朱鐸先 趙 敏

1.北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司，北京，1000852.走向智能研究院，北京，100028

1 五大篇幅，理論貫通實(shí)踐

筆者深切地感受到，很多企業(yè)在進(jìn)行智能制造規(guī)劃或建設(shè)時(shí)，對(duì)智能制造的認(rèn)識(shí)并不清晰，難以理解智能制造的背景、意義及路徑。有些企業(yè)的認(rèn)識(shí)還停留在購(gòu)買高檔機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)軟件這些硬軟件上，過(guò)于表面化與工具化，盲目性很大。這種做法只能解決企業(yè)局部問(wèn)題，并不能顯著提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，不能有效促進(jìn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，甚至與智能制造戰(zhàn)略初衷相悖。

為了厘清主線，說(shuō)明機(jī)理，《機(jī)·智》創(chuàng)新性地以“取勢(shì)、明道、優(yōu)術(shù)、利器、實(shí)證”五大篇幅為主線，用了12章，既從頂層設(shè)計(jì)視角討論了智能制造的本源、發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略，匯總對(duì)比了德、美、日、中智能制造發(fā)展戰(zhàn)略和參考架構(gòu)模型，又從企業(yè)落地實(shí)施視角研究了智能制造的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)與實(shí)現(xiàn)路徑，詳細(xì)介紹了MES與設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化車間建設(shè)方法及注意事項(xiàng)等。兩個(gè)視角，上下呼應(yīng)，戰(zhàn)略結(jié)合戰(zhàn)術(shù)，理論結(jié)合實(shí)踐。

《機(jī)·智》第一章到第三章為“取勢(shì)篇”，重點(diǎn)介紹企業(yè)實(shí)施智能制造前需先深刻理解的智能制造產(chǎn)生的大背景及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，要點(diǎn)在于我們應(yīng)該如何發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，在這次制造業(yè)大轉(zhuǎn)型升級(jí)中少走彎路并取得成功。第一章深入剖析了德、美、日、中這些工業(yè)強(qiáng)國(guó)和大國(guó)為什么不約而同地提出了相近的智能制造戰(zhàn)略，解讀了深層次的原因及發(fā)展趨勢(shì)。第二章指出德國(guó)工業(yè)4.0的理念以及“工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型(RAMI 4.0)”雖然先進(jìn)且構(gòu)思精巧，但同時(shí)要了解其恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景。第三章對(duì)美、德、日、中智能制造戰(zhàn)略進(jìn)行了分析、比較并提煉要點(diǎn)，特別對(duì)“一智各表”的現(xiàn)象進(jìn)行了解讀，力圖說(shuō)明“智能”一詞的不同內(nèi)涵。

《機(jī)·智》第四章和第五章為“明道篇”，“明道篇”指出，制造企業(yè)在制訂智能制造落地戰(zhàn)略時(shí)，不僅要在先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備上有所突破，更應(yīng)該充分挖掘人與管理的價(jià)值和潛力，才能確保智能制造的成功落地。第四章論述了“人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略”、“三體智能模型”和“人-信息-物理系統(tǒng)”的基本思想，以及“以人為本”的東方哲學(xué)與西方先進(jìn)技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)交匯與融合。第五章闡明，在向智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略以及與智能制造相適應(yīng)的企業(yè)文化是比設(shè)備、軟件更重要的要素。

《機(jī)·智》第六章和第七章為“優(yōu)術(shù)篇”，“優(yōu)術(shù)篇”深度剖析賽博物理系統(tǒng)(CPS，也稱“信息物理系統(tǒng)”)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)概念的本質(zhì)、緣起、發(fā)展方向及如何在制造企業(yè)中的落地。第六章重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，欲做好智能制造和工業(yè)4.0，必先了解CPS，“二維九格”定義法為筆者獨(dú)創(chuàng)，通過(guò)9種CPS落地方案可以輕松幫助企業(yè)更好地應(yīng)用CPS。第七章講述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，催生了新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式。

