迎接工業(yè)4.0和智能制造的十大關(guān)鍵技術(shù)
時間：2018-07-14 來源：山西中科華諾機械裝備有限公司
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智能制造融合了信息技術(shù)
、先進制造技術(shù)
、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)
。智能制造包括開發(fā)智能產(chǎn)品；應(yīng)用智能裝備
；自底向上建立智能產(chǎn)線，構(gòu)建智能車間
，打造智能工廠
；踐行智能研發(fā)；形成智能物流和供應(yīng)鏈體系
；開展智能管理；推進智能服務(wù)
；***終實現(xiàn)智能決策
。目前智能制造的“智能”還處于Smart的層次，智能制造系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集
、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析的能力
，能夠準確執(zhí)行指令，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)反饋
；而智能制造的趨勢是真正實現(xiàn)“Intelligent”，智能制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主學(xué)習(xí)
、自主決策
，不斷優(yōu)化。
在智能制造的關(guān)鍵技術(shù)當中
，智能產(chǎn)品與智能服務(wù)可以幫助企業(yè)帶來商業(yè)模式的創(chuàng)新；智能裝備
、智能產(chǎn)線、智能車間到智能工廠，可以幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)模式的創(chuàng)新
；智能研發(fā)、智能管理
、智能物流與供應(yīng)鏈則可以幫助企業(yè)實現(xiàn)運營模式的創(chuàng)新
；而智能決策則可以幫助企業(yè)實現(xiàn)科學(xué)決策
。智能制造的十項技術(shù)之間是息息相關(guān)的
，制造企業(yè)應(yīng)當漸進式
、理性地推進這十項智能技術(shù)的應(yīng)用
。
1智能產(chǎn)品
智能產(chǎn)品通常包括機械、電氣和嵌入式軟件
，具有記憶、感知
、計算和傳輸功能
。典型的智能產(chǎn)品包括智能手機、智能可穿戴設(shè)備
、無人機
、智能汽車
、智能家電
、智能售貨機等
，包括很多智能硬件產(chǎn)品。智能裝備也是一種智能產(chǎn)品
。企業(yè)應(yīng)該思考如何在產(chǎn)品上加入智能化的單元
，提升產(chǎn)品的附加值
。
2智能服務(wù)
基于傳感器和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）
，可以感知產(chǎn)品的狀態(tài)
，從而進行預(yù)防性維修維護，及時幫助客戶更換備品備件
，甚至可以通過了解產(chǎn)品運行的狀態(tài)
，幫助客戶帶來商業(yè)機會。還可以采集產(chǎn)品運營的大數(shù)據(jù)
，輔助企業(yè)進行市場營銷的決策
。此外
，企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務(wù)的APP，也是一種智能服務(wù)的手段
，可以針對企業(yè)購買的產(chǎn)品提供有針對性的服務(wù)，從而鎖定用戶
，開展服務(wù)營銷。
3智能裝備
制造裝備經(jīng)歷了機械裝備到數(shù)控裝備
，目前正在逐步發(fā)展為智能裝備
。智能裝備具有檢測功能，可以實現(xiàn)在機檢測
，從而補償加工誤差
，提高加工精度，還可以對熱變形進行補償
。以往一些精密裝備對環(huán)境的要求很高
，現(xiàn)在由于有了閉環(huán)的檢測與補償
，可以降低對環(huán)境的要求
。
4智能產(chǎn)線
很多行業(yè)的企業(yè)高度依賴自動化生產(chǎn)線
，比如鋼鐵、化工
、制藥
、食品飲料、煙草
、芯片制造
、電子組裝、汽車整車和零部件制造等
，實現(xiàn)自動化的加工、裝配和檢測
，一些機械標準件生產(chǎn)也應(yīng)用了自動化生產(chǎn)線
，比如軸承
。但是，裝備制造企業(yè)目前還是以離散制造為主。很多企業(yè)的技術(shù)改造重點
，就是建立自動化生產(chǎn)線
、裝配線和檢測線。美國波音公司的飛機總裝廠已建立了U型的脈動式總裝線
。自動化生產(chǎn)線可以分為剛性自動化生產(chǎn)線和柔性自動化生產(chǎn)線
，柔性自動化生產(chǎn)線一般建立了緩沖。為了提高生產(chǎn)效率
，工業(yè)機器人
、吊掛系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線上應(yīng)用越來越廣泛
。
5智能車間
一個車間通常有多條生產(chǎn)線
，這些生產(chǎn)線要么生產(chǎn)相似零件或產(chǎn)品
，要么有上下游的裝配關(guān)系。要實現(xiàn)車間的智能化
，需要對生產(chǎn)狀況
、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗
、生產(chǎn)質(zhì)量
、物料消耗等信息進行實時采集和分析，進行******排產(chǎn)和合理排班
，顯著提高設(shè)備利用率（OEE）。因此，無論什么制造行業(yè)
，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）成為企業(yè)的必然選擇
。
6智能工廠
一個工廠通常由多個車間組成，大型企業(yè)有多個工廠
。作為智能工廠
，不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、透明化
、可視化
、精益化
，同時
，產(chǎn)品檢測
