淺談當(dāng)前智能車間建設(shè)的幾大誤區(qū)

周 陽，盧鐵林，周云霞

（1. 江蘇賽西科技發(fā)展有限公司，江蘇 蘇州 215000；2. 機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100055）

1 引言

當(dāng)前，制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基，也是今后我國“創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型升級”的主戰(zhàn)場。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的興起，制造業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)了新的活力，各國紛紛出臺了制造業(yè)發(fā)展國家級戰(zhàn)略，我國也提出了《中國制造2025》行動綱領(lǐng)，提出以智能制造為主攻方向。

在培育發(fā)展智能制造的路上，車間作為決定生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是企業(yè)走向智能制造的重要起點(diǎn)，是制造企業(yè)實施智能制造的主戰(zhàn)場。智能車間的內(nèi)涵一直在不斷豐富和發(fā)展，就目前而言，智能車間建設(shè)的最終目標(biāo)是實現(xiàn)對車間人員、設(shè)備、物料、生產(chǎn)過程和環(huán)境等狀態(tài)實時感知，并將車間運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、學(xué)習(xí)和優(yōu)化來指導(dǎo)生產(chǎn)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行和自適應(yīng)等功能。

當(dāng)前智能車間的建設(shè)仍處在探索期，通過智能化的技術(shù)升級或改造為車間轉(zhuǎn)型賦能，切實提高車間生產(chǎn)效率，降低能耗，優(yōu)化資源配置已成為普遍共識。一方面，智能車間建設(shè)需要較高的技術(shù)要求，同時涉及了大量的人工智能、先進(jìn)傳感及信息技術(shù)手段；另一方面，企業(yè)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(chǔ)，還會造成不必要的浪費(fèi)。由于制造業(yè)種類多樣、行業(yè)現(xiàn)狀復(fù)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(jìn)的方式推進(jìn)智能車間的建設(shè)。本文就如何更好地發(fā)展智能制造，培育一批尖端智能車間，解決車間建設(shè)的實際問題，將從社會、制造業(yè)、服務(wù)商和企業(yè)管理者四個維度分析各自在智能車間的認(rèn)識誤區(qū)，以促進(jìn)企業(yè)更好地推進(jìn)智能車間建設(shè)。

2 幾大誤區(qū)

2.1 社會視角認(rèn)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(shù)手段。為了更直觀地體現(xiàn)車間運(yùn)行狀態(tài)，便于作業(yè)人員及管理者及時跟進(jìn)生產(chǎn)過程，生產(chǎn)車間遍布各類電子看板，包括生產(chǎn)進(jìn)度、實時質(zhì)量監(jiān)控和計劃調(diào)度等內(nèi)容?；ɑňG綠的各類曲線令人眼花繚亂，部分企業(yè)專門建設(shè)視頻中控及展示中心，用于陳列各類看板系統(tǒng)，提升了企業(yè)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(jìn)行全方位掌控的亂像。甚至有專門的公司為企業(yè)提供虛擬化展示及毫無用處的看板擺設(shè)，只為了顯得高大上，而忽略了看板數(shù)據(jù)內(nèi)容、信息接收對象和看板運(yùn)行狀態(tài)等核心要素，最終導(dǎo)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(fèi)。

可視化看板是專門為生產(chǎn)現(xiàn)場管理而服務(wù)的，主要是為了無紙化作業(yè)?？窗褰ㄔO(shè)應(yīng)支持觸摸編輯，增強(qiáng)人機(jī)交互功能，為不同的作業(yè)人員和角色分配特定的看板內(nèi)容，真正做到看板“定制化”，目標(biāo)“清晰化”，內(nèi)容“可視化”。對于車間操作者，主要關(guān)心計劃與排產(chǎn)信息、電子作業(yè)指導(dǎo)書和生產(chǎn)品質(zhì)等信息；對于車間管理員，主要關(guān)心審批與授權(quán)、設(shè)備點(diǎn)檢和實時運(yùn)行狀態(tài)等信息；對于車間領(lǐng)導(dǎo)者，主要關(guān)心數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)節(jié)拍和異常報警等信息。建立面向?qū)ο蟮目窗逍履Ｊ?，讓可視化看板真正投入運(yùn)行與管理，傳遞產(chǎn)品信息、物料信息、生產(chǎn)過程信息、生產(chǎn)工藝方法、物流配送信息和質(zhì)控信息等流程數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的看板作為大數(shù)據(jù)處理及智能算法優(yōu)化處理的結(jié)果，實時指導(dǎo)生產(chǎn)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(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場情況，將多系統(tǒng)資源整合，實現(xiàn)全過程應(yīng)用可視化布局，不僅“管好”更“用活”可視化看板工具，體現(xiàn)可視化管理的優(yōu)勢。

