生產的低成本、高質量和效率提供定制產品和服務的生產方式。大批量定制實施策略一般有以下幾種。

（1）構成型定制。

構成型定制發生在產品配送階段，即在標準產品上加上特定的附件形成有特性的產品，由零售商或配送機構來實現定制。定制還包括一些如保險、會員等的定制服務。這是一種操作上比較簡單的形式，但是對產品有一定的局限性，適于那些可以在產品后期進行簡單裝配的產品。

（2）選配型定制。

選配型定制是在制造階段引入定制，產品零部件的設計可能是標準的，按照客戶選擇的不同選項來組裝，生產定制的產品。其本質是事先對客戶的需求進行調研，根據調研結果設計合適的產品族結構，再基于該產品族結構進行產品配置，以滿足客戶的個性化需求。

（3）核心型定制。

核心型定制是在設計階段的開始就引入定制，相應的在制造階段和產品配送階段也進行定制。

對于個性化定制，作為企業盡量要寬泛理解，即個性化定制應該面向個性化的群體，而非個人。一個群體，會有類似的喜好、習慣、體驗感等；一個個人，可能是每一秒都有不同的想法，追求單個個人的個性化定制是很難實現的。

定制是企業品牌品質和文化的提升，也是企業在品牌文化體系建設的過程中更豐富、更可靠的內涵。消費者對于商品的購買，已經不僅僅是對產品功能的需求，更多的是將心力傾注在對自我情感的一種傾訴。可以說，大規模定制本身也是大量消費族群對生活方式的表達。

3.3.5　遠程運維服務

隨著現代科技的突飛猛進，也出現了許多新名詞，這其中就包括云平臺、大數據、邊緣計算等，遠程運維也是其中之一。傳統的運維都是相關工程師去現場對問題設備進行診斷或者排查，因此成本極高。但是遠程運維平臺就可以解決這樣一系列問題，從而給企業和個人都提供方便，節約成本提高辦事效率。同時，遠程運維平臺遠程指揮解決問題，還可以提前預知故障等。隨著工業制造業和互聯網相關產業的快速發展，對產品設備的性能要求、精度要求、結構要求和個性化要求越來越精細多樣，市場競爭日趨激烈。這種情況下，就要求設備管控系統必須轉型升級，要由原來的人工任務驅動型轉變成信息數據驅動型，同時提高控制系統的信息處理能力和快速響應能力。因此，對設備多種零部件、控制系統、通信結構進行以物聯網技術為基礎的智能化改造升級，是改造設備工藝，提高產品質量，升級服務質量和提升效率的必由之路。

遠程運維以改變服務模式為目標，對設備進行智能化數字化改造，應用物聯網技術進行數據采集、數據監控、數據分析等功能，實現服務模式的升級，同時依靠企業多年積累的經驗進行各種計算分析，為直接客戶及企業自身的研發團隊提供更加準確有效的數據參照，更好地進行產業優化和工藝改造。遠程運維平臺也是一個管理運維的平臺，管理方面分為兩類管理，一是對所有平臺上的智能設備進行管理監測；另一個是對平臺上的用戶進行管理。平臺上主要的功能分為以下六個部分。

（1）物聯呈現。

這一模塊主要是對智能設備進行設備監測，可以查看智能設備的設備工況、歷史工況、作業情況、地圖總覽部分、在線狀態、統計報表、實時視頻、設備360等各種實時數據。通過對智能設備實時數據的采集分析，可以進一步了解各種智能設備的工作狀態，可以隨時掌握智能設備的情況，不在現場也可以了解智能設備所有的工作情況。累積的實時數據可以制作成報表，可以對各種智能設備的數據進行查詢、分析、管理，更加直觀地用數據來顯示智能設備過去的各種狀況。

（2）基礎檔案。

基礎檔案是對平臺上的所有智能設備進行管理的地方，這就相當一個檔案庫，每一個智能設備都有一個自己的身份證，通過這個檔案庫可以查看到所有的智能設備，方便對智能設備進行管理。基礎檔案對檔案的分類很細，包括機型檔案、設備檔案、客戶檔案、設備類型檔案、配件檔案、倉庫檔案。每一個智能設備的信息也很全面，包括設備類型、設備機型、設備出廠編號、設備出廠日期、設備別名、設備保修期、設備過保日期、3D設備控制器、軟件版本、智能單元控制器和軟件版本的檔案詳情等信息。

（3）業務流程。

業務服務包括維修業務、保養業務、巡檢業務、交機業務、技改業務、配件核銷、舊件返廠、回訪業務、設備檢定。這些服務都是針對智能設備量身定做的，可以解決智能設備的許多問題，同時還有一個配套的軟件，可以更加方便快速地解決各類服務問題。各種服務頁面里的各種項目與文字都是可配置的，每個環節的設置都是可配置的，可以適用于各式各樣的智能設備。

（4）基礎管理。

基礎管理主要涉及平臺上的管理，包括各個組織機構的建立、人員分配、人員權限分配、機構智能設備關聯分配、智能設備各類相關文件管理、系統配置等功能。

（5）故障管理。

這部分就相當于一個故障庫管理，把平時所有的故障累積起來形成一個故障庫，以后各種智能設備出現報警問題都可以在故障庫里面找到，方便日后處理報警的故障。故障庫會根據各智能設備故障的報警進行更新，根據各種故障報警，專家可相對應給出故障解決方案，這部分所有的功能模塊都可以進行查詢、增添、修改、刪除等管理操作。

（6）資產管理。

資產管理部分都是適用于所有智能設備的服務項目，服務項目主要有三項：軟件包版本管理、解鎖機管理、保養服務提醒。軟件包版本管理的主要內容是各種智能設備的軟件升級包及其他軟件，這項服務可以給各項智能設備遠程升級或者進行軟件更換。解鎖機管理服務項目是對智能設備進行解機鎖機功能，根據不同的情況對智能設備進行相應的操作。保養服務提醒服務項目是對智能設備設定保養提醒，定時提醒做保養、做哪些保養項目等。

總之，遠程運維平臺是一個服務型運維管理平臺，服務對象是各種智能設備，把各種設備及詳細數據接上平臺，從而進行監測管理，出現故障也可以在第一時間知道處理方法并且得到解決，從而達到遠程運維的效果。