首屆全國服務(wù)型制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽總體技術(shù)綜述

劉加勇，曹懷明，史 耀

（1.機(jī)械工業(yè)教育發(fā)展中心，北京 100055；2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402260）

1 引言

服務(wù)型制造是制造與服務(wù)融合發(fā)展的新型制造模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合的主要方向，也是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、增強(qiáng)核心競爭力和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。2016年，為深入實(shí)施《中國制造2025》，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委和中國工程院發(fā)布了《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》[1]，同年，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)與工信部聯(lián)合集中宣貫了該指南[2]。2020年，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委及教育部等十五部委印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)服務(wù)型制造發(fā)展的指導(dǎo)意見》，該意見對發(fā)展服務(wù)型制造進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)，提出了未來中國制造業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是努力推動(dòng)“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”轉(zhuǎn)型升級的目標(biāo)和要求[3]。2021年，我國國民經(jīng)濟(jì)“十四五”發(fā)展規(guī)劃提出要“深入實(shí)施智能制造和綠色制造工程，發(fā)展服務(wù)型制造新模式，推動(dòng)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化”發(fā)展[4]。黨的二十大報(bào)告進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，要推動(dòng)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)同先進(jìn)制造業(yè)深度融合。

中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)錨準(zhǔn)服務(wù)型制造發(fā)展大勢，主動(dòng)延伸機(jī)械工業(yè)服務(wù)鏈條，積極向人社部申請舉辦國家級一類賽事，把舉辦職業(yè)技能競賽作為推動(dòng)行業(yè)人才培養(yǎng)工作的有力抓手和促進(jìn)技能人才成長的重要平臺(tái)，同時(shí)，舉辦大賽涉及的新技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用，對行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義，為企業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)模式和商業(yè)模式提供了典型應(yīng)用場景。首屆全國服務(wù)型制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽（以下簡稱服務(wù)型制造大賽）于2023年4月在安徽阜陽圓滿落幕。

2 服務(wù)型制造內(nèi)涵及典型應(yīng)用模式

2.1 服務(wù)型制造定義

在國內(nèi)，孫巖林最早提出服務(wù)型制造概念，他認(rèn)為服務(wù)型制造更重視知識資本和人力資本的投入[5]。國內(nèi)學(xué)者也對相關(guān)概念進(jìn)行了大量研究，直到《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》對服務(wù)型制造的概念進(jìn)行了明確定義，即服務(wù)型制造是制造與服務(wù)融合發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。制造業(yè)企業(yè)通過創(chuàng)新優(yōu)化生產(chǎn)組織形式、運(yùn)營管理方式和商業(yè)發(fā)展模式，不斷增加服務(wù)要素在投入和產(chǎn)出中的比重，從以加工組裝為主向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，從單純出售產(chǎn)品向出售“產(chǎn)品+服務(wù)”轉(zhuǎn)變，有利于延伸和提升價(jià)值鏈，提高全要素生產(chǎn)率、產(chǎn)品附加值和市場占有率，這為中國服務(wù)型制造的發(fā)展提出了目標(biāo)和藍(lán)圖。

2.2 服務(wù)型制造關(guān)鍵共性技術(shù)

服務(wù)型制造關(guān)鍵共性技術(shù)涉及多種技術(shù)的交叉融合，貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括全流程、定制化的制造系統(tǒng)研發(fā)，分布式協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)，全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售與服務(wù)協(xié)同平臺(tái)研發(fā)，數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)交易協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)，多參數(shù)綜合檢測，可靠性驗(yàn)證方法等試驗(yàn)檢測，產(chǎn)品生命周期動(dòng)態(tài)可靠性設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)，產(chǎn)品全生命周期服務(wù)、診斷及維修功能數(shù)字化平臺(tái)研發(fā)，產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈智能優(yōu)化，全流程供應(yīng)鏈的資源管理系統(tǒng)研發(fā)等技術(shù)。

2.3 基于“微笑曲線”的服務(wù)型制造典型應(yīng)用模式

20世紀(jì)80年代末，施振榮率先提出了“微笑曲線”理論，傳統(tǒng)的“微笑曲線”模型是一條中間低兩端高的笑臉狀曲線，描述了產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈不同環(huán)節(jié)附加價(jià)值不同的特點(diǎn)。“微笑曲線”兩端代表研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和營銷品牌環(huán)節(jié)，中間是加工制造環(huán)節(jié)，其中加工制造環(huán)節(jié)的附加值最低，兩端的研發(fā)設(shè)計(jì)和銷售品牌等服務(wù)環(huán)節(jié)則有更高的附加值[6-7]。

