基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“互聯(lián)網(wǎng)+智能工廠”的研究與探索

辜志剛 張駿 孔菲

1.江西航天云網(wǎng)科技有限公司 江西南昌 330096；2.數(shù)字江西科技有限公司 江西南昌 330096；3.北京鼎興達(dá)信息科技股份有限公司江西分公司 江西南昌 330096

為了適應(yīng)科技變革和產(chǎn)業(yè)革命中的社會(huì)發(fā)展步伐，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了互聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)計(jì)劃、十四五規(guī)劃、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等，基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與變革，這些規(guī)劃都有著相同的指導(dǎo)方向，即制造業(yè)應(yīng)該朝智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化以及可持續(xù)發(fā)展的方向努力，讓企業(yè)的生產(chǎn)向智能工廠邁進(jìn)[1]。

1 智能制造是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)

現(xiàn)如今，信息技術(shù)中通信技術(shù)發(fā)展已經(jīng)對(duì)人們的生產(chǎn)生活、社會(huì)體系產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響?；ヂ?lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)中的應(yīng)用十分廣泛，信息物理系統(tǒng)也因此走進(jìn)大眾視野，它可以將物理領(lǐng)域與信息世界緊密地聯(lián)系在一起，開創(chuàng)工業(yè)革命的新篇章。當(dāng)前，智能手機(jī)、智能手表、智能汽車、智能家電等充斥著我們的生活，智能創(chuàng)造的發(fā)展已經(jīng)成為技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是企業(yè)獲取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位的重要手段。企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)一般都是人才、技術(shù)管理與生產(chǎn)成本投入的競(jìng)爭(zhēng)。如果其他企業(yè)在智能工廠里，選擇高質(zhì)量、高柔性的技術(shù)裝備，并采取精英管理來實(shí)現(xiàn)顧客的實(shí)際需求，為顧客提供暖心、體貼的服務(wù)，這就會(huì)導(dǎo)致固步自封的傳統(tǒng)企業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)銷售阻滯，很容易面臨淘汰。企業(yè)如果想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取得優(yōu)勢(shì)地位，建造智能工廠就是勢(shì)必進(jìn)行的。

2 離散制造業(yè)智能工廠的總體框架分析

在信息物理系統(tǒng)的幫助下，離散制造業(yè)智能工廠的大體框架主要由六部分構(gòu)成，分別是智能化制造、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、服務(wù)、經(jīng)營(yíng)以及決策。企業(yè)信息門戶在企業(yè)內(nèi)部形成縱向集成，還要與原料供應(yīng)商、顧客以及合伙人之間形成橫向集成，這種集成的實(shí)現(xiàn)就需要保證相應(yīng)的信息安全和具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)?；ヂ?lián)網(wǎng)+計(jì)劃在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域中都有涉及，當(dāng)然與智能工廠關(guān)系最密切的是“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域的協(xié)同制造、AI以及電子商務(wù)。這項(xiàng)計(jì)劃的提出，有利于互聯(lián)網(wǎng)與制造行業(yè)的牢牢地結(jié)合在一起，真正進(jìn)入數(shù)字化、智能化、信息化與網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部的協(xié)同合作，在互聯(lián)網(wǎng)支持下建立協(xié)同制造的新型生產(chǎn)模式。在合作領(lǐng)域中，重點(diǎn)推行互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同制造、服務(wù)型制造以及智能化制造，真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同制造平臺(tái)的搭建，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化制造行業(yè)體系的形成，這也為制造業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了指導(dǎo)方向。因此，我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行具體的分析[2]。

