《未來制造：數智化時代的制造新模式》

導 讀：當前，數字技術與制造業的深度融合，不斷催生新的產品架構、組織形態、商業模式、價值鏈供應鏈結構、生產流程，制造業出現大量新模式。《未來制造：數智化時代的制造新模式》一書介紹了反向定制（C2M 制造）、用戶參與制造、社群化制造、云制造、柔性制造、太空制造等15種在制造業已經出現并引起較大關注的新模式，并結合具體案例進行解讀。“現代化新征程叢書（第二輯）”之《未來制造：數智化時代的制造新模式》，中國社會科學院工業經濟研究所課題組編著，中國發展出版社2024年5月第一版，內容略有刪減。

●云制造

摘 要：云制造是一種基于網絡、面向服務的智能制造新模式。它融合發展了現有數字制造技術與云計算、物聯網等新一代信息技術，將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務化，構成制造資源和制造能力的服務云池，并進行統一、集中的優化管理和經營，用戶通過云端就能隨時隨地按需獲取制造資源與能力服務，進而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動。

新一代數字技術的突破和廣泛應用將重塑制造業的技術體系、生產模式、發展要素及價值鏈。與數字制造、智能制造相關的各種新范式層出不窮、相互交織，體現為不同程度、不同層次的數實融合發展模式。云計算的計算模式和運營模式為制造業所采用，形成了以數據、算法、計算為核心的云制造模式。云制造具有制造資源和能力的物聯化、虛擬化、服務化、協同化、智能化等特征，企業可以基于云平臺實現設計、制造、采購、營銷資源和能力的供需對接，從而滿足用戶個性化、碎片化的產品和服務需求。與其他幾種典型模式相比，云制造采用了不同的視角審視與探索先進制造的方法。在云制造模式的驅動下，社會化分工將更加深化和有序，變得更加協同、有效。適應數字經濟發展的大勢，數據是云制造的戰略資源，算力是云制造的核心生產力。

云制造把制造資源虛擬化，讓制造資源能夠方便地為更多的人使用。未來專業化的分工只會越來越細化，制造云的資源與能力不但可以為企業自己所用，也可以為其他企業所用。例如有很多小型工業設計室，創意非常好，但由于資金問題，它可能連專業的工業設計軟件都買不起。為此，希望有人共享這些“裝備”，那就需要通過“云”的協同方式在一個數字化平臺上實現。擁有生產設備與設計軟件的人或者企業可以在資源閑置的時候將它們“租”出去，從而提升了資源的使用效率。過去，企業與企業之間“協同”需要打電話、見面，這些都會產生交易成本，如果有了“云”的平臺，協同效率會大幅提升。

一、以用戶需求為中心的網絡化制造

云制造模式可以將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務化，并進行統一、集中的智能化管理，實現多方共贏、普適化和高效的共享和協同，為制造全生命周期提供可隨時獲取、按需使用、安全可靠、質優價廉的專業服務。

（一）內涵特征

當前，制造業企業面臨著“多型、多態、多線”的特征，產品能力狀態的持續迭代，使得生產系統的硬件和軟件持續升級變化。新的零部件、新材料不斷在生產系統中得到應用，生產集成方案和工藝路徑也需隨之快速迭代。傳統制造業依靠增加產線、對作業單元進行局部改造和工藝流程優化等手段，無法從根本上突破產品生產集成效率提升的瓶頸。因此，根據制造資源不斷分散、制造能力持續升級的趨勢，企業利用網絡和云制造平臺將制造資源和能力物聯化、虛擬化，最終實現制造服務化、協同化、智能化，塑造出一種基于知識、面向服務的智能制造新模式——云制造，這是按用戶需求組織網上制造資源（制造云），為用戶提供各類按需制造服務的一種網絡化制造新模式。

與現有先進制造模式相比，云制造適應產業鏈供應鏈全球化、網絡化發展，以及制造資源共享化、協同化發展的需要，從制造、銷售領域延伸拓展到使用、服務等領域。云制造的發展首先得益于云計算技術的成熟，云計算已經成為各行業數字化轉型的技術底座，“上云”的趨勢已經從互聯網行業拓展到傳統制造行業。云制造就是將制造資源和能力放入“云”中，以便企業或個人可以隨時隨地獲取它們。制造資源包括各類制造設備（如機床、加工中心、計算設備），制造能力則包括制造過程中的各種模型、數據、軟件、領域知識等，基于制造云平臺，可以實現制造過程中用戶參與、透明和集成、按需使用和付費、能力共享與交易的功能。

從制造數字化的視角看，云制造涵蓋制造全過程所產生的信息、數據、知識等，如生產工序、方法及技術，以及云平臺與其他制造設備之間形成的數據要素集合。因此，云制造至少應包括“制造云”平臺、用戶交互平臺、資源共享平臺、遠程運維平臺等功能。通過數字平臺建設實現了產業鏈的上下打通，通過協同制造技術手段實現了各供應商之間的橫向聯動，形成了設計、制造、管理一體化的云制造模式。

