中國企業智能制造核心技術能力

王毅

新工業革命、工業革命4.0都提出基于智能技術系統的生產方式的變革，認為定制化生產、綠色生產、本地化生產將成為趨勢。智能制造時代即將來臨已經成為制造業強國的共識，德國、美國、日本等結合自己的技術優勢提出概念和技術解決方案，試圖在智能制造時代取得領先優勢。

德國提出“高技術戰略2020”，試圖基于西門子、寶馬等企業的先行實踐，以及在生產設備領域的優勢，成為新一代工業生產技術的供應國和主導市場，戰略要點是積極推動智能制造企業實踐、產學研合作推動，并從國家戰略的高度來實施智能制造轉型。美國先后提出了“重振美國制造業框架”、“先進制造伙伴計劃”、“先進制造業國家戰略計劃”，強調再工業化和工業互聯網，試圖憑借思科、IBM、英特爾等企業在信息技術領域的優勢，以互聯網技術為依托引領智能制造，戰略要點是用互聯網激活傳統工業、領先企業提供解決方案、政府推動創新。日本推動以3D造型技術為核心的產品制造革命，戰略要點是人工智能、智能化生產線和3D造型技術，以機器人制造為基礎，充分發揮已有優勢。

我國已經是一個產業類別齊全的制造業大國，擁有聯合國產業分類當中所有的產業類別，也是工業制成品的出口大國，當前的出口額當中80%是工業制成品。但我們還只是制造大國，不是制造強國，我們產業發展的核心競爭力不強、創新能力不足，在產業鏈上我們很多產業是處于價值鏈的中低端。面對智能制造時代的來臨，我國制造業面臨兩個轉型疊加的大挑戰：一是制造業的轉型升級，改變關鍵核心技術和裝備受制于人的局面；二是向智能制造的轉型升級，在智能制造時代取得主動地位，擁有核心技術。我國制造業要應對這個轉型疊加大挑戰，培育智能制造核心技術能力是關鍵。長期以來，我國制造業企業對核心技術的追求是明確的，一直在努力，但一直都有差距，而且縮小差距需要付出的努力越來越大。面對智能制造時代的到來，我國企業智能制造核心技術能力及其培育會有哪些新特點？本文試圖回答這些問題。

企業智能制造核心技術能力

企業智能制造核心技術能力是企業在智能制造時代獲得持續競爭優勢之源，是企業擁有和（或）主導的獨特技術知識網絡，是企業利用信息技術重新配置知識資源形成的滿足用戶個性化需求的制造能力的技術內核。企業智能制造核心技術能力具有獨特性（Different）、綜合性（I n t e g r a t i v e）、價值性（Valuable）、可擴展性（Extendable），合起來英文首字母為DIVE，具體闡述如下：

◎ 獨特性：企業智能制造核心技術能力的獨特性有兩層含義，一是具有鮮明的企業特性，體現企業的核心價值觀，是獨特性的內核，難以模仿；二是跟其他企業相比，擁有的核心技術能力具備優越性，所包括的知識體系是獨特性的載體和外顯，形成壁壘。

◎ 綜合性：企業智能制造核心技術能力的綜合性有三層含義，一是包含的知識元素具有多樣性，二是涉及到企業內多個部門的知識流整合，三是能力的應用是多方面的。

◎ 價值性：企業智能制造核心技術能力的價值性就是滿足客戶需求、為用戶創造價值，制造生命周期和產品生命周期都能夠圍繞客戶的個性化需求展開。

◎ 可擴展性：企業智能制造核心技術能力的可擴展性包括靈活性和動態性兩個方面。靈活性是能力可以應用于多個產品和服務，能夠支撐企業當前和未來的多個業務發展，讓企業能夠為新客戶群體或已有客戶群體的新需求服務。動態性是能力可以隨著時間發展變化，滿足不斷變化的用戶需求，并且與環境變化相匹配。

企業智能制造核心技術能力形成具有累積性和路徑依賴特性，是企業通過長期努力積累的技術能力與信息技術融合的結果。

中國企業智能制造核心技術能力的類型

2015年以來，課題組對我國15家企業的智能制造實踐進行了調查研究，包括海爾集團、青島紅領、珠海格力、重慶青山、吉林省通用機械、嘉興加西貝拉、太原鋼鐵、中石油安慶石化分公司、大連冰山集團、中航一飛院、中遠川崎船舶、三一重工、株洲電力機車廠、中車浦鎮、沈陽機床等。這些企業在設計、零件加工、組裝、物流、生產線或者生產廠等不同范圍進行了智能制造實踐。通過對這些企業智能制造核心技術能力的分析，根據能力的側重點，可以觀察到四類能力：智能產品核心技術能力、智能工藝核心技術能力、智能應用核心技術能力和智能用戶核心技術能力。下面分別予以闡述。