服務(wù)型制造本質(zhì)上仍是一種制造模式，但其又區(qū)別于傳統(tǒng)的制造模式，其特點(diǎn)是跨界融合、協(xié)同發(fā)展多種產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)對市場產(chǎn)品和服務(wù)需求的生產(chǎn)制造。發(fā)展服務(wù)型制造一是要向產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈兩端延伸和融合發(fā)展，二是在生產(chǎn)過程中投入越來越多的生產(chǎn)服務(wù)，三是生產(chǎn)銷售的產(chǎn)品是實(shí)物產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)品的結(jié)合[8]，從而打破由傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)分工和技術(shù)體系所定義的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)體系，是一種典型的“微笑曲線”理論模型案例。制造企業(yè)通過整合資源與能力，按照服務(wù)型制造特點(diǎn)，在全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)新應(yīng)用模式，為企業(yè)提質(zhì)增效創(chuàng)造新的增長點(diǎn)。在產(chǎn)業(yè)鏈上游，企業(yè)可投入附加值較高的研發(fā)、設(shè)計(jì)和個(gè)性化定制等服務(wù)；在產(chǎn)業(yè)鏈下游，企業(yè)可通過多種媒介增加生產(chǎn)性金融、信息增值等服務(wù)，以增加企業(yè)產(chǎn)品在后市場的附加值；從全產(chǎn)業(yè)鏈看，企業(yè)可提供系統(tǒng)解決方案、供應(yīng)鏈管理等服務(wù)?；凇拔⑿η€”的服務(wù)型制造典型應(yīng)用模式如圖1所示。

圖1 基于“微笑曲線”的服務(wù)型制造典型應(yīng)用模式

3 服務(wù)型制造大賽技術(shù)方案設(shè)計(jì)

3.1 賽項(xiàng)設(shè)置和競賽任務(wù)

服務(wù)型制造大賽圍繞服務(wù)型制造本體技術(shù)和典型應(yīng)用場景，設(shè)置五個(gè)賽項(xiàng)，大賽各賽項(xiàng)設(shè)置3～4個(gè)競賽任務(wù)，見表1。

表1 服務(wù)型制造大賽賽項(xiàng)名稱和競賽任務(wù)

3.2 賽項(xiàng)涉及技術(shù)和競賽平臺(tái)

服務(wù)型制造大賽各賽項(xiàng)涉及的技術(shù)見表2。

表2 服務(wù)型制造大賽各賽項(xiàng)涉及的技術(shù)

賽項(xiàng)一是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)員（個(gè)性定制與設(shè)計(jì)服務(wù)）。本賽項(xiàng)聚焦個(gè)性化定制與工業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)兩類服務(wù)型制造方式，主要圍繞工業(yè)產(chǎn)品個(gè)性化訂單管理、產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)、數(shù)字化工藝文件編制、柔性制造系統(tǒng)配置等典型工作場景，研發(fā)了個(gè)性化訂單管理系統(tǒng)、交互設(shè)計(jì)服務(wù)系統(tǒng)、虛擬仿真生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)，搭建了“個(gè)性化定制與設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)”，其各功能模塊如圖2所示。本賽項(xiàng)基于客戶個(gè)性化定制和數(shù)字化設(shè)計(jì)需求，綜合運(yùn)用表2所示的技術(shù)。針對客戶多批次、小批量、個(gè)性化等需求特性，以產(chǎn)品訂單信息為依據(jù)，完成個(gè)性定制產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)，為客戶提供優(yōu)化設(shè)計(jì)和驗(yàn)證服務(wù)，然后編制產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)字化工藝文件、管理文件，最后提供出智能排產(chǎn)、柔性加工、可視化管理和場景搭建及品質(zhì)保證整體解決方案。