2.1 協(xié)同制造

現(xiàn)在世界的發(fā)展方向是智能化、創(chuàng)新多元以及協(xié)同合作的發(fā)展。為了提升企業(yè)在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力，可以采取互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)開展企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的新模式。協(xié)同創(chuàng)造就是利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)、制造、包裝、管理以及決策等，通過創(chuàng)新企業(yè)業(yè)務(wù)的管理實(shí)現(xiàn)資源的合理化分配。企業(yè)的協(xié)同合作是十分重要的。協(xié)同制造的生產(chǎn)模式以虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化以及全球化的制造方式為主，不受時(shí)間與空間的約束，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)與合作者之間的信息共享，包括顧客、設(shè)計(jì)方案與經(jīng)營(yíng)管理等。將以前的串行工作方式進(jìn)行并行更改，最大化地縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，讓新產(chǎn)品的整體生產(chǎn)周期有所減小，從而實(shí)現(xiàn)客戶的實(shí)際需要，注重設(shè)計(jì)的質(zhì)感。通過關(guān)注產(chǎn)品的工藝、制造、成本的設(shè)計(jì)，最大限度的提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，營(yíng)造創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，還要加強(qiáng)產(chǎn)品的可制造性，擴(kuò)寬成本降低的空間。這對(duì)生產(chǎn)資金投入的降低和產(chǎn)品質(zhì)量的提升十分有好處，還能夠最大限度地滿足客戶的需要。協(xié)同制造主要就是通過協(xié)同平臺(tái)，全方面的達(dá)成協(xié)同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)以及供應(yīng)渠道。協(xié)同制造還能將傳統(tǒng)的客戶需求進(jìn)行一系列的設(shè)計(jì)、制造、分銷等服務(wù)，使其變成統(tǒng)一的整體，無論客戶的需求發(fā)生任何變化，可以對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)、更改設(shè)計(jì)與制造工藝，重新規(guī)劃實(shí)際的供應(yīng)鏈。

2.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

隨著產(chǎn)品邁向智能化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮電、液、聲、光、傳感器以及網(wǎng)絡(luò)接口等許多因素，僅靠少數(shù)人完成設(shè)計(jì)任務(wù)是不能按時(shí)交工的，在這種情況下，可以將社會(huì)的有限資源進(jìn)行整合，參與協(xié)同設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)就是通過通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體等，營(yíng)造一個(gè)共享環(huán)境，讓工作人員可以在這種環(huán)境中進(jìn)行協(xié)同合作、分工協(xié)商，最終完成目標(biāo)任務(wù)。它不受時(shí)間與空間的限制，推動(dòng)工作人員開展彼此依賴的協(xié)同工作。在計(jì)算機(jī)的支持下，協(xié)同工作平臺(tái)對(duì)于協(xié)同設(shè)計(jì)的完成是十分重要的，不同地域的項(xiàng)目小組成員可以開展動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的選取、估量、發(fā)送以及接收，分析設(shè)計(jì)方案的可操作性，快速準(zhǔn)確地完成設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。協(xié)調(diào)機(jī)制的相關(guān)問題也需要得到解決，構(gòu)建沖突解決機(jī)制、數(shù)據(jù)管理機(jī)制等，從而提升相關(guān)系統(tǒng)的開放性和包容性。例如：凱馬南柴作為生產(chǎn)柴油機(jī)的企業(yè)，各部門早期的信息交流與溝通較為困難，然后該企業(yè)利用PDM系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的生命周期實(shí)施信息化管理，在企業(yè)內(nèi)部建立了一個(gè)有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的協(xié)同工作環(huán)境，集成企業(yè)的產(chǎn)品信息并組織產(chǎn)品的協(xié)同開發(fā)[3]。

2.3 信息物理系統(tǒng)

信息物理系統(tǒng)為智能工廠連接萬物的提供了必要的技術(shù)支撐。通過物聯(lián)網(wǎng)和信息網(wǎng)實(shí)現(xiàn)制造行業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施、部門組織、項(xiàng)目成員的互聯(lián)，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信功能以及感知系統(tǒng)算作整體，可以實(shí)現(xiàn)物理世界的感知，實(shí)時(shí)監(jiān)控物理世界的安全，真正實(shí)現(xiàn)物理世界的感知、聯(lián)系與控制。而信息物理系統(tǒng)注重將計(jì)算系統(tǒng)與物理資源聯(lián)系在一起，可以將其應(yīng)用于許多智能設(shè)備的互聯(lián)、傳感、智能汽車以及智能家居等。信息數(shù)據(jù)在某種程度上具有高度的離散性，當(dāng)信息從物理空間流動(dòng)到信息空間時(shí)，就必須先利用傳感器使其轉(zhuǎn)換為模擬量，再進(jìn)化為數(shù)字量，才能被信息空間所認(rèn)可。在某種意義上，傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以算作信息物理系統(tǒng)的一部分。