（二）架構體系

云制造體系包括制造資源（制造設備、制造能力、制造知識等）、制造云、制造全生命周期應用三大組成部分。云制造能夠有效利用社會資源，創新生產模式，如個性化定制、眾包設計及協同制造、設備健康保障等模式，這些制造模式以制造云平臺等基礎設施為實現前提。云平臺能夠將網、云、數、智、安、邊、端、鏈等技術深度融合，加快打造可提供數據感知、傳輸、存儲、運算一體化服務的算力網絡，一點接入、即取即用。基于制造云平臺，企業通過建立標準的、統一的制造云服務管理框架和體系，搭建云制造服務平臺，實現分散資源的集成與共享，匹配與交易。

云平臺是制造資源虛擬化、服務化后構成的虛擬制造資源池，在云平臺上制造資源被封裝和組合，形成制造過程所需要的各類服務，如設計服務、仿真服務、生產加工服務、管理服務和集成服務等。在云制造環境下，制造資源可以實現動態、靈敏的組織和使用，并且基于云制造柔性、互聯、動態、虛擬服務化的特點，支持用戶可以在任何環境下通過網絡獲取制造服務，實現智能制造和智能服務。云制造的系統架構是一個涵蓋智能產品、智能制造、智能服務以及制造云平臺的大系統，可實現產品、機器、數據、人的全面互聯互通、綜合集成與資源優化配置。云制造支持多用戶、超大規模集成制造、多區域協同制造，因此，云制造體系架構必須能夠支持多用戶同時訪問、多個制造進程控制、制造全生命周期管理、大量數據的分析處理等復雜業務。在云制造模式下，智能制造系統將演變成為復雜的生態系統，企業需融入智能制造生態系統，才能更好地生存和發展。

云制造融合了物聯網、信息物理系統、邊緣智能等新一代信息技術，能夠實現軟硬制造資源和能力的全系統、全生命周期、全方位的接入和感知，尤其是制造資源（如機床、加工中心、仿真設備、試驗設備和物流貨物等制造硬設備）和制造能力（如人、知識、組織、業績、信譽和資源等）的接入與感知。云制造體系具有系統性特征——復雜性、動態性、不確定性等，以制造云為主要載體，聚集了企業智能制造及社會價值鏈條，使得智能產品、智能制造、智能服務等各產業鏈環節的企業可以實現信息共享、系統集成與資源優化配置。云制造系統能夠通過獲取和分析外部信息，包括人與人之間、機器與機器之間、人與機器之間、企業與企業之間，并主動調整系統結構與運行參數，不斷動態調整以適應環境的變化，以實現快速響應和優化決策。

在應用過程中，云制造平臺是負責制造云管理、運行、維護以及云服務的接入接出等任務的軟件平臺，首先要通過“接入”——將各種制造資源與制造能力封裝為云服務，聚集成制造云，而后面向制造全生命周期應用提供各種服務，這一過程稱為“接出”，相關行業的用戶通過云制造平臺提出具體的使用請求，制造云會自動尋找最為匹配的云服務，通過調度、優化、組合等一系列操作，向用戶提供解決方案。由于云制造平臺的開放性更高，企業在參與業務過程中可以不斷積累經驗和知識，將通用技術能力沉淀，提升信息系統對企業業務需求的快速響應和敏捷交付能力，使得企業間能夠形成持久的協作關系，并組建云制造聯盟。

二、云制造的演化過程

在沒有任何先例可循的情況下，國內制造業企業通過構建共性技術平臺、制造資源虛擬化、建設數字平臺等方式，探索云制造發展模式。云制造模式經歷了從共性技術平臺到制造云平臺的演化過程。

（一）共性技術平臺

在實踐中，企業實現制造資源共享最簡易的方式莫過于建設共性技術平臺，構建共性技術平臺可以實現共性基礎技術資源的有效整合和整體布局的優化。

產品共性技術管理平臺主要負責產品需求輸入、總體設計、集成測試、仿真驗證以及產品工藝設計、驗證及工藝輸出管理等方面。平臺以產品需求輸入為依據，以產品設計工具和軟件為手段，以形成可操作的工藝流程文件為目標，實現了產品設計、工藝設計和過程控制三者的有機結合，構建了靈活高效的產品設計管理機制，解決“多品種、小批量”需求帶來的設計難題。為了實現對產品生產制造過程的柔性管理，平臺采用“管控+數字化+生產線”的研制思路，以通用化、柔性設計為基礎，以生產制造的工藝流程優化、管控體系程序固化以及制造設備智能化為手段，充分發揮現有軟硬件資源能力，加快建設高效柔性生產線。通過基于共性技術資源整合的通用產品研制管理，改變了企業傳統的“小而全、分而散”的產品通用研發制造模式，消除了共性基礎技術資源建設相對分散、不成體系以及多頭管理、協調復雜、效率不高等弊端。初級的云制造模式，通過基于共性技術資源整合的通用產品研制管理，解決了將復雜且動態的產品研制流程進行優化并固化的問題，將技術成熟的產品形成通用產品，實現了知識積累并提供技術升級，為基于共性技術資源整合的通用產品提供多專業多平臺的大系統和整機產品的研發，為批量生產奠定了堅實的基礎。