智能產品核心技術能力

智能產品核心技術能力是企業把“智能產品”的實現作為核心技術能力的中心，產品智能是滿足用戶需求的關鍵。沈陽機床是一個典型案例。2007年以來，沈陽機床經過近10年的努力，從底層技術源代碼算法做起，獨立研發成功“i5”數控系統，實施“i5”戰略，構建了智能工廠新模式。沈陽機床不僅開發出了基于“i5”數控系統的系列產品i5M1、i5M4、i5M8、i5T1、i5T3、i5T56，并在全國各地建立智能云工廠，接入ISESOL云平臺，形成一個完整的閉環。

“i5”字義來自5個英文單詞：Industry（工業），Information（信息），Internet（互聯網），Intelligence（智慧），Integration（集成）的首字母。該系統是基于互聯網條件下的底層運動控制系統，從智能的角度，使機床直接與互聯網進行連接。i5包括智能編程、智能診斷、智能補償，還包括模擬加工。i5能在加工過程產生數據，包括管理人員、財務人員需要的各種數據。這些數據可以解決車間管理難、成本核算難和攤銷的問題?；谶@些實時數據積累，可以建立智能工廠。智能工廠通過網絡化的智能信息系統進行管理，稱為WIS車間信息系統。WIS系統可以通過網絡化完成車間的部分管理，實現智能分析和決策。沈陽機床推出的智能云工廠，可以讓用戶靈活地擁有制造能力，而不是去進行固定資產投資擁有一批機床。用戶可以通過聯網的機床按生產數據量（時間）交租金，也可以按制造工件數量或按創造價值量與沈機分成。例如，廣東省江門市從智能制造產業基金中拿出4.5億元，與沈陽機床合建“i5智能制造示范園區”項目，打造工業互聯網、金融租賃、再制造等全新智能制造新生態鏈。這為鄉鎮中小民營企業靈活解決對設備的需求，而且解決了這些企業在使用過程中快速更新換代新機床的問題，讓他們的生產系統具有滿足下游用戶需求的智能特性。

沈陽機床把握了工業互聯網發展的機會窗口，選擇了獨立自主發展自有系統的技術道路，從技術、戰略和組織層面都進行了跳躍式發展。戰略上選擇了自主獨立開發，從底層技術源代碼算法做起。技術上開創性地選擇了互聯網基因，天生符合工業互聯的發展機制。組織上在上海招兵買馬建起企業自己的研究院，起爐灶開發數控系統。沈陽機床在i5產業化的過程中大量持續投入，累積達到12億。而且放養上海研究院，潛心開發新系統，容忍長期無產出，給科研人員較大的空間。

智能工藝核心技術能力

智能工藝核心技術能力是企業把產品“智能實現”作為核心技術能力的中心，用制造和物流過程智能來滿足用戶需求，尤其是在效率和質量上更能滿足用戶的需求。產品制造生命周期中的數據采集、分析建型和智能決策運用的環節多，能夠讓小批量、甚至單個產品的制造參數和過程實現個性化。中車浦鎮、重慶青山、吉林省通用機械、太原鋼鐵、中石油安慶石化分公司、大連冰山集團都在這方面進行了努力。