2.2 制造業(yè)視角認(rèn)為裝備自動化就是智能車間

裝備自動化從制造業(yè)角度被普遍認(rèn)為是智能化車間實現(xiàn)的最好載體。制造業(yè)認(rèn)為利用自動化的手段，可將“紙質(zhì)+人腦”的管理模式變革為自動化運(yùn)行的模式，個別工位達(dá)到“無人”或“少人”的目的，大幅減輕作業(yè)人員負(fù)擔(dān)。但正是由于自動化裝備“看得見”“摸得著”，企業(yè)可以不斷購置多樣的自動化裝備，車間內(nèi)簡單的操作完全由機(jī)器替代，實現(xiàn)自動運(yùn)行。這就導(dǎo)致車間遍布各類型的機(jī)械手、機(jī)械臂，一些涉及典型工藝流程的搬運(yùn)、焊接、涂膠、裝配和物流等功能的機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。部分企業(yè)盲目購置了大批機(jī)器人，但不同種類機(jī)器人卻存在通信障礙，異構(gòu)設(shè)備間難以實現(xiàn)快速互聯(lián)，產(chǎn)線生產(chǎn)靈活度降低，同時增加了各類型裝備的運(yùn)行維護(hù)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(jī)器換人”的底層實現(xiàn)方式，是提高產(chǎn)能的“粗放”手段，傳統(tǒng)模式的自動化系統(tǒng)無法互聯(lián)互通，各作業(yè)單元無法協(xié)同運(yùn)行，從更廣泛的意義上來說，自動化裝備只是實現(xiàn)車間制造的執(zhí)行任務(wù)，還未達(dá)到智能柔性協(xié)同的最終目的。

面向制造業(yè)的車間已經(jīng)不僅僅只包含自動化裝備，而應(yīng)將各類設(shè)備連接，鋪設(shè)智能神經(jīng)系統(tǒng)，像人類的大腦一樣及時采集處理信息，并能將自動化設(shè)備的過程信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，將所有制造活動透明可見，從各維度取得與管理系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，建立功能更為豐富的PLC裝置，使得分屬于端-邊狀態(tài)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(shè)備供應(yīng)商之間的隔閡。同樣的，車間里的各種自動化設(shè)備也應(yīng)彼此互聯(lián)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(xiàn)自動化采集，還應(yīng)實現(xiàn)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(wù)商視角認(rèn)為導(dǎo)入MES就是智能車間

導(dǎo)入制造執(zhí)行系統(tǒng)（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(shù)改造的推進(jìn)，越來越多的企業(yè)導(dǎo)入了 MES，如果不具備MES或近似功能，顯然已經(jīng)難以實現(xiàn)智能化。但嚴(yán)格來說，MES雖然不算是制造的控制類系統(tǒng)，但一般作為實時信息類與控制決策類系統(tǒng)之間缺失的執(zhí)行系統(tǒng)?，F(xiàn)在服務(wù)商提供的MES主要功能都是將企業(yè)資源計劃（ERP）的生產(chǎn)計劃轉(zhuǎn)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(tǒng)拉動制造執(zhí)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(xiàn)的，但單純的MES并不能達(dá)到智能化的目的。另一方面，MES在設(shè)計上也有通過 PLC 取得數(shù)據(jù)、協(xié)助管控產(chǎn)品的品質(zhì)，必要數(shù)據(jù)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(dǎo)入MES并不能稱之為智能車間。

