1.2 智能制造定义

1．智能制造的定义

智能制造是一项综合系统工程，以传统管理技术和标准化为基础，突出人的核心作用，将互联网技术、设备联网技术、云计算和大数据信息化技术广泛应用于生产设施、控制、操作、制造执行、企业运营、分析决策、商业模式、协同创新过程，实现自动识别、自动记录、自主分析、自主判断、自主决策、自主优化，并通过设备联网、智能运营模式、协同创新对传统制造业进行升级改造，实现企业管理过程的智能化、柔性化、集成化。需要指出一点：制造过程的时间、安全、质量、效率、交期、成本、服务等依然是智能制造管理目标的主题。

2．以传统技术为基础的智能制造体系

经典的管理技术如工业工程、精益生产、六西格玛、管理体系等依然是智能制造管理的基石，任何系统在设计时都必须遵循相应的管理原则，这也是智能制造管理实施成功的关键所在。在智能制造中，需要将这些管理技术在系统中进行工具化和智能化，如我们在设计仓库管理系统（WMS）时，有一个原则必须遵守，即先进先出，在流程设定、作业执行等环节必须遵循这一原则，并提供相应的自动化流程、预警防错和反馈机制。再如在进行整体规划或单一系统甚至单一模块设计时，必须遵守过程方法PDCA原则，形成闭环控制。

3．设备联网系统是实现智能制造的重要手段

设备联网系统的核心指导思想是实现分布式控制，分为三个部分：设备联网通信、生产程序传输、数据采集与监控。

（1）设备联网通信

设备联网通信是设备联网控制的核心部分，通过设备网口或网络通信模块，对不同操作系统、不同性能的设备与服务器进行双向并发远程通信，以实现设备与服务器的数据通信。

（2）生产程序传输

在正常情况下，程序按照程序名放在不同的目录下，有时同一程序又往往存在不同的版本，这样查找所需的程序就较为困难，并且容易出现程序调用错误的情况。因此，联网系统必须做到能准确快速地调用相应生产程序，同时又要保证程序版本正确。

程序管理系统平台构架在客户端/服务器体系结构上，产品数据集中放置在服务器中以实现数据的集中和共享。程序管理系统包括产品结构树的管理、加工程序的流程管理、人员权限的管理、安全管理、版本管理、产品及设备管理。

（3）数据采集与监控

数据采集与监控模块负责设备实时信息的采集，包括远程监控设备状态（运行、空闲、故障、关机、维修等状态）、设备的运行参数（转速等），实时获知每台设备的当前加工产品状况、产品加工的工艺参数、工单信息等。

4．智能工厂是智能制造载体

智能工厂利用设备联网技术和监控预警手段增强信息的准确性及实时性，并提高生产服务质量；让制程按照设定的流程工艺运行，具有高度的可控性，减少人为干预；具有采集、分析、判断、规划、推理预测功能，通过生产仿真系统和可视化手段使制造情景实时呈现，并可以进行自行协调、自行优化；其形成是自下而上的过程，即人和智能设施、智能管理形成智能工序，多智能工序的集成形成智能产线，智能产线的集成形成智能车间，智能车间的集成形成智能工厂。

5．智能运营模式是智能制造成功与否的关键因素

通过标准化流程体系的建立和三项集成实现智能运营模式。

（1）管理标准化

国内很多企业甚至一些规模比较大的企业，从开厂之初就在建立标准化工作，现在还是在做基础管理，其中问题之一就是标准化工作未落到实处。建立标准化流程，进行纵深推进，使之嵌入自动化、信息化系统中，实现流程自动化，是智能制造实现的基础工作之一。

标准化的建设可以帮助我们厘清思路和管理中千丝万缕的关系，指导日常的管理工作，使管理有序和效益最大化。标准化制定的前提是要守法遵章、有据可查，通过梳理现有流程、工艺、动作等进行查漏补缺，特别需对散乱、不协调的标准进行改善和精简。在标准化过程中还需要借鉴先进的管理思想，进行系统规划，以最少的标准覆盖全部业务。在标准化过程中，首先考虑管理的基本要素——人、机、料、法、环、管理、测量等；其次是任务流、数据流、物流、信息流和资金流；再者是要全过程、全方位地通盘考虑，覆盖全员。在建设时每个层次必须建立标准化，共性的标准要指导底层个性化标准，并有制约和协调作用。在建设的过程中，除了借鉴先进的管理模式，还必须突出领导作用，对标准化工作进行系统管理，运用过程方法，明确关键控制点，在运行的过程中不断进行合格评定和持续改进。