中車浦鎮從事鐵路客車、城市軌道交通車輛及動車組等軌道交通裝備研發與制造。浦鎮公司為滿足軌道車輛工位制節拍化流水線生產組織需要，運用信息化、智能化技術，再造、優化并固化物流管理主流程，推行儲運一體化模式，實施物流全過程動態管控，推行從供應商到主產品生產線的準時配送，實現了生產過程中的智能化物流能力。中車浦鎮運用RFID技術管控，物流全流程設置了6+1級條形碼，讓貨位、物料、物料包、配送車、作業人員、工位地面、交接單據都通過條形碼來進入物流系統，實現全流程數據采集，可以物料配送的各個節點動態跟蹤和實時監控、對每個管理工位有效管控。員工也以條形碼的方式進入物流系統，其操作實現了數據記錄。中車浦鎮的智能系統把員工和員工的操作系統都納入進來，讓人成為一個智能制造執行系統，不追求一個無人的智能系統，而是人與智能系統的有機融合，融合了中車浦鎮重視一線操作員工的價值觀，為操作員工在智能制造核心技術能力中找到了融合方式。中車浦鎮是在總裝環節實現智能制造的典型代表。重慶青山是零部件環節實現智能制造的典型代表。重慶青山作為汽車零部件制造供應商，以信息化、網絡化、自動化、智能化為基礎，建立訂單拉動整個物流鏈運作的物流能力，包括：客戶訂單接收、供應商訂單發放與內部生產排程；產成品與零部件包裝標準化及集貨、運輸模式建立；內部生產線布局及物流路徑（包括內外物流）規劃；物流工藝設計及物流信息、數據管理；倉儲與生產配送作業方式變革；供應物料的接收、成品發貨及運輸（監控）管理；例外與變更及信息溝通管理。

中石油安慶石化分公司、太原鋼鐵在流程型制造中針對部分工藝環節融合信息技術建立了智能工藝核心技術能力。吉林省通用機械、大連冰山集團在機械制造中針對部分加工環節融合信息技術和加工中心，建立了智能工藝核心技術能力。從這些企業的實踐來看，我國企業結合自身的實際情況、建立了符合企業價值觀的智能工藝核心技術能力。

智能應用核心技術能力

智能應用核心技術能力是企業把產品“應用過程中的智能”作為核心技術能力的中心，通過產品使用中的數據收集、分析建模和智能決策，讓產品在應用過程中更好地滿足用戶需求。三一重工和珠海格力分別是工業設備和消費電器領域的典型代表。

智能應用核心技術能力是企業把產品“應用過程中的智能”作為核心技術能力的中心，通過產品使用中的數據收集、分析建模和智能決策，讓產品在應用過程中更好地滿足用戶需求。

珠海格力形成了以產品編碼為主線來建立智能應用核心技術能力。珠海格力實現了設計數據、生產數據、銷售數據、安裝數據、售后數據的獲取、集成、分析和應用，形成家電產品從設計、生產、銷售到安裝和維修的產品生命周期的數據管理。珠海格力為每一臺空調產品設計了可識別的身份，這個身份信息嵌入在空調主板（控制程序）之中，這個主板是控制空調機組按用戶設定功能正常運轉的實際發出命令者，可以說是空調產品的中樞。珠海格力在空調主板中增加空調條碼（生產流水碼）與開機密碼信息。條碼與密碼關聯綁定，每一個條碼對應一個密碼；首次開機必須輸入密碼、自動檢查密碼無誤后方能開機使用。通過對程序設置條碼與密碼，使生產ERP系統的生產數據能夠和安裝數據進行匹配，為建立產品檔案提供編碼基礎。珠海格力在按客戶訂單生產組裝空調時，生產線會將空調各個部件一一組裝成完整機型，每個零部件及成品機的代碼均有其特定的屬性，通過這些屬性可以對各機型進行識別。空調控制器主板燒錄程序過程中，會根據珠海格力ERP系統與MES系統，自動查詢核對每臺空調的條碼屬性信息。當識別到ERP或MES系統提供的信息顯示該臺空調需要燒錄條碼與密碼，則會將該空調條碼對應的唯一密碼燒錄到空調主板中，該過程實現了密碼與整機產品的綁定。通過實施條碼追蹤，珠海格力可以實施一個空調產品當前所在的生命周期管理，該產品在總部還是基地生產，在哪個分廠哪條產線生產，何時完成生產，當前是在公司庫存還是在銷售公司庫存，甚至是通過物流配送至哪個銷售公司的途中，以及是否已完成銷售等待安裝等信息。安裝工人根據預約的安裝時間、地址到客戶家中，進行空調的安裝與調試相關工作。調試中，需要通過“格力掌上通手機APP”對機組條形碼進行掃描，根據要求填寫工程信息等并提交上傳，移動客戶端會自動與后臺數據服務器進行對接交互，獲取其條碼對應的密碼，然后通過空調控制器將密碼輸入到空調主板中與原來生產燒錄的密碼進行對比驗證。當安裝調試工通過“格力掌上通手機APP”掃描機組條碼，根據工程信息等提交上傳內容時，格力掌上通系統會在后臺將所有工程與機型的相關信息進行記錄保存；并與該機組的生產信息、出入倉庫信息進行匹配對接，實現機組生產、出庫、銷售、安裝等信息的采集，以及用戶信息的回傳。通過GPRS模塊的實時數據回傳，珠海格力實現了對機組運行數據采集，可以監控已售出的空調機組的實時運行情況和歷史運行記錄，并可分析出該空調機組是否已經處于亞健康狀態，在故障發生前提前預警，提前通知售后解決問題。建立了以產品編碼為基礎的智能應用核心技術能力，珠海格力通過對空調機組運行數據的分析，可以第一時間核查問題，并分析出問題原因，并根據分析主動聯系用戶，解決問題。