面向服務(wù)商的MES軟件系統(tǒng)已不僅只由單一的軟件實現(xiàn)，現(xiàn)如今MES的定義也變得更為寬泛，以制造拉動生產(chǎn)運(yùn)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(chǎn)品制造的全生命周期的各類軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成。首先在頂層就構(gòu)建了統(tǒng)一的制造車間管理系統(tǒng)，處理車間運(yùn)營所需的全部信息，甚至包括節(jié)能減排、安全環(huán)保，并且還應(yīng)疊加各類標(biāo)準(zhǔn)庫及知識庫，如數(shù)字孿生、預(yù)測性維護(hù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等實時的優(yōu)化反饋系統(tǒng)，建立車間智能運(yùn)行模型，并可實現(xiàn)同時處理多項任務(wù)，確保在有效時間內(nèi)智能反饋回應(yīng)作業(yè)要求，并建立標(biāo)準(zhǔn)化的外部接口鏈接，實現(xiàn)與其他企業(yè)、上下游產(chǎn)業(yè)的高效銜接，建立互聯(lián)互通的軟件系統(tǒng)生態(tài)圈，將物理世界的數(shù)據(jù)分類采集、管理和執(zhí)行靈活運(yùn)用到各類制造軟件系統(tǒng)，構(gòu)建面向制造過程的個性化車間集成管控平臺，并逐步實現(xiàn)智能車間各類系統(tǒng)間整體協(xié)調(diào)。

2.4 管理者視角認(rèn)為提質(zhì)增效就是智能車間

提質(zhì)增效被普遍認(rèn)為是衡量智能車間建設(shè)效益的主要方式。部分管理者認(rèn)為只要提升車間生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量就實現(xiàn)了智能車間，但我們必須明白提質(zhì)增效是智能車間建設(shè)的目的，不能簡單地認(rèn)為車間提質(zhì)增效了就已經(jīng)實現(xiàn)了智能車間。運(yùn)用一些簡單技術(shù)手段以及改善管理方法只能在一定程度上推進(jìn)智能車間的建設(shè)，當(dāng)生產(chǎn)運(yùn)行過程中發(fā)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(jìn)行調(diào)整，生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整時間長，無法及時響應(yīng)市場以及生產(chǎn)過程中的各種變化。

提質(zhì)增效是當(dāng)前制造企業(yè)自身健康可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在訴求，目前工業(yè)工程已成為優(yōu)化車間生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率和綜合效率的重要學(xué)科。該理論對采購策略的調(diào)整、工序管理的優(yōu)化、質(zhì)量管理的推進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化的執(zhí)行、自動化設(shè)備的引入和制造執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)用等方面都提出了具體的要求，對于企業(yè)提高資源利用效率、健康發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。而真正意義上的智能車間應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)車間里人、機(jī)和物全面互聯(lián)，并將諸如工業(yè)工程這些學(xué)科里先進(jìn)的生產(chǎn)管理方法以及車間產(chǎn)品、工藝、流程和產(chǎn)線模型化，消除人員調(diào)整干預(yù)響應(yīng)慢的特性，精準(zhǔn)實時響應(yīng)生產(chǎn)變化。同時在實現(xiàn)車間自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)之上逐步實現(xiàn)智能生產(chǎn)，即通過人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的技術(shù)，逐步構(gòu)建一套內(nèi)部設(shè)計生產(chǎn)運(yùn)行管理自優(yōu)化的規(guī)則體系，以實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)、智能化生產(chǎn)和風(fēng)險管理預(yù)警等功能，從而為企業(yè)提質(zhì)增效，降低成本。

3 結(jié)束語

智能車間建設(shè)不是一蹴而就的，更不只是一些局部環(huán)節(jié)的改造，而是一個系統(tǒng)化推進(jìn)的過程。在智能制造建設(shè)路上，各方要準(zhǔn)確把握智能車間建設(shè)的幾大誤區(qū)，從企業(yè)、制造業(yè)自身的角度實事求是地探索出一條智能化轉(zhuǎn)型升級之路，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化并行改造，引領(lǐng)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。