（二）資源的虛擬化

制造資源虛擬化是搭建制造云平臺的關鍵步驟，而資源虛擬化的核心是開展數學定義與建模，實施系統化模型管理。在深入理解產品的應用環境和集成制造變革需求的基礎上，企業結合對數字化、智能化制造的深度研究和實踐經驗，構建全要素仿真驅動的柔性智能生產體系。充分利用數學計算的優勢，實現制造資源與過程的高效協同，大幅提高生產力，縮短生產周期，滿足用戶需求。

以作者長期跟蹤研究的某制造企業為例，面對外部變化的不確定性、技術狀態的多變性、生產集成過程的復雜性和多品種、變批量的產品特點，為確保整個企業多型產品的集成過程連續性、平穩性，企業充分利用數字化的優勢，構建了一套綜合仿真計算系統——這可以視為云制造的雛形。在制造資源虛擬化方面，該企業以用戶和相關方需求為牽引，以數字化價值要素與集成制造要素相融合、數字域/物理域雙向映射為基礎，從數字化定義與建模、數字空間仿真計算、多專業制造協同、運營智能管控、動態調整與自進化五個方面入手，將以前基于項目團隊的粗顆粒度生產管理，變革為基于流程規范化、資源多維度精細定義、工藝路徑仿真計算柔性重構、車間與產線工位制造能力柔性可擴展、組織與專業精準協同、運營管控數據和模型智能驅動、貫穿企業—車間—產線工位各層級的，從需求到仿真、執行、控制、優化全過程的自閉環、自進化的智能生產管理體系。

企業開展工藝過程、制造資源的數學定義和建模，完成物理域到數字域的映射，從數學上打開生產集成過程“黑匣子”，為路徑的仿真和靈活規劃提供支撐。與傳統的批量機械加工、裝配相比，個性化產品、規模化定制下的生產過程，存在工藝與技術狀態變更頻繁、資源需求復雜等特點，為實現柔性智能生產體系的構建，企業通過開展產品數字化建模定義與建模將制造資源虛擬化。例如，對生產過程及可配置制造資源進行識別、分解與數學定義；發布建模規則，從物理、邏輯、行為等方面進行建模，完成資源和過程從物理世界到虛擬世界的映射；對制造過程風險進行建模，實現風險的數字化管控；針對類型多、數量龐大的模型，以技術和管理為抓手，構建統一云服務平臺，推進建模工作的標準化與規范化。

基于云制造平臺，對單元制造所需的人員、儀器、工位、設備等資源進行仿真計算，為獲取資源配置最優策略進行精細化制造資源計劃。利用算法將單臺套資源調用模式轉變為全局資源動態最優調用，進而快速形成系統協同、可擴展、高效應變的能力，達到大幅提高資源流轉效率、提升資源的使用率、節約生產成本的目的。生產線現場各專業團隊根據數字空間計算的作業指令，遵循協同作業機制，協同開展各項作業，對大量資源進行快速配置和靈活重組，使單元級的生產集成能力快速重構生成，實現按時完成原本不確定的訂單需求，達到最終產出的目標。

（三）數字平臺建設

企業建設云制造平臺的關鍵在于數據傳遞的暢通，通過“數字平臺”打通管理層與現場層，實現企業層面的數據信息互聯互通。在設備層，實現了設備間的互聯互通，打通了車間制造運營層和設備層數據控制鏈，從數字化、網絡化，穩步邁向制造過程的智能化。

云制造是通過強化新一代信息技術與實體經濟融合而成的先進制造模式，云制造平臺精準對接客戶需求，提供安全高效、便捷、可視化的智能化服務，推動企業數字化轉型，給傳統制造業帶來了以下幾方面的變化。

第一，制造知識與技能的產生、獲取、應用與傳承效率發生根本性變化，制造業創新能力極大提高。借助機器學習、人機混合智能等新一代信息技術，制造領域知識與技能的產生、獲取、應用和傳承將從以人為主體，變為人機協同，最終以智能機器為主體，其效率發生根本性變化，制造業創新能力因而有了極大提高。

第二，產品制造過程高質量、柔性、高效、低能耗。在產品設計方面，未來的云制造設計系統將擁有強大且可不斷自主學習完善的知識庫支持，可對產品性能、可靠性、壽命、成本等進行準確建模與仿真分析，這不僅可極大提高產品設計的效率與質量，以快速響應市場需求，同時將有效減輕產品設計人員的負擔，而且方便用戶參與設計過程甚至自主設計所偏好的產品，大大提高產品創新的效率；在云生產方面，信息互聯互通將從企業內部延伸至全供應鏈和全產業鏈，精確建模、實時優化決策等關鍵技術形成制造裝備全生命周期的高安全性、高可靠性、高實時性、高精確性，實現產品制造的高質量、柔性、高效與低能耗。