三一重工在2007年開始建設企業控制中心（ECC），開啟了車聯網的應用，通過在智能產品上增加嵌入式的自主開發芯片，記錄產品使用過程中的運行數據。通過這些數據，三一重工能夠及時了解產品的運行情況，及時進行監控和故障排查。經過多年積累，三一重工通過ECC為至少20萬臺智能產品提供管理和服務，監控了五千多個參數。2014年，三一重工集團啟動了大數據平臺建設，自主研發了大數據儲存與分析平臺——ECC客戶服務平臺，實現了雙向交互以及對設備的遠程控制，可將20多萬臺客戶設備實時運行情況的數據通過傳感器傳遞到后臺進行分析和優化，以實現低成本地海量設備數據接入與分析。借助ECC的數據積累以及自身良好的管理服務水平，三一重工在預測宏觀環境、分析產品結構、預測設備故障、預測配件需求等方面有了很大的進步。三一重工還實現了企業平臺與產品的雙向交互和對設備的遠程控制。用戶可以通過網絡查詢機器各方面的狀態。三一重工也能夠運用這些數據及時提出判斷和提示，對機器的狀態做出快速反應。三一重工以智能應用核心技術為基礎，融合供應鏈、設備智能化、流程數字化等領域，支撐了全公司向智能制造的轉型。

智能用戶核心技術能力

智能用戶核心技術能力是企業把“用戶需求的智能實現”作為核心技術能力的中心，通過不同程度的用戶參與，用戶需求可以作為參數納入到產品生命周期和制造生命周期中的數據收集、分析建模和智能決策，讓用戶需求成為智能制造系統的有機組成部分。海爾是用戶參與設計的典型代表，紅領是用戶參數匹配的典型代表，加西貝拉是用戶引領設計的典型代表，中航一飛院、中遠川崎船舶和株洲電力機車廠是用戶單件定制的典型代表。

從需求端到制造端，海爾定制眾創匯依托互聯工廠實全流程可視化定制體驗，讓處于前端用戶與后端互聯工廠互聯互通。用戶從單純需求者轉變成為產品創意發起者、設計參與者以及參與決策者等，參與產品定制全流程，通過與眾不同的全新體驗激發用戶潛在的創造力。海爾通過模塊化、自動化、數字化、智能化來建立智能用戶核心技術能力。模塊化，是個性化定制的基礎。產品通過模塊化的設計，將零件變為模塊，通過模塊化的自由配置組合，滿足用戶多樣化的需求。海爾從2008年開始探索模塊化，通過制造的模塊化倒逼全流程的模塊化進而保障智能制造的達成：通過總裝的SKD剝離倒逼模塊設計，實現由零件到模塊；通過模塊的設計劃分來實現用戶個性化定制；通過大資源整合，吸引全球一流模塊商事先參與模塊設計，實現模塊的競爭力和引領。海爾通過互聯自動化實現用戶驅動下的設備聯動、柔性定制體驗。海爾通過以iMES為核心的五大系統集成，實現物聯網、互聯網和務聯網三網融合，以及人機互聯、機物互聯、機機互聯、人人互聯，最終讓整個工廠變成一個類似人腦一樣的智能系統，自動響應用戶個性化定單，形成數字化架構。海爾的智能化涵蓋產品智能化和工廠智能化。產品智能化方面，產品配置的智能Wi-Fi模塊能夠實現產品運行數據的實時在線采集。通過對大數據分析，對問題會自動預警，預警信息通過內置智能WI-FI模塊，使用戶家中的WI-FI網絡，將信息傳送至海爾云平臺。海爾云平臺接到預警信息后，會自動給用戶推送提醒短信，同時給服務兵觸發服務信息，服務兵搶單后提供上門服務。工廠智能化方面，互聯工廠通過傳感器，每天產生的制造大數據。通過這些大數據的分析，對整個互聯工廠的運行情況進行實時的監控、異常實時預警。海爾通過互聯網工廠建設，讓大規模制造向著個性化定制轉型，將用戶需求融合在產品設計、制造和使用之中。

