大連金普新區產業智能化現狀分析

郭景福,何加亮,王 雪

(大連民族大學 a.企業管理研究所; b.信息與通訊工程學院，遼寧 大連 116650)

一、 產業升級歷程

十八世紀末以蒸汽機為標志的第一次工業革命開啟了人類工業文明，機械代替了手工，人類由農耕社會步入工業社會；二十世紀初的第二次工業革命以電力的廣泛使用以及機械化自動生產線為特征，促進了經濟的規模化發展；上世紀七十年代中期，計算機與信息自動化技術取得了巨大進步，引發第三次工業革命。歷史上每一次技術突破引發的工業革命本質上都是新技術的發明和應用改變了工業生產的方式，極大地降低生產成本、提高了生產效率。工業4.0和“中國制造2025”均基于CPS(Cyber-Physical Systems：信息物理系統)技術體系，這一引發新一輪產業變革的核心技術體系通過集成先進的感知、識別、云計算、通信、控制等信息和控制技術，與物理空間里的人、機、物、信息、決策支持等要素相交互、高效協同實現資源配置和運行的按需響應、快速迭代、動態優化，即通過從軟件到硬件和通信的全產業鏈智能互聯，極大降低了對人的依賴，提升了制造過程的自動化、產品的智慧化和總體生產效率，人們可以對此變革標志為第四次工業革命。

目前，以“互聯網+”信息技術與制造業加速融合為主要特征的智能制造成為全球制造業發展的主導趨勢。新技術(移動互聯網、大數據、后臺制造、機器人、物聯網等)再次引領制造業生產力的革命，萬物互聯正轉向萬物智聯，正開啟一個工業競爭的全新時代。發達國家正在利用智能互聯新技術革命推動本國制造業的再造和升級，無論是美國的“再工業化”戰略、德國的“工業4.0”制造業戰略以及 “中國制造2025”國家戰略等，都是要把本國制造業競爭力提升到一個嶄新高度。產業智能化通過信息物理系統網絡連接人類有史以來的所有發明創造，賦予產品一系列人性化的功能，智慧化的滿足人們的全方位需求(市場驅動)，激發更多創新(創新驅動)、實現更大的生產率提升和經濟發展，并創造出無數產品差異化和增值服務的機會，是制造業轉型升級的必經之路，已成為世界新一輪經濟和科技發展的戰略制高點之一。

二、產業智能化特征

新一輪產業革命的核心驅動力是信息技術(IT，Information Technology)加互聯網技術，信息技術與制造過程融合使產品本身向數字化、智能化轉變。計算機輔助設計、制造、測試、管理維護等先進技術手段使企業生產的自動化、柔性化、智能化程度大大提升，同時產生了許多新的工業化理念(協同生產、敏捷制造、大規模客戶化定制等)，以及新的產業模式(如智能制造、智能交通和物聯網等)[1]。

產業智能化，即生產過程的智能化具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等智慧功能，通過智能裝備(機器人、數控機床等)的使用、智能技術的應用優化產品的設計和制造過程[1]。理論層面，大數據驅動和知識指導相結合實現了混合型增強智能的新計算形態；應用層面，設計制造的理念從機器人轉向更加廣闊的智能自主系統，促進改造各種機械、裝備和產品具備了更廣泛的智能功能，從而滿足消費者期望的無縫、便利和個性化的產品體驗[2]，如圖1。

圖1 產業智能化的"智能"特征

智能制造基于工業互聯網和傳感器，構建智能感知網絡，通過全方位“互聯”實現生產的自動化和產品的智慧化。生產設備之間的“互聯”幫助企業更好的完成生產管理、提高效率、改善品質；生產設備和產品的“互聯”使得產品使用信息及時準確的反饋給生產設備，助力產品升級；虛擬和現實之間“互聯”使得生產過程具有自感知、自適應、自診斷、自決策、自修復等功能，實現機器智能和人類智能的融合貫通。智能制造通過安全、高效、便捷的一系列云服務，幫助企業實現從合同簽約、工廠進料、生產過程、物流過程、最終交付以及產品升級維護的全過程透明化監管，從而獲得在精益生產、智能管理等多方面的生產競爭優勢，如圖2。目前企業普遍采納的智能制造執行系統(C-MES)作為生產制造執行系統中的領導者，可以為制造企業提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制等管理功能，為企業打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理平臺。