第三，服務呈現智能化。在新一代智能制造環境下，產品和服務將不斷融合，服務范圍不斷拓展，服務效率不斷提升。數字化網絡化智能化的產品將從單一商品演變成基于互聯網的服務資源，企業可以向產品用戶提供遠程診斷、故障預測、遠程維修等一系列服務，從而顛覆原有的商業模式。企業將通過收集用戶的原始信息和需求信息，并結合運營過程積累的數據，進行數據挖掘和商業智能分析，主動給用戶提供精準、高效的服務。

三、未來展望

云制造是一種典型的面向服務和需求的制造模式，制造需求的不確定性導致了云服務的動態性和多樣化特征。如何將動態的、分布的、異構的云制造服務進行集成和協同管理，成為實現云制造模式需解決的關鍵技術難題之一。當前，云制造模式的應用與發展還處于探索階段，并沒有一個成熟的發展模式。在私有云領域，企業已經做出了大量的探索，并將“上云”作為企業數字化轉型的重要手段。隨著“上云”工程的實施，企業也越來越多地將自身的制造資源和制造能力虛擬化，封裝成具有企業特色和行業特色的云服務。但是，在公有云領域，更多的是運營商和互聯網企業在推動管理的數字化，真正可以為全社會所共享的云制造模式還沒有出現。

作為一種先進的制造理念，未來云制造將推動社會生產這一眾包理念的實現。云制造模式強調制造能力的服務化及按需使用，使得更多形態的資源服務進入云制造平臺中，并可基于云制造平臺建立服務社區，將極大地擴展社會化服務的共享邊界，為實現涉及更廣泛業務、更復雜任務的眾包生產提供資源基礎。當制造云不再僅僅為企業自身服務時，制造資源能夠為社會化共享，云制造平臺便具備了公有屬性。為了推動以眾包制造為目標的云制造模式實現，政府和企業應堅持“邊建設、邊運營、邊完善”原則，不斷完善功能、豐富應用，并在以下三個方面做出努力。

一是構建先進的網絡基礎設施。網絡是數字化轉型最底層的基礎設施，其重要性不言而喻。通過構建領先的感知網絡體系，可以為涉及國計民生的傳統基礎設施的高效運轉、安全運營提供保障。積極引入外部能力，秉承“開門建中臺”理念，通過招募、認證、簽約的能力引入相關業務流程，充分發揮合作伙伴的優秀能力。通過感知、連接、算力的融合，使傳統基礎設施具備長距離、精準防護、實時監測的感知能力。二是推進企業實施智能云計劃。鼓勵工業智聯網平臺在產業聚集區落地，積極推動建設工業應用軟件及產品和裝備維護知識庫，應用服務基于云端部署，不斷提升平臺服務能力，加強資源整合對接，鼓勵地方政府以購買服務方式支持中小企業業務系統上云。三是打造可復制的行業云平臺。千行百業的數字化都有自身不同的特點，對傳統中小企業來說還面臨技術能力不足等難題，需要技術和經驗融合在一起才能形成更有針對性的數字化方案。打造針對工業、政務、煤礦、電力、公路等行業應用程序平臺即服務，實現一次開發、多次部署、廣泛復用，加速行業數字化成果復制。

●●柔性制造

摘 要：柔性制造是一種使制造企業能夠以經濟的方式實現小批量、多品類產品生產的模式。其核心在于通過柔性生產系統，快速適應市場需求的變化，實現定制化生產。柔性制造系統包括自動加工、監控、倉儲物流等子系統，依托5G、人工智能、大數據等新一代信息技術，實現設備、工藝、產品、工序等方面的柔性化。柔性制造不僅推動了生產端的效率提升，還使得企業能夠更緊密地連接消費者需求，為制造業的數字化、智能化轉型提供了重要支持。

原先需要1000件起訂的服裝生產最低要求下降至100件，原先需要15天的交付期壓縮至7天，這就是阿里巴巴秘密運營三年之后在2020年“千呼萬喚始出來”的“犀牛智造”。犀牛制造工廠成功將交貨時間縮短75%，庫存降低30%，制衣用水量減少50%，運轉效率達到行業平均水平的4倍。①通過網絡互聯打通所有的生產環節，實現相互通信，犀牛制造工廠的柔性制造系統展現出工業互聯網時代生產工廠的可能樣貌。車間里所有的工藝流程設備全部實現聯網，馬達轉速、頻率等數據都被信息系統記錄下來，進而將工人的生產效率轉化為具體的數字。柔性制造系統會對各項數據指標進行監測分析，及時通知管理人員，根據訂單需求推動產能調配持續優化。“犀牛智造”的愿景是成為全球最大的數字化制造基礎設施，讓商家像使用云計算一樣使用“犀牛智造”。這一切的基礎在于阿里巴巴在生產場景中應用了柔性制造技術，更重要的是“用活了”柔性制造的思維方式。

柔性制造的理念被應用在不同的制造業類型、商業模式和生產線上。當下，以5G、人工智能、大數據、云服務、邊緣計算、區塊鏈等為代表的新一代信息通信技術在數據聯通、配置優化和系統安全等各個方面，為工業互聯網時代的柔性制造提供了必要的軟硬件技術基礎，推動制造業的數字化、網絡化、智能化轉型，提高制造業的柔性化水平。