圖2 個(gè)性化定制與設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)各功能模塊

賽項(xiàng)二是數(shù)字化管理師（協(xié)同制造網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建）。本賽項(xiàng)聚焦服務(wù)型制造領(lǐng)域中網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用場景，基于工業(yè)數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造中的融合賦能基本特征，搭建了由數(shù)據(jù)管理、自動(dòng)供料、裝備檢測、智能分揀、AGV物流、智能倉儲(chǔ)和可視化系統(tǒng)等單元組成的“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造數(shù)字管理平臺(tái)”，如圖3所示。本賽項(xiàng)圍繞“以數(shù)字化為主線，以硬件為載體，體現(xiàn)軟件技術(shù)功效的服務(wù)型制造技術(shù)路徑，針對網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造技術(shù)應(yīng)用典型場景及其生產(chǎn)要素配置、生產(chǎn)組織和數(shù)字管理等特征，綜合運(yùn)用表2所示技術(shù)，依序完成包含原材料供給方案、生產(chǎn)設(shè)備配置和協(xié)同路徑管理等生產(chǎn)要素在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造場景規(guī)劃設(shè)計(jì)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造數(shù)字管理平臺(tái)

賽項(xiàng)三是物聯(lián)網(wǎng)安裝調(diào)試員（數(shù)字中臺(tái)與遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)）。本賽項(xiàng)聚焦服務(wù)型制造中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字中臺(tái)與遠(yuǎn)程運(yùn)維等智能服務(wù)應(yīng)用場景，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備裝調(diào)、工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣端應(yīng)用、數(shù)字中臺(tái)搭建與應(yīng)用、數(shù)據(jù)上云與工業(yè)App應(yīng)用、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)與優(yōu)化等典型工作，綜合運(yùn)用表2所示技術(shù)，搭建了“數(shù)字中臺(tái)與遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)”，同圖3所示。

基于服務(wù)型制造中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字中臺(tái)與遠(yuǎn)程運(yùn)維等智能服務(wù)應(yīng)用需求，針對工業(yè)現(xiàn)實(shí)場景，以生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)為對象，通過應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備，打通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的快速、精確采集與網(wǎng)絡(luò)通信；通過數(shù)字孿生等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的虛擬化和可視化；配置工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣端應(yīng)用裝置和軟件，實(shí)現(xiàn)智能加工過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析及優(yōu)化，以及產(chǎn)場景數(shù)據(jù)的可視化顯示及動(dòng)態(tài)分析，形成數(shù)字中臺(tái)，為決策等生產(chǎn)服務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)在線檢測、故障預(yù)警與診斷等服務(wù)。

賽項(xiàng)四是服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)員（機(jī)器人智能服務(wù)）。本賽項(xiàng)面向制造業(yè)“智改數(shù)轉(zhuǎn)”和新技術(shù)賦能的新要求，以服務(wù)機(jī)器人為重要載體，選擇生產(chǎn)安全與環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)設(shè)備巡檢與處置、危險(xiǎn)環(huán)境智能服務(wù)作業(yè)等服務(wù)場景，展現(xiàn)機(jī)器人環(huán)境感知、運(yùn)動(dòng)控制、人機(jī)交互和自主作業(yè)等方面的賦能技術(shù)應(yīng)用和服務(wù)功能。本賽項(xiàng)研發(fā)了“機(jī)器人智能服務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)”平臺(tái)，如圖4～5所示。本賽項(xiàng)以服務(wù)機(jī)器人、移動(dòng)載運(yùn)機(jī)器人（AGV平臺(tái)）和工業(yè)機(jī)器人等為載體，綜合應(yīng)用表2所示技術(shù)。通過智能識別、運(yùn)動(dòng)控制、智能決策、人機(jī)交互和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等服務(wù)功能模塊的安裝調(diào)試，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、工作環(huán)境、服務(wù)作業(yè)和運(yùn)行管理等要素的有效聯(lián)接和協(xié)同運(yùn)作。

圖4 職工組機(jī)器人智能服務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)

圖5 學(xué)生組機(jī)器人智能服務(wù)與應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)

賽項(xiàng)五是供應(yīng)鏈管理師（產(chǎn)品檢測與客戶體驗(yàn)服務(wù)）。本賽項(xiàng)基于服務(wù)型制造生產(chǎn)鏈、供應(yīng)鏈有效協(xié)同規(guī)則，選取生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃、工業(yè)物流設(shè)備裝調(diào)與運(yùn)維、智能制造系統(tǒng)調(diào)試、產(chǎn)品檢測與服務(wù)和物流數(shù)據(jù)管理與客戶體驗(yàn)等智能工廠生產(chǎn)車間典型場景，運(yùn)用表2所示技術(shù)，搭建了“工業(yè)智能物流與產(chǎn)品檢測服務(wù)平臺(tái)”，如圖6所示。針對企業(yè)智能化生產(chǎn)與效能管理需要、智能生產(chǎn)流程與客戶服務(wù)需求，以智能生產(chǎn)單元為載體，綜合運(yùn)用表2所示技術(shù)。通過對智能制造流程、生產(chǎn)物流和客戶服務(wù)數(shù)據(jù)及關(guān)鍵指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行及全流程動(dòng)態(tài)監(jiān)控及優(yōu)化。

