工業也要拼“智商”

王喜文

摘 要：未來10年，第四次工業革命將步入“分散化”生產的新時代。“工業4.0”通過決定生產制造過程等網絡技術，實現智能制造與實時管理。智能制造中的生產設備具有感知、分析、決策、控制等功能，是先進制造技術、信息技術的集成和深度融合。在智能生產過程中，傳感器、智能診斷和管理系統通過網絡互聯，由程序控制上升到智能控制，使得制造工藝能夠根據制造環境和制造過程的變化進行實時優化，提升產品的質量和生產效率。

關鍵詞：工業；智商；工業4.0

1 生產智能化

全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，在著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數量、優先級、工廠現有資源（人員、設備、物料）的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。提高生產效率，實現生產成本的大幅下降，同時實現產品多樣性、縮短新產品開發周期，從而實現工廠運營的全面優化變革。

在傳統制造業時代，材料、能源和信息是工廠生產的三要素。傳統制造業發展的歷史就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發展。但隨著移動互聯網和云計算、大數據技術的發展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多的功能強大的智能設備以無線方式實現了與互聯網或設備之間的互聯。由此衍生出物聯網、服務互聯網和數據網，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統（CPS）的方式融合。即這種技術進步使得制造業領域實現了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯。

通過互通互聯，云計算、大數據這些新的互聯網技術和以前的自動化的技術相結合，生產工序實現縱向系統上的融合，生產設備和設備之間，工人與設備之間的合作把整個工廠內部聯結起來，形成信息物理系統，互相之間可以合作、響應，開展個性化生產制造，同時可以調整產品生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節約資源的方式。

“工業4.0”時代，在智能工廠中，客戶關系管理（Customer Relationship Management，CRM）、產品數據管理（Product Data Management，PDM）、供應鏈管理（Supply chain management，SCM）等軟件管理系統可能都將互聯。屆時，接到顧客訂單后，工廠就會立即自動向原材料供應商采購原材料。原材料到貨后，將被賦予數據，“這是給某某客戶生產的某某產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。如果在生產過程中，原材料被錯誤配送到其他生產線，它就會通過與生產設備開展“對話”，返回屬于自己的正確的生產線；如果生產機器之間的原材料不夠用，那么生產機器也可以向訂單系統進行“交涉”，來增加原材料數量；即便是原材料嵌入到產品內之后，由于它還保存著路徑流程信息，很容易實現追蹤溯源。

2 設備智能化

在未來的智能工廠，每個生產環節都清晰可見、高度透明，整個車間有序且高效地運轉。“工業4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定新功能，就可以實現產品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節能性等智能化要求。這些為生產設備添加的新功能通過為生產線配置眾多傳感器，讓設備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網絡傳送到云計算數據中心，通過大數據分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現設備智能化。

“工業4.0”中，在生產線、生產設備中配備的傳感器能夠實時抓取數據，經過無線通信連接互聯網后傳輸數據，對生產本身進行實時監控。設備傳感和控制層的數據與企業信息系統融合形成了信息物理系統（CPS），可使生產大數據傳到云計算數據中心后進行存儲、分析，形成決策并反過來指導設備運轉。設備的智能化直接決定了“工業4.0”所要求的智能生產水平。

3 能源管理智能化

近年來，環境和節能減排已成為制造業最重視的課題之一。許多制造業都已經開始應用信息技術，對生產能耗進行管理，以最具經濟效益的方式部署工業節能減排與綜合利用智能化系統架構，從資源、原材料、研發設計、生產制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產品生命周期管理的循環。

4 供應鏈管理智能化

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

鑒于此種情況，供應鏈管理 （SCM）系統應運而生。它是隨著20世紀90年代信息技術，特別是互聯網的發展，在全球制造業出現企業經營集團化和國際化的形勢下提出的新型管理模式。供應鏈管理對由供應商、制造商、分銷商直至最終顧客構成的供應鏈系統中的物流、信息流、資金流進行計劃協調，控制和優化，旨在降低總成本的同時提高服務水平。

“工業4.0”時代，復雜的制造系統在一定程度上也加速了產業組織結構的轉型。傳統的大型企業集團掌控的供應鏈主導型將向產業生態型演變，平臺技術以及平臺型企業將在產業生態中展現出更多的作用。因此，企業競爭戰略的重點將不再是做大規模，而將是智能化的供應鏈管理，在不斷變化的動態環境中獲得和保持動態的供需協調能力。

供應鏈管理智能化將統一工廠的零部件庫存和供應商的生產流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風險與生產成本。供應鏈管理智能化要求企業間的信息采用基于事件驅動的方式交換信息，信息交換是實時的，并且對方同樣可以做出實時的反應，供應鏈上不同企業的運作效率與在同一個企業中的運作一樣敏捷，滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業帶來更大的利益，供應鏈上各企業的協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及有力的保障。

上述四個智能化體現了“工業4.0”的宏大愿景。“工業4.0”認為實現上述四個智能化其實是一個簡單的概念：將大量的有關人、信息管理系統、自動化生產設備等物體融入到信息物理系統（CPS）中，在制造系統中利用產生的數據為企業服務，協同企業的生產和運營。

此外，“工業4.0”時代可能還會實現更多高級功能。例如設備智能化使得設備可以自動察覺維護時期，生產智能化使得管理人員可對生產狀況進行遠程監管與操作，供應鏈管理智能化使得資源分配最優化……