馬玉山院士深度解讀：智能制造的“五維八化”

文/本刊編輯部 郭 瑩

如何通過(guò)新一代信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)？傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升過(guò)程中的痛點(diǎn)問(wèn)題如何解決？企業(yè)如何通過(guò)智能制造的實(shí)施，把制造中不賺錢(qián)的環(huán)節(jié)變成賺錢(qián)的環(huán)節(jié)？

2022年6月25日，中國(guó)工程院院士、吳忠儀表有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)馬玉山在中國(guó)科協(xié)舉辦的“先進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇”中圍繞企業(yè)智能制造的實(shí)踐、智能制造關(guān)鍵技術(shù)、企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力等內(nèi)容進(jìn)行了分享，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型提供借鑒。

智能制造的“五維八化”

“智能制造最終歸結(jié)為8個(gè)字，軟硬兼施，五維八化?！瘪R玉山認(rèn)為，智能制造不能只靠軟件，要軟硬兼施，在技術(shù)、管理、裝備、制造、物料5個(gè)維度全面實(shí)施的基礎(chǔ)上，向自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化、精益化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、可視化和智能化八個(gè)方面推進(jìn)。

從五個(gè)維度來(lái)講，每個(gè)維度都有相關(guān)的軟件支撐。總體來(lái)說(shuō)，企業(yè)如果要實(shí)施完整的智能制造，至少需要60個(gè)軟件系統(tǒng)來(lái)支撐，包括企業(yè)的內(nèi)控、財(cái)務(wù)、質(zhì)量、績(jī)效管理和整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程的履約交付等。

而智能制造為何要從“八化”來(lái)推進(jìn)呢？馬玉山指出，第一是自動(dòng)化，企業(yè)做智能制造，自動(dòng)化非常重要，同時(shí)自動(dòng)化程度不能太低，也不能太高，如果企業(yè)完全追求無(wú)人工廠、黑燈工廠，必然會(huì)影響企業(yè)的投入，也會(huì)影響企業(yè)的資金效率。第二是數(shù)字化，如果企業(yè)所有的數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，那么企業(yè)很難實(shí)施智能制造，但是如果企業(yè)只有數(shù)字化，也無(wú)法實(shí)施智能制造，所以實(shí)施智能制造，數(shù)字化是關(guān)鍵。第三是信息化，從兩化融合到兩化深度融合，信息化被多次提起。但信息化也是推進(jìn)智能制造的一個(gè)組成部分，不能夠代表整體的智能制造。第四是精益化，智能制造精益化包括精益質(zhì)量、精益生產(chǎn)和精益管理。任何一家企業(yè)，管理必須是精益的。如果一家企業(yè)管理是松散式的，那實(shí)現(xiàn)智能制造是不可能的事情。第五是網(wǎng)絡(luò)化，智能制造網(wǎng)絡(luò)化更多地被稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。對(duì)于制造企業(yè)而言，需要利用現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)的智能制造提供服務(wù)，但是不能一味地搞IaSS，也不能全部搞PaSS。第六是柔性化，工業(yè)4.0的核心之一就是柔性化，柔性化就是使整個(gè)制造生產(chǎn)，包括硬件，軟件都能夠?qū)崿F(xiàn)柔性化的管理。柔性化既包括裝備的柔性，還包括管理的柔性、加固能力的柔性等。第七是可視化，可視化對(duì)于企業(yè)來(lái)講并不只是幾個(gè)看板，幾個(gè)電子顯示屏就能夠體現(xiàn)的，可視化是讓企業(yè)所有工作可以一目了然，沒(méi)有死角。第八是智能化，企業(yè)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能化，企業(yè)在七化的基礎(chǔ)上，利用新一代信息技術(shù)，推動(dòng)智能化，來(lái)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。