柔性制造不僅解決了生產端的難題，而且將生產端和消費端更加緊密地聯系在一起，利用大數據技術更加精準地判斷市場趨勢和顧客的個性化需求，在此基礎上快速進行定制化生產。“犀牛智造”可以通過阿里巴巴旗下天貓、淘寶的銷售信息、瀏覽與搜索記錄以及社交媒體上的海量信息進行分析，把握消費需求，預測潮流動向，給予品牌商及時的銷售預測建議，指導品牌商生產爆款產品。

盡管“犀牛智造”作為現階段柔性制造的經典案例離不開阿里巴巴在數據、技術等各方面的有力支持，但這并不意味著只有具有阿里巴巴級別的資金、數據量和數字化能力的企業才能擁抱柔性制造。制造企業不必追求一步到位，實現徹底的“機器換人”，即便是在有限的資金投入和技術支撐下，生產系統和供應鏈也能提高柔性水平，更好地適應需求變化，逐步向數字化、網絡化、智能化的方向邁進。這是柔性制造在眾多“工業4.0”發展路徑和思路中耀眼的閃光點。

一、制造企業柔性生產模式

（一）柔性制造的發展歷程

柔性制造這一概念來源于20世紀60年代英國工程師大衛·威廉姆遜（David Williamson）對機器加工車間的改造，之后由英國Molins公司正式推出柔性生產制造系統（Flexible Machining System），取名為“System24”，代表這套制造系統可以全天24個小時持續生產。到20世紀70年代，柔性制造從最初的生產系統本身演變為企業組織生產管理的理念。日本豐田的“精益制造”就是柔性制造的典型實踐，并逐漸確定了零庫存、低成本和快速反應作為柔性制造的核心特征和要求。

數字經濟的深入推進為柔性制造提供了更有力的支撐。2012年，美國通用電氣公司首次提出將“人、數據和機器連接起來”的工業互聯網概念。德國于2013年的漢諾威工業博覽會上提出“工業4.0”，利用信息化促進產業變革的浪潮逐漸席卷全球。2017年，日本也提出了將人、設備、系統、技術等相互連接起來的“互聯工業”戰略。我國早在2002年黨的十六大上就明確提出，堅持以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化；2007年黨的十七大報告指出，大力推進信息化和工業化融合的發展方針。習近平總書記在十九屆中央政治局第二次集體學習時指出，要深入實施工業互聯網創新發展戰略。工業互聯網通過跨設備、跨系統、跨廠區、跨地區的全面互聯互通，實現工業生產的資源優化、協同制造和服務延伸，重構傳統工業制造體系和服務體系，催生了一系列新模式新業態。在工業互聯網浪潮中，實現定制化的柔性制造占據了重要地位。

柔性制造的內涵和外延隨著時代的發展發生了諸多變化，但是其本質在于使一條產線可以進行多種類、小規模的生產。對于制造業企業而言，產品種類越多、銷量越大，生產多種類產品所需的設計和差異化生產等邊際成本就會遞增，產品多樣化帶來的邊際利潤則會遞減，因此企業需要在利潤曲線和成本曲線之間的盈利空間內找到平衡點。柔性制造對于企業的最重要幫助在于其可以降低生產差異化產品的成本，在產品種類增加的情況下壓低成本曲線的上升率，創造更大的盈利空間。

所謂柔性，最重要的體現就是生產對于需求變化的應對能力。只要是在柔性生產系統的設計承受能力范圍之內，應對產品要求的變化不需要對系統硬件結構進行調整，只需要通過改變原材料或零件供應以及適配不同的加工參數就可以實現，不影響制造系統的正常生產，在微觀層面提升產線對訂單的響應速度，在宏觀層面提升企業對市場需求的適應能力。柔性生產系統從最早的“System24”原型開始就帶有與生俱來的“無人化”屬性，減少不可控因素和人為干預，可以保證產品的一致性并提高生產質量，降低殘次品率，并通過流程可追溯來提高品控管理水平。

（二）柔性制造的特征

具體而言，整個生產系統的柔性化特征可以拆解成以下七個方面。

一是設備柔性，即生產設備為適應不同加工要求進行適應和調整的能力。

二是工藝柔性，即能夠針對加工對象的變化調整加工工藝，不采用成批方式也能夠在小批量內進行成組加工的能力。

三是產品柔性，即能夠迅速且經濟地生產不同產品的能力，縮短生產轉換所需的時間，降低所需的成本。

四是工序柔性，即在面臨堆積或故障時通過調整工序盡可能維持原有生產速度的能力。

五是批量柔性，即根據不同訂單量進行生產的能力，在保持盈利的情況下可以接受的訂單量要求越低，批量柔性越高。

六是擴展柔性，即針對不同的批量或工藝要求對現有生產系統進行模塊化擴展的能力。

七是維護柔性，即生產系統能夠排查和防范生產隱患的能力，提前進行更換或者快速維修來盡可能維持生產率。

綜合以上七個方面的柔性特征，柔性生產系統可以幫助企業簡化生產線，提高場地利用率；提高設備利用率，提高生產效率；壓縮交貨周期，快速搶占市場；除去初次建造或升級投資外，降低企業在擴大產品差異化程度時的生產成本；降低生產中間庫存，提高企業資金利用效率；降低生產損耗，提高產品質量；實現全流程可追溯，為持續優化生產提供可能。