《機(jī)·智》第八章到第十一章為“利器篇”，“利器篇”指出車間是智能制造的主戰(zhàn)場(chǎng)，重點(diǎn)闡述了數(shù)字化車間建設(shè)的原則和主要內(nèi)容。第八章以離散制造行業(yè)為例，基于“六維智能理論”，探討了如何從6個(gè)維度建設(shè)數(shù)字化車間。第九章介紹用數(shù)字化手段治理“聾、啞、傻”設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通、智能化管理和預(yù)測(cè)性維護(hù)，并介紹了實(shí)施過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)。第十章講述了如何用MES系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)劃、排產(chǎn)、物料、工具、設(shè)備、質(zhì)量等進(jìn)行全面的精細(xì)化管理。第十一章以工業(yè)大數(shù)據(jù)為主線講述了高級(jí)排產(chǎn)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及新一代人工智能等前沿技術(shù)在數(shù)字化車間的應(yīng)用及其前景。

《機(jī)·智》第十二章為“實(shí)證篇”，“實(shí)證篇”強(qiáng)調(diào)了一個(gè)最淺顯的道理：知易行難。智能制造不能只停留在理論層面，各種理念、理論最終的目的都是為了在企業(yè)落地，成功的案例對(duì)正在考慮智能制造實(shí)施方案的企業(yè)有很大的借鑒價(jià)值。第十二章收錄了青島海爾模具有限公司、共享集團(tuán)等4個(gè)智能制造的典型案例。

2 東方視角，解讀西方智造

因國(guó)情不同，我國(guó)智能制造的戰(zhàn)略與路徑注定與德國(guó)、美國(guó)不同，照抄照搬，難以奏效。我們需要根植于深厚的東方文化，探索出適合中國(guó)國(guó)情的理論模型與推進(jìn)路徑。

筆者經(jīng)過(guò)深入研究后發(fā)現(xiàn)，德、美制訂的工業(yè)4.0等的指導(dǎo)思想是“揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短”，其核心均可用廣義上的CPS理念來(lái)表示，是一種典型的二元戰(zhàn)略(賽博-物理虛實(shí)兩世界)?；谛畔⒒瘡?qiáng)、制造業(yè)弱的現(xiàn)狀，美國(guó)采取的戰(zhàn)略是C+P，揚(yáng)C之長(zhǎng)補(bǔ)P之短，其中，C為Cyber，即賽博虛體，包括數(shù)字、信息、網(wǎng)絡(luò)等虛擬世界；P為Physical，即物理實(shí)體，包括機(jī)器、設(shè)備、設(shè)施等實(shí)體世界。德國(guó)恰恰相反，德國(guó)是制造業(yè)強(qiáng)、信息化弱，因此德國(guó)的戰(zhàn)略是P+C，揚(yáng)P之長(zhǎng)補(bǔ)C之短。

從戰(zhàn)略角度，我們不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為“2.0補(bǔ)課、3.0普及”就是補(bǔ)上或普及自動(dòng)化設(shè)備這些硬件，應(yīng)該清楚地看到，在2.0、3.0兩個(gè)階段一百多年的歷史中，德、美等國(guó)家完成工業(yè)化進(jìn)程后所沉淀下來(lái)的“人”的優(yōu)勢(shì)，包括高素質(zhì)的勞動(dòng)者、科學(xué)的企業(yè)管理、成熟的社會(huì)化協(xié)作、豐富的工業(yè)技術(shù)與知識(shí)等，這些軟的方面恰恰是我們所不具備的。因此，在制訂智能制造落地戰(zhàn)略時(shí)，與人相關(guān)的一系列因素是我們必須要考慮、要補(bǔ)課的關(guān)鍵。

