劉建軍，張艷芬

（北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206）

前言

隨著德國(guó)工業(yè)4.0的推動(dòng)，中國(guó)在探索自己工業(yè)轉(zhuǎn)型之路的同時(shí)提出“互聯(lián)網(wǎng)+”與“中國(guó)制造2025”，在大背景與大環(huán)境的浪潮中，汽車企業(yè)需要研究分析投入與產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益，合理、理性的規(guī)劃自己的智能化制造與服務(wù)之路。

1 汽車工業(yè)4.0關(guān)鍵特征

德國(guó)工業(yè)4.0 依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息物理系統(tǒng)和云計(jì)算技術(shù)驅(qū)動(dòng)，圍繞“智能生產(chǎn)，智能工廠，智能物流，智能服務(wù)”四大主題來實(shí)現(xiàn)，其中智能工廠構(gòu)成了工業(yè) 4.0的關(guān)鍵特征。，作為四大主題之一的智能工廠代表了高度互聯(lián)和智能化的數(shù)字時(shí)代，通過互聯(lián)互通、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、智能裝備與智能供應(yīng)鏈五大關(guān)鍵領(lǐng)域得以體現(xiàn)。

圖1

1.1 互聯(lián)互通

互聯(lián)互通是通過CPS信息物理系統(tǒng)將人、物、機(jī)器與系統(tǒng)進(jìn)行連接，以物聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，通過傳感器、RFID、二維碼及無線局域網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)信息的采集，通過PLC和本地及遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的交互，在本地服務(wù)器和云存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫，在ERP、PLM、MES和SCADA等平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，從而達(dá)到信息的暢通，人機(jī)的智能。

一方面，通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能工廠內(nèi)部從訂單、采購(gòu)、生產(chǎn)與設(shè)計(jì)等的信息實(shí)時(shí)處理與通暢，另一方面相關(guān)設(shè)計(jì)供應(yīng)商、采購(gòu)供應(yīng)商、服務(wù)商和客戶等與智能工廠實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，確保生產(chǎn)信息、服務(wù)信息等的同步，采購(gòu)供應(yīng)商隨時(shí)可以提取生產(chǎn)訂單信息，客戶隨時(shí)可以提交自己的個(gè)性化訂單且可以查詢自己訂單的生產(chǎn)進(jìn)展，服務(wù)商隨時(shí)保持與客戶等的溝通與相關(guān)事物處理。

1.2 數(shù)字化

數(shù)字化包含兩方面內(nèi)容，一方面是指智能工廠在工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、工藝裝備開發(fā)及物流等全部應(yīng)用三維設(shè)計(jì)與仿真；通過仿真分析，消除設(shè)計(jì)中的問題，將問題提前進(jìn)行識(shí)別，減少后期改進(jìn)改善的投入，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)成本與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造和 QCD與靈活生產(chǎn)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)真正的精益，通過仿真運(yùn)營(yíng)成本降低 10-30%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高15-30%。

圖2

另一方面，在傳感器、定位識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)分析等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)字化技術(shù)的幫助下，數(shù)字化貫穿產(chǎn)品創(chuàng)造價(jià)值鏈和智能工廠制造價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，從研發(fā) BOM 到采購(gòu) BOM 和制造BOM，甚至到營(yíng)銷服務(wù)的BOM 準(zhǔn)確性與及時(shí)性直接影響是否能實(shí)現(xiàn)智能化，從研發(fā)到運(yùn)營(yíng)，乃至商業(yè)模式也需要數(shù)字化的貫通，從某種程度而言數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)程度也成為智能制造戰(zhàn)略成功的關(guān)鍵。

圖3

1.3 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)，是一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具處理能力范圍的數(shù)據(jù)集合，從大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的硬件基礎(chǔ)、連接技術(shù)到中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析平臺(tái)形成了整個(gè)大數(shù)據(jù)的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了底層硬件數(shù)據(jù)采集到頂層數(shù)據(jù)分析的縱向整合。

大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，更重要的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理，將來自各專業(yè)的各類型數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分割、建立模型并進(jìn)行分析，深度挖掘數(shù)據(jù)背后的潛在問題和貢獻(xiàn)價(jià)值。國(guó)外某知名汽車公司在國(guó)內(nèi)的工廠在數(shù)據(jù)采集方面毫無疑問做的很好，但數(shù)據(jù)也僅僅停留在形成報(bào)表的層面，無法直接利用與分析，識(shí)別出問題并進(jìn)行整改，直接反映的是數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用人員的缺失，尤其是與專業(yè)相結(jié)合，需要既了解專業(yè)又懂得建模和算法的數(shù)據(jù)分析人才，這也是大數(shù)據(jù)面臨的重要挑戰(zhàn)，亟需企業(yè)和學(xué)校聯(lián)合共同培養(yǎng)，且從取消手工的數(shù)據(jù)處理著手開展逐步積累，同時(shí)也反映了IT與制造的融合與同步不足。