智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

馬玉山表示，企業(yè)實(shí)施智能制造，要掌握多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。第一是人工智能，人工智能技術(shù)涉及到基于人工智能的生產(chǎn)調(diào)度與排程；基于人工智能的知識(shí)挖掘；人工智能驅(qū)動(dòng)的物料配送；人工智能驅(qū)動(dòng)的過(guò)程控制等。第二是機(jī)器視覺(jué)，機(jī)器視覺(jué)在智能制造實(shí)施中的應(yīng)用包括基于機(jī)器視覺(jué)的產(chǎn)品壓力測(cè)試、自動(dòng)化焊接、模具制造、毛坯定位技術(shù)、零部件分揀；自動(dòng)化火焰切割和機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化檢測(cè)等。第三是大數(shù)據(jù)，在智能制造實(shí)施過(guò)程中，生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化、質(zhì)量故障診斷、生產(chǎn)資源柔性動(dòng)態(tài)配置、工藝路線優(yōu)化、零部件的成本控制以及市場(chǎng)預(yù)測(cè)等，這些都需要大數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行支撐。第四是數(shù)字孿生，數(shù)字孿生在智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，比如基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與虛擬樣機(jī)；基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品裝配；基于數(shù)字孿生的焊接監(jiān)控，焊接是制造環(huán)節(jié)重要的工藝過(guò)程，如果焊接質(zhì)量不好造成返工，不但影響質(zhì)量，還會(huì)增加大量的成本并影響交期；還有基于數(shù)字孿生的鑄鍛參數(shù)優(yōu)化方法，在制造過(guò)程中，無(wú)論是鑄還是鍛，如果參數(shù)控制不好，產(chǎn)品質(zhì)量就難以控制。此外，基于AR的產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)“聯(lián)動(dòng)+閉環(huán)”的管理，基于端邊云一體化的技術(shù)架構(gòu)等，這些都是企業(yè)在改造提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的同時(shí)，所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。

智能制造提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力

“制造環(huán)節(jié)的痛點(diǎn)問(wèn)題恰恰是智能制造能夠解決的，通過(guò)智能制造的實(shí)施，可以改變傳統(tǒng)效益上的曲線，把制造中不賺錢(qián)的環(huán)節(jié)變成賺錢(qián)的環(huán)節(jié)?！瘪R玉山認(rèn)為，智能制造的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量更好、成本更低、效率更高和效益更好。只有通過(guò)智能制造才能全面提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、提升生產(chǎn)效率、提升企業(yè)效益，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的蝶變，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在質(zhì)量方面，企業(yè)通過(guò)軟件系統(tǒng)，把質(zhì)量體系、流程、業(yè)務(wù)表單等通過(guò)精益化和網(wǎng)絡(luò)化實(shí)施到整個(gè)生產(chǎn)全過(guò)程中，然后通過(guò)大數(shù)據(jù)、信息化進(jìn)行質(zhì)量分析，最終實(shí)現(xiàn)質(zhì)量指標(biāo)。當(dāng)企業(yè)的制造全過(guò)程得以實(shí)施控制，企業(yè)的質(zhì)量體系，質(zhì)量流程等得以全面貫徹，那么企業(yè)的質(zhì)量將得到保證。

在成本方面，需要重視直接材料的成本和制造費(fèi)用。制造費(fèi)用包括人工成本、設(shè)備折舊、燃料動(dòng)力。人工成本控制在個(gè)位數(shù)以下，表示這家企業(yè)的效益很好；如果一家企業(yè)的人工成本占到20%以上，那表明這家企業(yè)的效益可能不好。設(shè)備折舊充分反映出企業(yè)設(shè)備的利用率，如果一家企業(yè)的設(shè)備折舊率大于3%，表明這家企業(yè)的設(shè)備利用率不高。燃料動(dòng)力每控制1%，就能為企業(yè)增加1%的凈利潤(rùn)。所以，智能制造一定要控制制造費(fèi)用，不能只關(guān)注ERP系統(tǒng)。

在效率方面，企業(yè)提高生產(chǎn)制造的效率，提高設(shè)備利用率，提高管理效率，最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)效率的最大化，使企業(yè)各方面的工作效率得到提升。企業(yè)最終追求15%到20%的凈利潤(rùn)。比如企業(yè)的人工成本控制在1%，看似不起眼，實(shí)際上這就是企業(yè)的凈利潤(rùn)。比如設(shè)備折舊，如果企業(yè)的設(shè)備折舊率從10%控制到3%，其中7%就是企業(yè)的凈利潤(rùn)。所以在智能制造中，之所以沒(méi)有利潤(rùn)，根本原因是沒(méi)有解決制造環(huán)節(jié)的這些痛點(diǎn)問(wèn)題，而這些痛點(diǎn)問(wèn)題，恰恰是智能制造能夠解決的。

（本文根據(jù)第二十四屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)演講實(shí)錄整理）