另外，從技術(shù)角度，筆者認(rèn)為，由金屬和非金屬組成的機(jī)器，它自己并不會(huì)智能。如今讓機(jī)器智能的基本方式和邏輯，是讓人的智能(人腦中的隱性知識(shí)、算法等)顯性化，顯性化的知識(shí)寫入軟件，軟件嵌入芯片，芯片嵌入機(jī)器，由此而讓人的智能(人智)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器智能(機(jī)智)，機(jī)器替代大部分原本由人從事的工作，甚至可以比人做得更快、更好，由此而讓人以“知識(shí)工作者”的身份，更主動(dòng)、更快樂(lè)、更高效地從事更有創(chuàng)造性、更有價(jià)值的知識(shí)創(chuàng)新工作。這就是智能制造的基本邏輯，也是本書命名為“機(jī)·智”的由來(lái)。

基于以上思考，筆者提出了“CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略”。CPPS是Cyber-Person-Physical Systems的縮寫，Person指的是勞動(dòng)者及其技能、素養(yǎng)、精神以及組織、管理經(jīng)驗(yàn)等。CPPS體現(xiàn)了以人為本，人與賽博、物理虛實(shí)兩世界的深度融合、迭代發(fā)展，構(gòu)建以賽博智能為目的的人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略，見(jiàn)圖1。

圖1 中國(guó)特色的CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略

CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略中的“機(jī)”是指機(jī)床、設(shè)備、設(shè)施等實(shí)體的物理世界，“網(wǎng)”是指以數(shù)字、信息、網(wǎng)絡(luò)為代表的賽博世界，兩者的融合就是CPS賽博物理系統(tǒng)。

CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略中的“人”包括三層含義：個(gè)體的人、組織的人、社會(huì)的人。

個(gè)體的人包括對(duì)員工的招聘、培訓(xùn)、培養(yǎng)以及敬業(yè)合作精神等企業(yè)文化的建設(shè)，讓員工高技能、高責(zé)任心、高主動(dòng)性地工作。

組織的人指從企業(yè)管理角度對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)人力資源與工作進(jìn)行合理組織、科學(xué)管理。

社會(huì)的人是從社會(huì)或國(guó)家層面看，可從多維度進(jìn)行提升。如每年可對(duì)數(shù)以千萬(wàn)計(jì)考不上大學(xué)的人群進(jìn)行技能培訓(xùn)，像德國(guó)一樣，將這些人中的一部分培養(yǎng)成高素質(zhì)的藍(lán)領(lǐng)勞動(dòng)者等。

人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略反映了中國(guó)“以人為本”的東方哲學(xué)思想與西方先進(jìn)技術(shù)的交匯和融合，體現(xiàn)了中國(guó)人在智能系統(tǒng)研究中的獨(dú)特思維方式和學(xué)術(shù)思想，讓中國(guó)這樣一個(gè)人口大國(guó)在以智能為標(biāo)識(shí)的新工業(yè)革命中，明確自己的特色，找到自己的定位，在上述符合國(guó)情的智能模型指導(dǎo)下，推出適合本國(guó)國(guó)情的智能制造發(fā)展戰(zhàn)略。

3 三個(gè)范式，對(duì)應(yīng)三化融合

《機(jī)·智》首開(kāi)嚴(yán)格區(qū)分“智能”程度與所對(duì)應(yīng)術(shù)語(yǔ)之先河，對(duì)Smart、Intelligent兩個(gè)術(shù)語(yǔ)所描述的兩種不同“智能”現(xiàn)象加以較為嚴(yán)格的區(qū)分，期待能夠避免乃至消除業(yè)內(nèi)一直存在的“一智各表”的現(xiàn)象。筆者在本書中自我約定并盡量做到：凡是以數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化(Digital)為核心技術(shù)的“智能”，稱作“智數(shù)”，以CPS為核心技術(shù)(Smart)的“智能”稱作“智巧”；凡是應(yīng)用了新一代人工智能技術(shù)所形成的(Intelligent)的“智能”稱作智能。如此，英文術(shù)語(yǔ)與中文術(shù)語(yǔ)之間形成一一對(duì)應(yīng)。希望從本書開(kāi)始，在中文術(shù)語(yǔ)上消除對(duì)“智能”一詞在理解和應(yīng)用上的混淆。