通過不同程度的用戶參與，用戶需求可以作為參數納入到產品生命周期和制造生命周期中的數據收集、分析建模和智能決策，讓用戶需求成為智能制造系統的有機組成部分。

紅領能夠根據用戶的身體參數，讓生產系統能夠智能設計和制造量身定制的服裝，具備的核心技術能力可以實現用戶參數和制造系統的智能匹配。紅領自主研發專利量體工具和量體方法，采集人體19個部位的23個尺寸，并采用3D激光量體儀，實現人體數據在7秒內自動采集內完成，解決用戶數據的采集問題。紅領建立了體型數據庫及服裝設計智能化系統。用戶體型數據的輸入，驅動系統內近10000個數據的同步變化，能夠滿足駝背、凸肚、墜臀等113種特殊體型特征的定制，覆蓋用戶個性化設計需求。紅領搭建了大數據智慧工廠前端大數據系統，建立工廠數據模型，接收用戶個性化訂單，結合智能分析，按照生產、供應等部門的工作標準，把個性化訂單轉換成各節點的標準指令，智能自動輸出產品設計圖、作業指導書、訂單BOM，各工位通過信息終端下載操作指令。紅領以定制訂單信息流為線索，以射頻芯片為載體，將訂單全生命周期實現過程中的資源信息如人、機、物、料等通過射頻識別技術自動采集，通過各節點相應的應用軟件和網絡有機地整合到統一的物聯網綜合數字化平臺中，在統一指標管理體系下實現商務、生產、物流管理駕駛艙和公司層面上的運營決策支持系統，打破信息傳導過程中的條條框框，以業務驅動、面向服務的體系架構適應企業快速反應的創新生產管理模式，構建一個戰略性的企業級數字化運作平臺，支持電子商務、研發設計、敏捷生產、用戶服務等產生直接效益的基本活動，支持公司基礎管理、財務、辦公自動化、人力資源、采購供應等產生間接效益的運營活動，支持以RFID射頻芯片為核心的物聯網，以射頻識別技術在生產執行過程中自動采集人、機、料等相應資源信息，高效率、低成本支撐戰略的實現和生產執行體系的卓越。

企業在生態系統中不是自己做優做強，而是推優做強，根據用戶需求，為用戶整合能帶來最大價值的最優供應商。

加西貝拉是我國規模最大的冰箱壓縮機制造供應商，建立了用戶引領的智能核心技術能力。加西貝拉在戰略用戶西門子的牽引下，從工序的數據化開始，以質量控制為龍頭，在一個個分離的工序逐步實現機器換人，實現從工序、車間的數據驅動，到實現車間的數據分析，滿足用戶需求。西門子輔導加西貝拉成為它的A級供應商的過程中，西門子每個月都會派遣一個專家團隊來到加西貝拉，每次至少三天對西門子進行指導。2004年，加西貝拉還只是西門子的普通供應商，之后慢慢升級為西門子的B級供應商，西門子的A-供應商，西門子的A級供應商，目前西門子50%的壓縮機都來自加西貝拉。西門子提出這些要求之后，其他客戶參觀了智能化改造之后，都提出同樣要求。于是，加西貝拉從局部的工序智能化改造出發，既對新生產線進行了智能化設計，也對原有生產線進行了改造。這些智能化改造實施，既滿足了用戶對壓縮機品質的要求，也滿足了用戶對壓縮機多樣化的需求。這是因為冰箱的型號增加、每個型號的批量減少，不同型號對壓縮機的要求不一樣。壓縮機的型號大幅度增加，每個型號的批量大幅度減少。就拿一個最簡單的壓縮機跟冰箱安裝的連接管來說，每個型號的改動，都對安裝方向和安裝尺寸提出了不同的要求。智能化改造對這些需求變化能做出相應。加西貝拉通過多個工序和車間的智能化改造，已經能在數據分析層面對車間范圍實施輔助管理。