（三）柔性制造系統的構成

從技術角度來看，柔性制造主要需要以下細分系統來共同實現。

一是自動加工系統，由機床等硬件設備作為基礎，通過數控系統按照相應指令和要求，根據原材料或零部件選擇相應工裝夾具和刀具等設備進行加工。

二是自動監控系統，由傳感器、攝像頭、識別器等硬件設備作為基礎，通過對設備狀況等生產信息的數據采集，利用數字孿生等仿真技術實時反映生產狀況，對生產進行實時監控、故障診斷和處理，并為相應調整和優化提供參考依據。

三是自動倉儲物流系統，由智能倉儲和運輸機器人等硬件設備作為基礎，實時監測進出生產工廠的物料和產品運輸情況，實時掌握倉庫內原材料、零部件、半成品、成品的數量，及時向生產現場提供物料和設備備件，運出替換下來的零部件和生產廢料。

為實現上述系統，還需要搭建基礎的網絡和軟件架構，在生產環節實現低延遲、高帶寬的穩定網絡覆蓋，設置邊緣網關對數據進行匯總、清洗、傳輸，通過邊緣計算、云計算等技術對海量生產數據進行即時分析和處理，并引入人工智能技術，整體賦能柔性制造。

柔性生產系統可以由小到大劃分為柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）、柔性制造產線（Flexible Manufacturing Line）、柔性制造工廠（Flexible Manufacturing Factory）等不同層級。理想狀態下，企業可以在投資建設的新廠房內提前做好柔性生產的布局規劃，做好網絡覆蓋、設備數據打通、人員素質培訓等前期配套工作。但是實際中開展柔性制造不必一步到位，生產端完全可以從更小的層級開始逐步推進，從一個個制造單元的“點”開始，連成制造產線，再覆蓋整個工廠，形成連點成線、由線及面的發展。在此過程中企業可以量力而行，從關鍵工藝流程開始逐步實現更大范圍內的柔性生產。

（四）柔性制造的廣義擴展與局限性

廣義上的柔性制造包括狹義的柔性生產系統，將生產端和需求端更加緊密地聯系在一起。柔性制造使得基于供需精準對接的個性化定制成為可能，推動諸多行業實現用戶與企業產品定制服務平臺的有效對接，推動用戶與企業的深度交互。從需求端出發，大數據和人工智能技術將深入挖掘不同客戶群體的需求，提供更具針對性的產品設計方案；在設計階段，以電子化設計知識庫、工藝知識庫為支撐，應用建模技術結合客戶需求快速進行產品設計和工藝設計，縮短產品設計周期；在生產階段，利用柔性生產系統進行大規模定制，通過敏捷的供應鏈系統減少庫存需求，力求實現剛性批量生產的效率和成本；在售后階段，利用產品數據收集提供故障預警、及時維修更換等服務，在服務化延伸的模式下創造新的利潤增長點。

與此同時，柔性制造并不是萬能的，其本身存在一定的局限性，需要結合企業自身情況適度發展。第一，柔性制造的應用不能幫助企業解決現有的生產技術和工藝難題，需要在理順現有生產工藝流程的基礎上進行改造，只有目前能夠順利運行的生產系統才能在柔性制造的路徑下實現更加集約的效率優化。第二，柔性制造雖然可以優化供應鏈布局和提高反應敏捷度，但前提是企業原有的供應鏈具備相應的原材料和零件，并且企業內部的信息流充足。第三，盡管柔性制造可以逐步推進，但是設備改造、人員培訓等所需的資金成本較高，且投資回報周期較長，還可能需要進行持續磨合和優化。

二、犀牛智造：世界“燈塔工廠”

（一）建立燈塔工廠，專攻服裝生產

2020年9月16日，阿里巴巴舉行新制造發布會，秘密運營三年、投入海量資源研發的一號工程“犀牛智造”亮相。原先需要1000件起訂的服裝生產最低要求下降至100件，原先需要15天的交付期壓縮至7天，交貨時間縮短75%，庫存降低30%，制衣用水量減少了50%，運轉效率達到行業平均水平的4倍，比快時尚鼻祖——ZARA還要快7天。2018年世界經濟論壇制定了“燈塔工廠”的標準，評選代表全球制造業未來發展方向、探索第四次工業革命的標桿工廠。犀牛工廠于2020年第五批入選，是當時唯一一家專攻服裝生產的“燈塔工廠”。

（二）賦能現有技術，實現小單快返

過去受制于流水線的固定長度，服裝生產廠商都有固定的起訂批量要求，低于這個批量就無法生產。傳統的服裝生產模式產品批量大，品種單一，生產線上的設備參數和工藝流程相對固定，針對不同生產需求進行調整，所需的時間周期長，無法保證生產效率最大化，成本也水漲船高。如果想滿足小批量的生產需求，就需要放棄自動化流水線，雇用大量有經驗的裁縫讓每個工人都生產成品而不是負責具體環節，按單件生產模式實現多品種的制造，但是這就倒退回了勞動分工之前的狀態，自然成本更高。