2017年12月7日在南京舉辦的“2017世界智能制造大會(huì)”上，中國(guó)工程院周濟(jì)院士作了題為《關(guān)于中國(guó)智能制造發(fā)展戰(zhàn)略的思考》的報(bào)告(以下簡(jiǎn)稱“工程院報(bào)告”)，系統(tǒng)地闡述了對(duì)我國(guó)發(fā)展智能制造的思考，在業(yè)界引起了很大的轟動(dòng)與反響。報(bào)告中提出了中國(guó)智能制造發(fā)展的三個(gè)基本范式(簡(jiǎn)稱“三范式”)。

工程院報(bào)告認(rèn)為，數(shù)字化制造是智能制造第一種基本范式，可以稱之為第一代智能制造，是智能制造的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)和廣大中小企業(yè)沒(méi)有完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，面對(duì)這樣的基本國(guó)情，我國(guó)在推進(jìn)智能制造過(guò)程當(dāng)中必須實(shí)事求是，踏踏實(shí)實(shí)完成數(shù)字化補(bǔ)課，進(jìn)一步夯實(shí)智能制造發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)字化制造是智能制造基礎(chǔ)，它的內(nèi)涵不斷發(fā)展，貫穿于智能制造的三個(gè)基本范式和全部發(fā)展歷程。筆者認(rèn)為，數(shù)字化制造基本上可以認(rèn)為是基于信息系統(tǒng)集成的“一化融合”。

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是智能制造第二種基本范式，或稱為第二代智能制造。工程院報(bào)告認(rèn)為，今后一個(gè)階段，三年到五年之內(nèi)，我國(guó)推進(jìn)智能制造的重點(diǎn)是大規(guī)模地推廣和全面應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，即第二代智能制造(第二范式)。如果把第二范式與德國(guó)工業(yè)4.0中的使能技術(shù)CPS加以對(duì)比的話，不難看出，該范式對(duì)應(yīng)的就是德國(guó)工業(yè)4.0中的基于CPS的“Smart Manufacturing”模式的“智巧制造”?！爸乔芍圃臁弊尡忍嘏c原子相遇，賽博與物理交匯，是真正的“兩化融合”。

新一代智能制造范式實(shí)際上是在兩化融合的基礎(chǔ)上，加入了更多的“新一代人工智能”算法和技術(shù)，讓智能化的要素逐漸增多，系統(tǒng)的智能程度變得越來(lái)越高。這種把工業(yè)化的物理系統(tǒng)、信息化的軟件系統(tǒng)、智能化的AI算法融為一體的新一代智能制造范式，可以稱之為“三化融合”。

筆者在《機(jī)·智》一書中指出，德國(guó)人的Smart選詞偏好、美國(guó)人的Intelligent用詞情結(jié)、中國(guó)人的“三范式”遞進(jìn)研究，構(gòu)成了國(guó)際上研究“智能”的三個(gè)基本源頭。筆者把德、美、中三國(guó)對(duì)“智能”的描述與定義匯聚到一起，并且與兩化融合的內(nèi)涵進(jìn)行了詳細(xì)的分辨和梳理，彼此之間做了一一對(duì)應(yīng)，給出了表1所示的解讀，既理順不同制造范式之間的遞進(jìn)關(guān)系，又區(qū)分了智能的程度和內(nèi)涵，同時(shí)兼顧了兩化融合這個(gè)“主線”。