（2）网状集成

实现端到端、横向和纵向的网状集成，是智能制造的基础。

➢纵向集成

企业内部由于管理职能划分和组织的细化，导致信息系统围绕着不同的管理阶段和管理职能来展开，如采购系统、生产系统、销售系统和财务系统等，这些系统常常将一些完整的业务链划分成一个个管理单元。随着企业新部门的出现，其所应用的互联网技术也不同，开发队伍的经验、从事的服务范围限制、系统开发平台和工具的不统一，以及管理过程和管理系统的规范标准缺失，使各个信息系统之间的兼容性和集成性成为问题。一些“弊端”正迅速展露出来，其中重要的问题就是：不同的系统、应用、技术平台将企业陷在信息难以全面流通的“信息孤岛”之中，这些分散开发或引进的应用系统一般不会考虑统一数据标准或信息共享问题。企业由于追求“局部实用快上”的目标而导致“信息孤岛”不断产生，改变这种信息孤岛的局面有很大的困难，包括很多企业订单的处理、货物的运输调度、流水线生产的控制等都成为一时无法解决的难题。智能制造所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝连接，打破信息孤岛，这也是所有智能化的基础。如以产品模型为核心的垂直体系，应在企业内部建立有效的沟通渠道和统一的任务流、数据流、信息流、物流、资金流，进行全流程的信息贯通，将企业不同层面的IT系统集成在一起，消除“信息孤岛”现象，其中包括工人与班组、班组与部门、部门内部、部门与部门、分厂和总厂、子公司和集团公司之间的集成等。通过建立信息共享平台，任何节点可在平台上进行交互，并使之可视可控。

➢横向集成

横向集成是以产品供应链为核心，通过价值链及信息网络进行资源整合，将企业内部和外部的IT系统进行无缝连接，建立社会化的分工协作，形成信息、物流、资源、数据协同体系，如企业内部的价值链重构、研发协同、供应链协同到不同企业间的价值链重构、研发协同、供应链协同，对资源、技术和信息进行合理化配置，实现包括内部的工程、计划、生产、供应链、销售及外部的市场、研发人员、供应商、外协商、经销商、终端客户等各个节点和角色之间的信息集成和共享。图1-10为横向集成的示意图。

➢端到端集成

端到端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。端到端即围绕产品全生命周期，流程从一个端头（点）到另外一个端头（点），中间是连贯的，不会出现局部流程、片段流程，没有断点。从企业层面来看，管理和服务是围绕整个产品生命周期的价值链进行的。

端到端集成既可以是内部的纵向集成内容，也可以是外部的企业与企业之间的横向集成，其关注点在流程的整合上，比如提供用户订单的全程跟踪协同流程，就是围绕用户、企业、第三方物流、售后服务等产品全生命周期服务的端到端集成。端到端集成就是充分利用互联网的特性，从工艺流程角度来审视智能制造，主要体现在并行制造上，这样一来，可以一边设计研发，一边采购原材料和零部件，一边组织生产制造，一边开展市场营销，从而降低了运营成本，提升了生产效率，缩短了产品交付周期，也减少了能源消耗。

6．智能制造的内涵和特征

➢智能制造是一种全新的制造管理系统，是随着市场的变化和制造业的内在发展逻辑，经过演变和整合逐步形成的。它是将传统管理技术通过信息化、自动化、网络化植入日常管理中，使其得到升华。

➢智能管理是高度综合性管理工程技术系统，涉及信息、网络、自动化等技术以及管理学、经济学等学科。在进行研究和设计时，必须先设计其整体架构，再设计详细的子系统，进行各子系统或具体问题的研究。智能管理以适应企业发展的整体功能最优为目标，通过对智能制造系统的综合、系统分析，构建系统模型来指导企业智能制造系统的推进。

➢智能制造是企业价值链的智能化和协同创新的应用，是推进两化深度融合和提升的有效手段，用于解决企业的设计、生产、销售、服务等为顾客创造价值的一系列活动、功能以及业务流程之间的连接问题。它将创新资源和要素有效汇聚，通过突破创新主体间的壁垒，充分释放彼此间“人才、资源、信息、技术、数据”等创新要素活力而实现协同创新下的深度合作。智能制造通过核心企业的引导和机制安排，促进价值链上企业发挥各自的能力优势，整合互补性资源，实现优势互补，协作开展技术创新，加速技术应用，并促使技术不断进步。

➢智能制造是过程方法应用的集中体现：通过数据自动采集、存储、提炼、分析、预警、指令，实现闭环生态系统。更高阶段体现为拥有强大的知识库，能够自主识别、自主分析、自主判断、自主决策，通过闭环生态系统对制造业不断优化升级。

➢智能制造以客户需求为中心，其动力在于必须在质量、成本、效益、服务和环境等方面同时满足市场和社会的需求，在最短的周期提供高质量的产品，提供具有竞争优势的价格和全方位的服务，从而获得利益最大化。

➢企业需建立一个知识技能水平合理的推进组织。要实现智能制造，必须推进组织变革，使组织更具适用性：一是摒弃传统的金字塔式组织，建立扁平化、矩阵式组织；二是根据智能制造各环节、各阶段的知识技能要求，对人员职责进行重新设计，明确岗位标准、职责和报酬体系，进行系统培训，保证每一阶段人力资源的供应。