圖2 產業智能化的"生產"特征

三、案例分析：大連金普新區智能制造現狀分析

當前《中國制造2025》正在全面實施、深入推進，中國制造要搶占新一輪科技革命和產業變革競爭的制高點，迫切需要構建支撐“兩化”(信息化和工業化)深度融合的技術體系，著力推進智能制造。

1.奇瑞汽車大連工廠MES系統

奇瑞汽車大連項目于2009年9月落戶大連保稅區，公司焊裝車間自動化線體采用的控制系統是西門子400系列PLC控制系統，該系統的系統口令功能以及安全模塊使整個系統使用起來更加便利安全，集成監視功能使得在線修改程序以及維修更加方便，公司焊裝車間裝備112臺日本NACHI以及松下工業機器人，完成點焊、弧焊、涂膠、搬運等功能。

公司生產執行系統(MES系統)于2012正式上線使用，嚴格按照豐田汽車生產模式進行實施。由于在實際生產工廠中會發生如新車投產、車型切換、生產線結構變更等非系統原因導致的變化，需要MES系統保持高度的靈活性，在系統需求定義和設計階段就考慮到如何使系統預備各種設定功能，只要改變設定，業務運用就可以方便地切換。但是一味追尋日式管理模式也使得車間的生產管理出現諸多問題，例如因奇瑞大連分公司近年的產量逐年下降，生產車型趨于單一化，且緩存平臺WBS/PBS區空間容量小，如采用通過MES系統計算的生產順序，完全使用MES系統對WBS/PBS進行調度的生產方式，恐對生產效率造成更大的影響，因此無法達到精益生產的要求。從系統使用方面，根據系統設定方式更改相關設定參數，將“平準化”生產模式變為“批量化”生產模式；從業務方面，可對WBS/PBS進行改造，擴充WBS/PBS的存儲空間等。

2.東洋重機(大連)有限公司APS系統

東洋重機(大連)有限公司為滿足智能化生產要求購買了60余臺套數字機床，并且在生產流程計劃上公司根據自身產品加工的特點設計開發了一套APS系統 (Advanced Planning and Scheduling)，即進階生產規劃及排程系統 ，大大提升了公司物料安排、生產計劃、加工制造等整個產業鏈的完成效率，提升了企業智能化水平。

高級計劃與排程(APS)是一種基于供應鏈管理和約束理論的先進計劃工具，包含了大量的數學模型、優化及模擬技術。在計劃與排程的過程中APS并發考慮企業內外的資源與能力約束，用復雜的智能化運算法則做常駐內存的計算，從成千上萬、甚至百萬個可行方案中選出一套最優方案來指導企業的生產、采購、庫存等，幫助企業對生產中的資源利用進行計劃、執行、分析、優化和決策。但是，生產排產是一個復雜的系統工程，從排產過程看，需要對排產所需的關鍵要素(例如物流時間、工藝調試時間、單件加工時間、設備信息等)在相應的工作區間內進行嚴密的邏輯推導，以生成合理的排產結果。為了確保所用數據的準確性和完整性，需要對數據進行持續不斷的優化和完善，這就存在數據的持續維護問題。而這些數據一般由不同崗位的多人共同維護，相關數據的更新方式要便于日常使用者操作及歷史記錄查詢，這就存在數據的同步更新、歷史數據保存等數據資源的管理問題。

未來公司計劃以后再增加MES系統，旨在加強APS計劃的執行功能，把APS計劃通過執行系統同車間作業現場控制系統聯系起來。其中現場控制包括PLC程控器、數據采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等。

3.大連恩澤能源科技有限公司“NZ-云眼”遠程維護系統

大連恩澤能源科技有限公司致力于“低碳、節能、環保”與能源綜合利用，研究可再生能源的電力技術，開發提高電網及終端用戶電能有效利用和提高電網安全性及供電可靠性的智能化設備。公司研發的“NZ-云眼”項目是移動互聯網、云存儲、物聯網、大數據在電力設備管理中的典型應用，通過智能手機APP對放置在電器設備上的二維碼進行掃描，讀取存儲在云端的數據和資料信息，并可以在智能手機終端添加和修改記錄，使管理人員能實時掌握設備的運行狀況, 給設備管理帶來前所未有的簡捷、高效、精細[4]。