表1 不同范式的智能制造中英文術(shù)語(yǔ)與內(nèi)涵對(duì)比

由表1可以看出，工程院報(bào)告中的“三范式”表述確實(shí)博采眾家所長(zhǎng)，對(duì)德、美等國(guó)的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和智能制造參考架構(gòu)模型進(jìn)行了最大程度的融會(huì)貫通，同時(shí)又提出了“基于新一代人工智能的新一代智能制造”。經(jīng)過(guò)筆者對(duì)比研究，認(rèn)為三個(gè)智能制造基本范式與三個(gè)融合恰好一一對(duì)應(yīng)。在“建議中文翻譯”條目中，筆者也把最新的研究?jī)?nèi)容添加進(jìn)去，形成了術(shù)語(yǔ)上自成體系、彼此不會(huì)混淆的智能制造范式名稱：智數(shù)制造、智巧制造、智能制造。

三個(gè)范式的劃分以及與三種融合模式的一一對(duì)應(yīng)，為復(fù)雜國(guó)情下多元化、多場(chǎng)景、多模式的我國(guó)智能制造指明了道路，辨析了使能技術(shù)，給出了將來(lái)的努力方向。相信筆者提出的新的三范式命名以及與三種融合方式的比對(duì)，能夠更好地幫助讀者理解、消化和記憶智能制造三范式。同時(shí)，統(tǒng)一了有關(guān)術(shù)語(yǔ)內(nèi)涵，避免了詞義混淆，有助于智能制造的良性、健康發(fā)展。

4 落地至上，打造數(shù)字車間

車間在企業(yè)中處于非常重要的位置，是將各種圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的主要場(chǎng)所，是決定生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，車間往往也是企業(yè)中員工數(shù)量最多的組織,因此，在很大程度上，車間強(qiáng)則企業(yè)強(qiáng)，車間智則企業(yè)智。數(shù)字化車間是企業(yè)走向智能制造的基礎(chǔ)。

4.1 智能制造先從設(shè)備治聾治啞開(kāi)始

車間設(shè)備不只是源源不斷地生產(chǎn)產(chǎn)品，而且也在源源不斷地產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是企業(yè)進(jìn)行管理改善、產(chǎn)品提質(zhì)、生產(chǎn)提效、成本降低的重要基礎(chǔ)，相對(duì)于物料、設(shè)備等有形資產(chǎn)而言，數(shù)據(jù)是一種無(wú)形的生產(chǎn)資源，但我國(guó)制造在這方面與國(guó)外相比還有較大差距。

據(jù)日本經(jīng)產(chǎn)省2016年的調(diào)查顯示，40%的日本工廠在2015年前就已經(jīng)實(shí)施了數(shù)據(jù)采集，到2016年，這一數(shù)字提升為66%，其中大型企業(yè)達(dá)到了88%。根據(jù)工業(yè)和信息化部相關(guān)報(bào)告中的數(shù)據(jù)，我國(guó)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)在2017年的數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率是39%。這里面包含了聯(lián)網(wǎng)率比較高的流程行業(yè)設(shè)備，在離散制造行業(yè)實(shí)際的聯(lián)網(wǎng)率肯定要低于這個(gè)數(shù)字。根據(jù)北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司估算，現(xiàn)在全國(guó)數(shù)控機(jī)床保有量200萬(wàn)臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床不足20%，甚至更低。

梨樹(shù)發(fā)芽后到套袋前后，即4月初至6月底，是病害由病梢向幼葉、幼果蔓延的關(guān)鍵時(shí)期，如果遇到春季多雨年份，蔓延速度更快，因此也是噴藥防治的關(guān)鍵時(shí)期。一般年份在落花后（4月中下旬）噴藥1次，套袋前（5月上中旬）及套袋后（5月下旬至6月上旬）各噴藥1次；在春季多雨年份，4月中下旬和5月中下旬各噴藥1～2次。