圖6 工業(yè)智能物流與產(chǎn)品檢測服務(wù)平臺(tái)

4 服務(wù)型制造大賽技術(shù)邏輯

服務(wù)型制造大賽聚焦于裝備制造業(yè)智能工廠的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，以智能制造為基礎(chǔ)，以智能制造平臺(tái)為支撐，以實(shí)現(xiàn)小批量、多批次、智能化和個(gè)性化生產(chǎn)為目標(biāo)，各賽項(xiàng)之間，從技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的角度存在一定的支撐、互補(bǔ)和遞進(jìn)關(guān)系。

大賽各賽項(xiàng)遵循一條主線，全過程體現(xiàn)“制造+服務(wù)”理念。5個(gè)賽項(xiàng)的技術(shù)設(shè)計(jì)從“客戶個(gè)性化定制”開始，到“客戶體驗(yàn)服務(wù)”結(jié)束，全過程體現(xiàn)“以客戶為中心、以服務(wù)為導(dǎo)向”，主要展現(xiàn)了“個(gè)性化定制服務(wù)”“工業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)”“協(xié)同制造”“遠(yuǎn)程運(yùn)維”“供應(yīng)鏈管理”“檢驗(yàn)檢測認(rèn)證服務(wù)”等服務(wù)型制造典型模式。其中賽項(xiàng)一“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)員（個(gè)性定制與設(shè)計(jì)服務(wù)）”立足“研發(fā)設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，為客戶提供個(gè)性化定制服務(wù)，為生產(chǎn)制造前段提供工業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)；賽項(xiàng)二“數(shù)字化管理師（協(xié)同制造網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建）”立足“生產(chǎn)制造”環(huán)節(jié)，為生產(chǎn)制造過程直接服務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、共享制造服務(wù)；賽項(xiàng)三“物聯(lián)網(wǎng)安裝調(diào)試員（數(shù)字中臺(tái)與遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)）”立足“生產(chǎn)制造”環(huán)節(jié)，為生產(chǎn)制造過程直接服務(wù)，提供數(shù)字中臺(tái)、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)，重在數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程運(yùn)維；賽項(xiàng)四“服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)員（機(jī)器人智能服務(wù)）”立足“生產(chǎn)制造”環(huán)節(jié)，以機(jī)器人為載體，為生產(chǎn)制造過程提供輔助智能服務(wù)，提供生產(chǎn)防護(hù)公共服務(wù)、工業(yè)設(shè)備巡檢及遠(yuǎn)程監(jiān)測服務(wù)和生產(chǎn)載運(yùn)智能服務(wù)；賽項(xiàng)五“供應(yīng)鏈管理師（產(chǎn)品檢測與客戶體驗(yàn)服務(wù)）”立足“生產(chǎn)制造”和“銷售服務(wù)”環(huán)節(jié)，提供輔助服務(wù)，包括產(chǎn)品檢測認(rèn)證、產(chǎn)品全生命周期管理、客戶體驗(yàn)和供應(yīng)鏈管理服務(wù)等。服務(wù)型制造大賽各賽項(xiàng)之間技術(shù)邏輯流程如圖7所示。

圖7 服務(wù)型制造大賽各賽項(xiàng)技術(shù)邏輯流程

5 結(jié)束語

服務(wù)型制造大賽是我國首次面向服務(wù)型制造領(lǐng)域舉辦的國家級一類職業(yè)技能大賽，是貫徹落實(shí)關(guān)于技能人才工作重要指示精神的具體舉措，大賽涉及的相關(guān)技術(shù)是助力先進(jìn)制造業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合的重要技術(shù)力量。大賽的應(yīng)用技術(shù)具有較強(qiáng)的前瞻性和引領(lǐng)性，但在相關(guān)技術(shù)的可靠性上還有待進(jìn)一步提高，相關(guān)技術(shù)的工業(yè)級應(yīng)用仍是一個(gè)需要持續(xù)研究的領(lǐng)域。