圖4

1.4 智能裝備

智能裝備通過智能產(chǎn)品、人機(jī)界面、RFID射頻技術(shù)、插入技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)及APP等具備可感知、可連接，形成了集群環(huán)境，最終形成“可感知-自記憶-自認(rèn)知-自決策-自重構(gòu)”的核心能力，如谷歌旗下公司開發(fā)的AlphaGo一樣具備深度學(xué)習(xí)的智能，根據(jù)實(shí)際形勢(shì)的輸入可以自動(dòng)分析判斷、邏輯推理，思考下一步的落子，在人工智能領(lǐng)域形成了對(duì)人類圍棋的絕對(duì)壓倒性優(yōu)勢(shì)，AlphaGo的出現(xiàn)象征著計(jì)算機(jī)技術(shù)已進(jìn)入人工智能的新信息技術(shù)時(shí)代（新IT時(shí)代），未來將于醫(yī)療等行業(yè)進(jìn)行深度合作，作為人工智能的代表也預(yù)示智能裝備的時(shí)代來臨，充分證明智能裝備是智能工廠物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化制造的基礎(chǔ)，也是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵要素。

1.5 智能供應(yīng)鏈

智能供應(yīng)鏈重點(diǎn)包含供應(yīng)物流、生產(chǎn)物流、整車物流，各相應(yīng)環(huán)節(jié)實(shí)施物流信息實(shí)時(shí)采集、同步傳輸、數(shù)據(jù)共享，并驅(qū)動(dòng)物流設(shè)備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能物流體系，達(dá)到準(zhǔn)時(shí)化、可視化的目的，確保了資源的有效共享，也確保了訂單的準(zhǔn)時(shí)交付，在訂單準(zhǔn)確的同時(shí)減小了存儲(chǔ)，最大限度的避免了倉(cāng)儲(chǔ)及二次轉(zhuǎn)運(yùn)的費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，也是主機(jī)廠和供應(yīng)商之間緊密合作下的質(zhì)量和價(jià)格的優(yōu)化，達(dá)到雙贏的效果。

圖5

2 智能制造目標(biāo)

在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)期，傳統(tǒng)價(jià)值鏈的制造企業(yè)和用戶企業(yè)之間的矛盾被大量的訂單和充裕的現(xiàn)金流掩蓋，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)常態(tài)化，材料成本的增長(zhǎng)，環(huán)保壓力的增加，市場(chǎng)和資金的雙重壓力來臨，兩者之間的矛盾日趨顯著。制造企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，只能進(jìn)行生產(chǎn)線升級(jí)與智能制造，下游相關(guān)投入會(huì)變?yōu)槌杀緦訉觽鬟f給上游，但又不會(huì)也不可能完全轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，在這種價(jià)值鏈關(guān)系下，用戶不會(huì)因?yàn)槭侵悄芄S生產(chǎn)的車就去為多余的價(jià)格買單，他們考慮更多的是汽車本身的功性能、可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性，從這個(gè)方面出發(fā)考慮，智能制造和工業(yè)4.0都不應(yīng)該成為最終目的，如何為用戶創(chuàng)造新的需求和價(jià)值才是目的，如何通過智能制造解決用戶問題才應(yīng)該是汽車制造企業(yè)重點(diǎn)考慮的。

像用戶抱怨的保養(yǎng)費(fèi)用和保養(yǎng)周期，相關(guān)主機(jī)廠的客戶都不滿意，價(jià)格高，規(guī)定死，如果能通過傳感器監(jiān)控實(shí)際車輛運(yùn)行的里程、狀態(tài)，真正的從用戶的切身利益出發(fā)評(píng)估更換機(jī)濾、機(jī)油以及空濾、變速箱油等的實(shí)際情況，畢竟每個(gè)車的駕駛習(xí)慣、行駛路況等均有差別；另外，個(gè)性化的配置，用戶的真正需求，實(shí)用配置等都因人而不同，很多配置客戶并不需要，但在車型中卻作為標(biāo)配，如何實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的定制也是智能制造的一個(gè)方向；市場(chǎng)作為一線的戰(zhàn)場(chǎng)，能傾聽到客戶真實(shí)的聲音與需求，真正為客戶思考，為每一個(gè)價(jià)值鏈問題進(jìn)行思考，堅(jiān)信“問題就是機(jī)會(huì)”，思考哪怕覺得不可能一點(diǎn)需求，都有可能創(chuàng)造無限的價(jià)值，關(guān)鍵也是要融入智能工廠的五大領(lǐng)域技術(shù)，市場(chǎng)做好的同時(shí)不能僅僅依靠研發(fā)、市場(chǎng)，更多的也應(yīng)該考慮團(tuán)隊(duì)協(xié)作，考慮立體化多方位的智能化技術(shù)手段，同時(shí)智能制造也需要建立在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的前提下，將科技驅(qū)動(dòng)作為技術(shù)手段，逐步實(shí)現(xiàn)智能工廠，實(shí)現(xiàn)智能制造，打造用戶新的需求和價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

智能工廠的發(fā)展乃大勢(shì)所趨，但需要慎重的考慮與評(píng)估智能化的經(jīng)濟(jì)效益，而不是為智能而智能，更多的應(yīng)該從問題入手，將智能化的裝備和技術(shù)作為看待問題的一種途徑和解決問題的一種手段，從這方面出發(fā)與思考來解決現(xiàn)實(shí)面臨的問題，從而逐步實(shí)現(xiàn)智能制造，實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025，將中國(guó)制造打造成為世界品牌。

[1] 上海交通大學(xué)出版社[美]李杰（Jay Lee）邱伯華劉宗長(zhǎng)魏慕恒《CPS新一代工業(yè)智能》.

[2] 上海交通大學(xué)出版社[美]李杰（Jay Lee）倪軍王文正著劉宗長(zhǎng)整理《從大數(shù)據(jù)到智能制造》.