四、產業智能化發展趨勢

隨著用戶需求的個性化、定制化產生，企業訂單呈現出碎片化、小型化的趨勢，應用智能制造系統解決方案已經成為企業滿足新經濟發展需要的關鍵著力點，對于推動制造業轉型升級，實現經濟高質量發展具有重要意義。

1．產業智能化發展趨勢

制造業智能化應用未來發展趨勢表現在以下幾個方面。

(1)制訂智能制造方案服務標準。產業發展，標準先行。為確保智能制造系統解決方案的實際應用質量水準，保護工程項目中合作雙方的合法利益，應加快推進智能制造系統解決方案服務標準的制訂，依據層次原則、動態原則建立一套技術科學和符合市場要求的評價機制、項目績效考核評價標準體系，以確保制造系統解決方案在實際推進過程中能夠保持健康、可持續的發展。

(2)推動技術和產品資源整合與跨界合作。產業智能化實現過程是一個綜合的系統工程，將傳感器及智能決策與裝備集成，實現從產品和服務供應轉化為用戶提供解決方案。因此，智能制造系統解決方案各供應商之間的協同合作成為必然趨勢。未來智能制造發展應以工業網絡系統、工業安全軟件、智能硬件終端、網絡數據中心等重點領域為著力點，政府有關部門、企業、高校和科研機構等力量應發揮其聯合創新優勢，加強資源共享與技術合作，聯合開展技術瓶頸攻關，推動行業資源整合。

(3)加強集成應用，產品與服務模式創新。應用移動互聯技術、大數據等加快產品與服務模式創新迭代，在深度挖掘行業技術趨勢和用戶需求的基礎上，實現從產品制造到服務應用的柔性化集成，為用戶提供涵蓋產品全生命周期的定制化服務及系統解決方案，推動企業由生產型制造業向服務型制造業轉型升級。

2.大連金普新區產業智能化發展對策

產業智能化發展的核心是新一代移動信息通信技術與先進制造技術的深度融合，表現為數字化、系統化的集成創新，包括與之相適應的精益化管理。而當前金普新區的制造業企業有的基礎工藝水準還比較落后，無法實現批量生產；有的企業生產模式、管理系統滯后，無法實現信息化管理和調度。針對這一現狀大連金普新區制造業實現智能化發展應做好以下三個方面的基礎性工作。一是努力提升制造業基礎工藝水平，盡快實現設計、加工、制造的自動化，保證批量生產的可靠性和高品質；二是推進現代化管理進程，依據企業發展戰略推進業務流程、組織結構的變革，實現基于工業3.0模式的信息化管理；三是在上述先進生產工藝、現代化信息管理的基礎上，實現物資供應、流程管理、產品檢測、客戶服務的數字網絡化，并進一步實現整個制造過程的智能化。

五、結 語

提高制造業水平需要系統地規劃工廠生產自動化和智能化改造，需要把智能產品、智能設備和相應的制造過程自動化管理系統(比如制造執行系統MES)鏈接成一個整體[2]。未來產業智能化發展應綜合應用各類智能子系統(ERP,APS,MES,PLM,OA,PDM等)，設備層面實現生產設備高度智能化, 網絡層面實現基于工業互聯網實現產品全生命周期的信息傳送和交互，平臺層面云平臺實現全流程信息匯聚和智能處理，應用層面運用大數據實現全局性科學決策和端到端運營優化[5]，從而進行全球范圍內的資源、產能與市場的最優配置。

[1] 趙昌文．“十三五”時期中國產業發展新動向[J].財經問題研究，2016(3): 27-34.

[2] 張曙. 工業4.0和智能制造[J].機械設計與制造工程，2014(8):1-5.

[3] 邁克爾·波特,詹姆斯·賀普曼．物聯網時代企業競爭戰略[J].哈佛商業評論，2014(11):34-39.

[4] 何加亮．大連恩澤能源科技有限公司“NZ-云眼”項目[R].2016(12):26.

[5] 中國互聯網與工業融合創新聯盟．互聯網與工業融合創新藍皮書[R].2015(1):7-8.