工業(yè)也要拼“智商”

王喜文

摘 要：未來10年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時(shí)代?！肮I(yè)4.0”通過決定生產(chǎn)制造過程等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造與實(shí)時(shí)管理。智能制造中的生產(chǎn)設(shè)備具有感知、分析、決策、控制等功能，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)的集成和深度融合。在智能生產(chǎn)過程中，傳感器、智能診斷和管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，由程序控制上升到智能控制，使得制造工藝能夠根據(jù)制造環(huán)境和制造過程的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；智商；工業(yè)4.0

1 生產(chǎn)智能化

全球化分工使得各項(xiàng)生產(chǎn)要素加速流動(dòng)，市場(chǎng)趨勢(shì)變化和產(chǎn)品個(gè)性化需求對(duì)工廠的生產(chǎn)響應(yīng)時(shí)間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求?！肮I(yè)4.0”時(shí)代，生產(chǎn)智能化通過基于信息化的機(jī)械、知識(shí)、管理和技能等多種要素的有機(jī)結(jié)合，在著手生產(chǎn)制造之前，就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級(jí)、工廠現(xiàn)有資源（人員、設(shè)備、物料）的有限生產(chǎn)能力，自動(dòng)制訂出科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃。提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，從而實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)營的全面優(yōu)化變革。

在傳統(tǒng)制造業(yè)時(shí)代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三要素。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)到智能手機(jī)等移動(dòng)終端的演進(jìn)，越來越多的功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動(dòng)著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)（CPS）的方式融合。即這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。

通過互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和以前的自動(dòng)化的技術(shù)相結(jié)合，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間，工人與設(shè)備之間的合作把整個(gè)工廠內(nèi)部聯(lián)結(jié)起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、響應(yīng)，開展個(gè)性化生產(chǎn)制造，同時(shí)可以調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。

“工業(yè)4.0”時(shí)代，在智能工廠中，客戶關(guān)系管理（Customer Relationship Management，CRM）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）、供應(yīng)鏈管理（Supply chain management，SCM）等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時(shí)，接到顧客訂單后，工廠就會(huì)立即自動(dòng)向原材料供應(yīng)商采購原材料。原材料到貨后，將被賦予數(shù)據(jù)，“這是給某某客戶生產(chǎn)的某某產(chǎn)品的某某工藝中的原材料”，使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的。如果在生產(chǎn)過程中，原材料被錯(cuò)誤配送到其他生產(chǎn)線，它就會(huì)通過與生產(chǎn)設(shè)備開展“對(duì)話”，返回屬于自己的正確的生產(chǎn)線；如果生產(chǎn)機(jī)器之間的原材料不夠用，那么生產(chǎn)機(jī)器也可以向訂單系統(tǒng)進(jìn)行“交涉”，來增加原材料數(shù)量；即便是原材料嵌入到產(chǎn)品內(nèi)之后，由于它還保存著路徑流程信息，很容易實(shí)現(xiàn)追蹤溯源。

2 設(shè)備智能化

在未來的智能工廠，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都清晰可見、高度透明，整個(gè)車間有序且高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。“工業(yè)4.0”中，自動(dòng)化設(shè)備在原有的控制功能基礎(chǔ)上，附加一定新功能，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。這些為生產(chǎn)設(shè)備添加的新功能通過為生產(chǎn)線配置眾多傳感器，讓設(shè)備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)分析決策進(jìn)一步使得自動(dòng)化設(shè)備具有自律管理的智能功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。

“工業(yè)4.0”中，在生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備中配備的傳感器能夠?qū)崟r(shí)抓取數(shù)據(jù)，經(jīng)過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)后傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)本身進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合形成了信息物理系統(tǒng)（CPS），可使生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心后進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備的智能化直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能生產(chǎn)水平。

3 能源管理智能化

近年來，環(huán)境和節(jié)能減排已成為制造業(yè)最重視的課題之一。許多制造業(yè)都已經(jīng)開始應(yīng)用信息技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)能耗進(jìn)行管理，以最具經(jīng)濟(jì)效益的方式部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用智能化系統(tǒng)架構(gòu)，從資源、原材料、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)。

4 供應(yīng)鏈管理智能化

在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)模式中，無論是工廠還是供應(yīng)商，都需要為制造業(yè)的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出，由于供應(yīng)商和工廠之間信息不對(duì)稱和非自動(dòng)的信息交換，只能采用按計(jì)劃或按庫存生產(chǎn)的生產(chǎn)模式，靈活性和效率受到了約束。

鑒于此種情況，供應(yīng)鏈管理 （SCM）系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它是隨著20世紀(jì)90年代信息技術(shù)，特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在全球制造業(yè)出現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營集團(tuán)化和國際化的形勢(shì)下提出的新型管理模式。供應(yīng)鏈管理對(duì)由供應(yīng)商、制造商、分銷商直至最終顧客構(gòu)成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的物流、信息流、資金流進(jìn)行計(jì)劃協(xié)調(diào)，控制和優(yōu)化，旨在降低總成本的同時(shí)提高服務(wù)水平。

“工業(yè)4.0”時(shí)代，復(fù)雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團(tuán)掌控的供應(yīng)鏈主導(dǎo)型將向產(chǎn)業(yè)生態(tài)型演變，平臺(tái)技術(shù)以及平臺(tái)型企業(yè)將在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中展現(xiàn)出更多的作用。因此，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的重點(diǎn)將不再是做大規(guī)模，而將是智能化的供應(yīng)鏈管理，在不斷變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境中獲得和保持動(dòng)態(tài)的供需協(xié)調(diào)能力。

供應(yīng)鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫存和供應(yīng)商的生產(chǎn)流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風(fēng)險(xiǎn)與生產(chǎn)成本。供應(yīng)鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅(qū)動(dòng)的方式交換信息，信息交換是實(shí)時(shí)的，并且對(duì)方同樣可以做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)，供應(yīng)鏈上不同企業(yè)的運(yùn)作效率與在同一個(gè)企業(yè)中的運(yùn)作一樣敏捷，滿足不斷變化的需求的適應(yīng)性。供應(yīng)鏈管理智能化將為供應(yīng)鏈上的企業(yè)帶來更大的利益，供應(yīng)鏈上各企業(yè)的協(xié)同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期提供更好的服務(wù)及有力的保障。

上述四個(gè)智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景?！肮I(yè)4.0”認(rèn)為實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)智能化其實(shí)是一個(gè)簡單的概念：將大量的有關(guān)人、信息管理系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備等物體融入到信息物理系統(tǒng)（CPS）中，在制造系統(tǒng)中利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)，協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營。

此外，“工業(yè)4.0”時(shí)代可能還會(huì)實(shí)現(xiàn)更多高級(jí)功能。例如設(shè)備智能化使得設(shè)備可以自動(dòng)察覺維護(hù)時(shí)期，生產(chǎn)智能化使得管理人員可對(duì)生產(chǎn)狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管與操作，供應(yīng)鏈管理智能化使得資源分配最優(yōu)化……