由于設(shè)備處于孤立的單機(jī)生產(chǎn)模式，故設(shè)備OEE(設(shè)備綜合效率)等指標(biāo)不高。在2013～2014年，MESA與LNS調(diào)查公司對(duì)全球的離散與流程等行業(yè)的調(diào)查結(jié)果表明，被調(diào)查企業(yè)平均OEE為71%，11%的優(yōu)秀企業(yè)高達(dá)80%以上。北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司已經(jīng)為軍工和機(jī)械制造等六百余家企業(yè)、三萬(wàn)多臺(tái)數(shù)控設(shè)備實(shí)施了設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)以及MES等系統(tǒng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，國(guó)內(nèi)大部分離散企業(yè)的OEE不足40%，很多甚至低于30%，與國(guó)外優(yōu)秀企業(yè)相差甚遠(yuǎn)。很多設(shè)備實(shí)際上是處于“聾”(與外界沒(méi)有交流，程序通信接口形同虛設(shè)，加工程序主要是手動(dòng)輸入)、“啞”(設(shè)備或工件出現(xiàn)問(wèn)題，外界不能及時(shí)知道)、“傻”(基于過(guò)時(shí)的、不準(zhǔn)確的、不客觀的人工匯報(bào)的形式，不能很好地指導(dǎo)生產(chǎn))的狀態(tài)。

針對(duì)這種情況，筆者提出了智能制造先從設(shè)備治聾治啞開(kāi)始的觀點(diǎn)。

通過(guò)實(shí)施設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用以太網(wǎng)卡以及Modbus、OPC、ProfiNet總線等不同接口和通信協(xié)議，用一臺(tái)服務(wù)器對(duì)車間數(shù)字化設(shè)備的數(shù)控機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、AGV、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、測(cè)量測(cè)試等各類數(shù)字化設(shè)備與設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)程序網(wǎng)絡(luò)化傳輸、設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、大數(shù)據(jù)分析與科學(xué)決策，將這些“聾啞”設(shè)備融入賽博系統(tǒng)，成為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化系統(tǒng)的重要組成部分。

通過(guò)實(shí)施設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地獲知設(shè)備的狀態(tài)、設(shè)備利用率、制造參數(shù)等信息，再結(jié)合MES系統(tǒng)中的協(xié)同制造等管理方法，就可以輕松地將OEE由30%多提升到50%左右，效率提升效果相當(dāng)明顯。

從數(shù)字化車間走向智能制造，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一條智能智造落地的務(wù)實(shí)路徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字化車間的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)又是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)組成部分，因此，從數(shù)字化車間做起，從設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)做起，企業(yè)可以較為快捷地由小及大、由內(nèi)向外、由車間到全企業(yè)，建設(shè)自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而打造適合企業(yè)自身需要的智能制造模式。

4.2 MES理念需要與時(shí)俱進(jìn)

孟子說(shuō)：“盡信書，則不如無(wú)書?！蓖七M(jìn)智能制造不能過(guò)于迷信國(guó)外已有定義，拘泥于固有的理論與模型。MES作為智能制造的重要組成部分，很多企業(yè)都非常重視，但實(shí)施效果往往不理想，其中一個(gè)重要原因就是MES現(xiàn)有定義與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于陳舊。

4.2.1過(guò)時(shí)原因

(1)定義時(shí)間久遠(yuǎn)。MES概念產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代初期，當(dāng)時(shí)是為了彌補(bǔ)ERP不能對(duì)設(shè)備層進(jìn)行直接管控而衍生出的一個(gè)概念。1997年MESA(制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì))進(jìn)行了進(jìn)一步定義，2004年又稍加完善。近些年來(lái)，MESA在MES定義及概念、目標(biāo)等方面并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改變。

(2)定義不嚴(yán)謹(jǐn)。MESA規(guī)定只要具備十一個(gè)之中的某一個(gè)或幾個(gè)，就屬于MES系列的單一功能產(chǎn)品。這個(gè)定義起到了界定哪些模塊屬于MES范疇的作用，但過(guò)于寬泛。一個(gè)模塊就屬于MES，現(xiàn)在市場(chǎng)上功能強(qiáng)大些的MES系統(tǒng)動(dòng)輒就十多個(gè)模塊甚至更多，都統(tǒng)一叫MES，功能卻相差甚遠(yuǎn)。定義不嚴(yán)謹(jǐn)，造成了今天MES市場(chǎng)的混亂。