、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成
。一個工廠的多個車間之間要實現(xiàn)信息共享
、準時配送、協(xié)同作業(yè)
。一些離散制造企業(yè)也建立了類似流程制造企業(yè)那樣的生產(chǎn)指揮中心
，對整個工廠進行指揮和調(diào)度，及時發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問題
，這也是智能工廠的重要標志。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐
，主要包括PLM、ERP
、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)
。大型企業(yè)的智能工廠需要應(yīng)用ERP系統(tǒng)制定多個車間的生產(chǎn)計劃（ProducTIon planning）
，并由MES系統(tǒng)根據(jù)各個車間的生產(chǎn)計劃進行詳細排產(chǎn)（producTIon scheduling），MES排產(chǎn)的力度是天
、小時
，甚至分鐘
。
7智能研發(fā)
離散制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面
，已經(jīng)應(yīng)用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具軟件和PDM/PLM系統(tǒng)
，但是很多企業(yè)應(yīng)用這些軟件的水平并不高
。企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品，需要機電軟多學(xué)科的協(xié)同配合
；要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期
，需要深入應(yīng)用仿真技術(shù)，建立虛擬數(shù)字化樣機
，實現(xiàn)多學(xué)科仿真
，通過仿真減少實物試驗
；需要貫徹標準化
、系列化
、模塊化的思想
，以支持大批量客戶定制或產(chǎn)品個性化定制；需要將仿真技術(shù)與試驗管理結(jié)合起來
，以提高仿真結(jié)果的置信度
。流程制造企業(yè)已開始應(yīng)用PLM系統(tǒng)實現(xiàn)工藝管理和配方管理，LIMS（實驗室信息管理系統(tǒng)）系統(tǒng)比較廣泛
。
8智能管理
制造企業(yè)核心的運營管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)（HCM）
、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)（EAM）
、能源管理系統(tǒng)（EMS）、供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)（SRM）
、企業(yè)門戶（EP）、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)（BPM）等
，國內(nèi)企業(yè)也把辦公自動化（OA）作為一個核心信息系統(tǒng)
。為了統(tǒng)一管理企業(yè)的核心主數(shù)據(jù)，近年來主數(shù)據(jù)管理（MDM）也在大型企業(yè)開始部署應(yīng)用
。實現(xiàn)智能管理和智能決策
，***重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。
9智能物流與供應(yīng)鏈
制造企業(yè)內(nèi)部的采購
、生產(chǎn)
、銷售流程都伴隨著物料的流動
，因此
，越來越多的制造企業(yè)在重視生產(chǎn)自動化的同時
，也越來越重視物流自動化
，自動化立體倉庫、無人引導(dǎo)小車（AGV）
、智能吊掛系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用
；而在制造企業(yè)和物流企業(yè)的物流中心，智能分揀系統(tǒng)
、堆垛機器人、自動輥道系統(tǒng)的應(yīng)用日趨普及
。WMS（Warehouse Management System
，倉儲管理系統(tǒng)）和TMS（Transport Management System，運輸管理系統(tǒng)）也受到制造企業(yè)和物流企業(yè)的普遍關(guān)注
。
10智能決策
企業(yè)在運營過程中
，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。一方面是來自各個業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)
，比如與合同
、回款、費用
、庫存
、現(xiàn)金
、產(chǎn)品
、客戶
、投資、設(shè)備
、產(chǎn)量、交貨期等數(shù)據(jù)
，這些數(shù)據(jù)一般是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)
，可以進行多維度的分析和預(yù)測，這就是BI（Business Intelligence
，業(yè)務(wù)智能）技術(shù)的范疇
，也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統(tǒng)
。同時
，企業(yè)可以應(yīng)用這些數(shù)據(jù)提煉出企業(yè)的KPI
，并與預(yù)設(shè)的目標進行對比，同時
，對KPI進行層層分解
，來對干部和員工進行考核，這就是EPM（Enterprise Performance Management
，企業(yè)績效管理）的范疇
。從技術(shù)角度來看，內(nèi)存計算是BI的重要支撐
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