2.4 協(xié)同供應(yīng)鏈

制造業(yè)的具有非常長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，制作工藝也較為繁瑣，與許多的原料供應(yīng)商和合作單位都有關(guān)聯(lián)，因此可以通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建協(xié)同化的辦公環(huán)境，稱為協(xié)同供應(yīng)鏈?？梢岳霉?yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)原料供應(yīng)商、制造部門、以及客戶之間的信息共享，包括客戶的產(chǎn)品需求、設(shè)計(jì)方案、文件起草、供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品庫(kù)存等。在這個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中，可以發(fā)現(xiàn)客戶的實(shí)時(shí)需求，并對(duì)需求變化做出及時(shí)更改和設(shè)計(jì)，滿足客戶的需要。而汽車制造業(yè)則作為較為模范的協(xié)同供應(yīng)鏈管理行業(yè)，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，對(duì)汽車產(chǎn)品的需求也逐漸升高，如何實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外原料供應(yīng)商、制造商、產(chǎn)品分銷商以及客戶之間的信息全方面共享，這成為了眾多企業(yè)需要思考并解決的問題，也是協(xié)同管理供應(yīng)鏈的重要內(nèi)容。通過協(xié)同供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，最大限度地精準(zhǔn)落實(shí)客戶的具體化需求，并在供應(yīng)鏈中進(jìn)行合理發(fā)布，從而迅速快捷地實(shí)現(xiàn)客戶的個(gè)體化需求，有效降低產(chǎn)品的庫(kù)存，保證產(chǎn)品的準(zhǔn)時(shí)供給[4]。

2.4.1 協(xié)同生產(chǎn)

許多復(fù)雜的產(chǎn)品制造過程往往由多個(gè)工廠的共同參與，協(xié)同生產(chǎn)出同類產(chǎn)品。這些工廠之間需要提前制定生產(chǎn)計(jì)劃，保證協(xié)同供應(yīng)與協(xié)同生產(chǎn)，確保能夠保質(zhì)保量，準(zhǔn)時(shí)交付生產(chǎn)零件和成品。

2.4.2 協(xié)同服務(wù)

在信息物理系統(tǒng)的支撐下，考慮產(chǎn)品的整體生命周期，從客戶的產(chǎn)品需求、設(shè)計(jì)生產(chǎn)、后續(xù)服務(wù)、貨源供給直到資源的重復(fù)利用。在進(jìn)行產(chǎn)品的智能化管理的基礎(chǔ)上，收集工作過程中的信息數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)加以傳輸，在產(chǎn)品運(yùn)維知識(shí)庫(kù)的指導(dǎo)下在線診斷并處理相關(guān)的產(chǎn)品信息，服務(wù)流程正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)客戶的基本需求，為客戶最大程度地節(jié)省資金，也為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)空間，努力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的服務(wù)轉(zhuǎn)型。

2.4.3 企業(yè)電子商務(wù)

針對(duì)傳統(tǒng)的電子商務(wù)，實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)的大力創(chuàng)新，以制造商作為中心建立完整的電子商務(wù)體系，在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行項(xiàng)目招標(biāo)、原料采購(gòu)、實(shí)際支付、物流管理以及售后服務(wù)，開展B2B、O2O的營(yíng)銷方式。運(yùn)用大數(shù)據(jù)對(duì)客戶的喜好、消費(fèi)習(xí)慣進(jìn)行分析，并結(jié)合用戶的生活與工作環(huán)境的隱性需求，旨在為客戶提供更加精準(zhǔn)、個(gè)性化的服務(wù)。

3 結(jié)語

總而言之，制造業(yè)如果想要在同行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)施科技變革和產(chǎn)業(yè)變革就是十分重要的，努力向智能化制造方向邁進(jìn)，充分考慮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。結(jié)合信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、協(xié)同服務(wù)以及協(xié)同供應(yīng)鏈的有效發(fā)展，讓企業(yè)在全球范圍的供應(yīng)鏈中獲得較為明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這也是企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必要過程。