(3)沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)。近年來(lái)，全球興起了智能制造的浪潮，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、CPS、數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等理念層出不窮，這些理念必將對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生重大影響，但作為承上啟下、處于智能制造核心的MES系統(tǒng)，其定義沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)這些理念。如果按照這些傳統(tǒng)理念進(jìn)行研發(fā)與實(shí)施，如何能促進(jìn)企業(yè)智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)？

4.2.2發(fā)展趨勢(shì)

除了在平臺(tái)化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用以外，MES系統(tǒng)還應(yīng)該站在制造業(yè)使用者角度，以精益生產(chǎn)為主線，以降本提質(zhì)增效為中心，參考德國(guó)工業(yè)4.0等先進(jìn)理念，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，建設(shè)基于工業(yè)3.0、面向工業(yè)4.0、體現(xiàn)CPS特點(diǎn)的智能MES系統(tǒng)，構(gòu)建“設(shè)備自動(dòng)化+管理數(shù)字化+生產(chǎn)精益化+人員高效化”的“新四化”數(shù)字化車間，為制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(1)回歸本質(zhì)。MES之所以叫制造執(zhí)行系統(tǒng)，非常強(qiáng)調(diào)“執(zhí)行”二字。一方面，MES系統(tǒng)將ERP下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)車間實(shí)際情況，將每一工序分解到每一設(shè)備、每一分鐘精細(xì)執(zhí)行；另一方面，在車間內(nèi)部，形成計(jì)劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理等一個(gè)全閉環(huán)管理，環(huán)環(huán)緊扣，而非一個(gè)簡(jiǎn)單的電子化管理系統(tǒng)。精細(xì)化、精準(zhǔn)化、協(xié)同化是MES系統(tǒng)的重要特點(diǎn)，否則生產(chǎn)無(wú)法高效、高質(zhì)地運(yùn)行。那種通過(guò)憑經(jīng)驗(yàn)、靠人工進(jìn)行計(jì)劃制訂、現(xiàn)場(chǎng)管理的傳統(tǒng)MES系統(tǒng)，并不能深刻地體現(xiàn)出MES精髓。

(2)貫穿精益。精益生產(chǎn)是MES的基礎(chǔ)與指導(dǎo)思想。從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，精益生產(chǎn)中的生產(chǎn)布局、節(jié)拍、后工序拉動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等理念是實(shí)施智能制造的基礎(chǔ)?？焖偾袚Q、減少浪費(fèi)、可視化生產(chǎn)、均衡化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)、工序流動(dòng)化等形式是智能制造的過(guò)程目標(biāo)。同樣，智能制造是精益生產(chǎn)落地的重要使能手段，如設(shè)備互聯(lián)互通、高級(jí)排產(chǎn)、過(guò)程協(xié)同、資源精益化管控、質(zhì)量過(guò)程管控、大數(shù)據(jù)分析、可視化、預(yù)測(cè)性維護(hù)等都有助于精益生產(chǎn)的落地與提升。從實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)來(lái)看，智能制造與精益生產(chǎn)殊途同歸，實(shí)現(xiàn)敏捷、高效、高質(zhì)、低成本的生產(chǎn)與服務(wù)模式是兩者的共同目標(biāo)。在MES系統(tǒng)中，一定要充分體現(xiàn)精益生產(chǎn)的理念，促進(jìn)精益生產(chǎn)在企業(yè)中的進(jìn)一步落地。