在犀牛工廠的生產流水線上，灰色物料在“蜘蛛網式”的路徑中沿著系統最新指定的路線，先在一個工人手里加了拉鏈，再在另一個工人手里多了口袋，最終縫成了一件成衣。重復100次，只有100件的訂單就可以交付。①

服裝生產本質上就是把平面料片進行縫合制成成衣的過程，主要包括人體數據采集、款式設計、樣板打制、號型研究、布匹裁剪、裁片縫合、成衣整燙、成品檢驗等生產環節，智能化、數字化服裝車間仍然是依照上述環節進行服裝產品的生產。表面上看，“犀牛智造”的核心內容大致包括中央倉、智能倉、裁、配系統；智能導航“棋盤式吊掛”系統；數字印花技術；E-Flow霧化洗水技術等。不過，這些看似高大上的技術對于服裝企業來說并不陌生。最引人注目的服裝吊掛流水線系統，早在2008年左右就傳入內地，已經被我國眾多服裝生產企業所使用。數字印花技術、霧化洗水技術等也早已是成熟技術了。①以吊掛流水線系統為例，其本身已經克服了更為傳統的捆扎式流水線的不足，可以調整生產線排位順序和生產速率，具備一定的生產柔性。但是此前吊掛流水線系統也主要以大型服裝生產企業為主，其中更有部分只是作為先進生產力代表的形象工程。

真正幫助犀牛智造脫穎而出的是基于阿里巴巴的云計算、IoT、AI、RFID（射頻識別技術）等技術為工廠賦能的柔性制造系統，成功搭建起了云、端、智、造融合的新制造體系。在犀牛智造的柔性生產系統中，每一件產品從消費者下單開始就獲得一個ID（身份標識號），記錄了消費者要求的材料、款式、板型、交期等信息以及為實現此要求所需的工藝流程信息。智能縫紉系統統籌平縫機、上袖機、敷襯機、自動釘扣機等生產設備進行加工，智能吊掛系統則負責將服裝的裁片、半成品或者成品掛在衣架上，根據生產加工工藝的要求，按照計算機設定的工序流程，自動將其送到下道工序的員工工位上。犀牛工廠首創了“棋盤式吊掛”，通過“物聯網+人工智能技術”將產前排位、生產排期、吊掛路線等選擇交由AI基于生產線上的實時數據進行決策，可將吊掛衣架自動分配至相對空閑的工位，改變了過去服裝工廠吊掛系統因單向流轉而容易導致擁堵的問題。

整個犀牛平臺都是技術與數據在驅動。每個生產設備、生產工藝乃至生產步驟都是與數字化技術融合的，計算與數據充斥于所有業務流程。犀牛智造采用了更為先進的智能設計研發系統、量體數據處理系統、智能打版與裁剪系統、智能縫制系統、智能整燙系統以及智能配送系統等。在傳統生產模式下，訂單產品數量減少和需求多樣性的增加會導致流程重組的時間擠壓有效生產時間，工人也無法及時獲取不同訂單需求和相應的生產工藝要求，降低了生產效率和響應時間。犀牛工廠則可以憑借極強的數據同步能力和柔性重組能力，有效解決多品種、小數量生產時所面臨的工藝柔性低、適應性差等問題，并依托人工智能決策體系對服裝產線進行整體規劃，消除中間冗余環節和等待時間，提升各個工段之間信息和物流的傳遞效率，進而提高生產效率。

（三）需求驅動生產，推動行業賦能

除了柔性制造之外，阿里巴巴追求的“新制造”還在于柔性制造使得需求驅動不再是一句口號，而是切實能夠和生產端更加緊密地結合在一起。阿里巴巴在開展C2M業務時清醒地意識到，需求就是火車頭，自然是先瞄準市場和消費者，如果火車頭不堅定，市場不擁抱消費者，那么需求就不復存在，沒有需求自然就沒有生產。

犀牛智造還不是完全的個性化定制，只是對供需關系的精準匹配。目前“犀牛智造”還只是圍繞阿里巴巴的生態做一些數字化閉環，但是阿里巴巴也希望能夠逐漸擴大閉環覆蓋的生態圈。如果未來犀牛智造真的成長為一個大型服裝企業平臺，那么或許可以被理解為服務整個中國服裝行業的超大ERP系統。理論上講，只要犀牛智造的算法足夠優秀，數據足夠全面，就有可能形成極強的市場預測、生產計劃以及生產資料統籌分配能力。