(3)體現(xiàn)CPS。無(wú)論是德國(guó)工業(yè)4.0還是中國(guó)制造2025，均是以智能制造為主攻方向，以CPS技術(shù)為關(guān)鍵使能技術(shù)。德國(guó)人認(rèn)為：“在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS包括智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和控制。CPS將推動(dòng)生產(chǎn)對(duì)象直接或借助互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)M2M(Machine to Machine，機(jī)器對(duì)機(jī)器)通信自主實(shí)現(xiàn)信息交換、運(yùn)轉(zhuǎn)和互相操控?！睆谋径挝淖治覀兛梢钥吹剑瑢?duì)車間中的機(jī)床、機(jī)器人等各類數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，德國(guó)人認(rèn)為是CPS在車間中的具體應(yīng)用，這也是中國(guó)工程院智能制造“三范式”中“智巧制造”的重要組成部分。在MES中體現(xiàn)CPS特點(diǎn)，車間中設(shè)備的互聯(lián)互通是其重要基礎(chǔ)，不能把MES做成一個(gè)與設(shè)備底層無(wú)關(guān)的純信息化系統(tǒng)。

(4)智能是趨勢(shì)。本次工業(yè)革命的核心是智能制造，應(yīng)該充分發(fā)揮自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的優(yōu)勢(shì)，打造出虛實(shí)融合、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的智能化MES系統(tǒng)?；谶@些年的研究與思考，筆者提出了智能制造下的“六維智能”理論，用該理論指導(dǎo)蘭光MES系統(tǒng)研發(fā)并取得了很好的應(yīng)用效果?！傲S智能”是分別從計(jì)劃源頭、過(guò)程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個(gè)方面的智能著手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理與控制。

5 不忘初心，提質(zhì)增效創(chuàng)新

在推進(jìn)智能制造的過(guò)程中，既要有一定的先進(jìn)性、前瞻性，更要本著務(wù)實(shí)有效的原則，不要過(guò)于理想化，不要過(guò)多強(qiáng)調(diào)自感知、自決策、自執(zhí)行、自組織、自學(xué)習(xí)等技術(shù)，企業(yè)不是研究機(jī)構(gòu)，應(yīng)該以降本提質(zhì)增效、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為根本目的。在實(shí)施智能制造的路徑上，強(qiáng)烈建議先做Digital及部分Smart，做好這兩步以后再考慮做Intelligent。

根據(jù)“二八原則”，解決80%的問(wèn)題，通常只會(huì)耗費(fèi)20%的成本，而剩下的20%卻需要高昂的成本。以前的產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，很多產(chǎn)品往往很多年都在重復(fù)生產(chǎn)，為了適應(yīng)日新月異的市場(chǎng)變化和個(gè)性化需求，即將建設(shè)的系統(tǒng)很可能過(guò)幾年就需要更新和調(diào)整。系統(tǒng)滿足當(dāng)前需求并有一定的前瞻性即可，不要過(guò)分復(fù)雜、不要過(guò)于強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性，否則，沉重的投資會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

智能制造要以實(shí)際需求為牽引，以經(jīng)濟(jì)效益為驅(qū)動(dòng)，以成功落地為導(dǎo)向。在先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，在管理方面深挖潛力，充分發(fā)揮人的作用，構(gòu)建數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和適度智能的生產(chǎn)模式，由“人智”轉(zhuǎn)化成“機(jī)智”，切實(shí)做到明顯的“降本提質(zhì)增效”。以量化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，有效地提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。比如通過(guò)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)治聾治啞，以此作為企業(yè)做智能制造的基本“入口”，通過(guò)較短時(shí)間，能將設(shè)備利用率提高一倍，將產(chǎn)品合格率提升一個(gè)檔次，這才是比較務(wù)實(shí)的智能制造建設(shè)原則。

總之，不管什么范式的制造，都必須不忘企業(yè)最大的初心——降本提質(zhì)增效與創(chuàng)新發(fā)展。智能制造，必須為企業(yè)的這個(gè)初心打開(kāi)新的視野，提供新的技術(shù)，闖出新的路徑。