從犀牛制造工廠的案例來看，制約服裝企業智能化、數字化改造升級的主要瓶頸并不是技術問題。盡管阿里巴巴在分析市場需求時可以利用的數據，遠非一般服裝企業可以比擬，但是在柔性生產升級改造方面還存在企業融資困難、融資成本高、投入資金量過大、企業改造愿望不強等問題。目前的服裝生產線大都采用大批量生產的流水線模式，追求產量的生產方式、習慣和制度已經形成了極大的慣性，讓服裝制造企業放棄目前的生產方式不僅在客觀層面將帶來巨大的經營風險，也在企業運營和管理的層面存在一定阻力。因此在現有生產模式中由點到線地開展逐步改造更為現實，既可以結合企業實際量力而行，也可以在前期試點成功的情況下鼓勵經營者加快后續改造步伐。“犀牛智造”平臺的外溢效應不僅停留在模范效應層面，也可以在實際生產層面賦能并整合現有的其他生產線，以工廠為單位實現柔性制造在更大范圍內的“由點及面”式普及。

三、未來展望

推動柔性制造的發展需要企業經營者有足夠的決心和把控能力，在持續投入的同時維持好企業的正常生產和運營。柔性制造所需的前期工作也可以幫助企業梳理目前所面臨的難點痛點，找準問題，對癥下藥。圍繞柔性制造的改造和建立工作道阻且長，但是成功之后將給企業帶來巨大的回報，在推動中國制造業高質量發展中發揮更大作用。

（一）突破中國制造業發展瓶頸

柔性制造使企業有能力利用相同的資源靈活地生產差異化產品，能夠幫助企業在競爭中處于優勢地位。甚至有觀點認為，先進工業國家保持競爭力的最核心要素就是在柔性制造發展上的領先地位。柔性制造可以提高企業應對外部環境突變的能力，快速而經濟地適應環境變化，處理環境不確定性帶來的風險。自改革開放以來中國制造業便融入全球產業鏈條，但還是以勞動密集型產業為主，依靠勞動力價格優勢搶占市場。盡管近些年來制造業轉型升級取得了一定成效，但是中國在全球產業鏈上的總體位置仍舊和歐、美、日等發達經濟體存在較大差距。在制造業企業長期面臨用工難、用工貴等問題且勞動力成本持續攀升的大背景下，利用柔性制造系統的數字化和智能化進一步推進生產線的無人化是中國制造業轉型升級的必經之路。無論未來全球產業格局如何變化，價格永遠是重要的競爭工具。但是未來中國制造業的價格優勢無法再建立在勞動力價格基礎上，必然需要找到新的成本控制方法。柔性制造可以幫助企業降低生產不同需求產品的轉換成本，從而降低產品滯銷、減少庫存、提高資金使用效率，通過柔性制造在生產系統和組織管理上的進步獲得競爭優勢。只有這樣才能在面對歐、美、日等先發國家和地區時在同等質量下保持價格優勢，在面對印度、越南等后發國家時在同等價格和生產規模上獲得多樣性和快速反應優勢，在國際產業競爭中立于不敗之地。

（二）重視組織架構調整

盡管當下柔性制造的發展高度依賴于新一代信息通信技術的成熟和普及，但是在企業發展戰略、管理制度、商業模式等組織架構方面的調整才是柔性制造這一發展路徑和思路更為重要的方面。牛津大學全球與區域研究學院的Hugh Whittaker教授聯合全球多國學者一起提出了“壓縮發展（Compressed Development）”的概念，其中著重描述了技術與組織架構之間的關系。技術突破是關鍵的星星之火，真正讓新技術創造出商業和社會價值并形成燎原之勢的是組織方面的調整。柔性制造所依賴的5G網絡、人工智能、大數據、邊緣計算、云平臺、區塊鏈等技術都已經日漸成熟，但如果單純追求先進技術的運用，往往會和企業自身的需求背道而馳，影響企業的發展。真正的挑戰不在于技術層面，而在于企業如何運用、整合好這些技術，基于柔性制造系統和組織管理形成制造業新模式，創造出更多的價值。

（三）國家政策大力扶持

柔性制造是近年來我國大力支持的制造業新模式，國家層面出臺了諸多政策對柔性制造進行培育和扶持。由國家發展改革委與工業和信息化部等15部門印發的《關于推動先進制造業和現代服務業深度融合發展的實施意見》明確指出，要推廣柔性化定制，通過體驗互動、在線設計等方式，增強定制設計能力，加強零件標準化、配件精細化、部件模塊化管理，實現以用戶為中心的定制和按需靈活生產。工業和信息化部印發的《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023年）》再次強調要推廣個性化定制，鼓勵消費品、汽車、鋼鐵等行業企業基于用戶數據分析挖掘個性需求，打造模塊化組合、大規模混線生產等柔性生產體系，促進消費互聯網與工業互聯網打通，推廣需求驅動、柔性制造、供應鏈協同的新模式。著眼未來的制造業新模式，要用好、用活柔性制造的相關技術和理念，形成制造業未來發展的新驅動力，以制造業高質量發展推動中國式現代化。

① 易山：《“犀牛智造”看到的未來》，《信息化建設》2020年第9期，第1頁。

① 劉哲銘：《阿里“新智造”走了一條什么路》，《中國企業家》2021年第1期，第20-25頁。

① 程醉：《從“犀牛智造”看服裝工廠的智能化趨勢》，《中國纖檢》2020年第11期，第108-111頁。