推進智能制造的七大難點與六大對策！

來源《數(shù)字化企業(yè)》

◎文丨e-works CEO、總編 黃培博士

  推進智能制造到底難在哪兒？又該怎么辦？本文將為您解讀！

  2018年9月7日，我在e-works舉辦的第四屆智能制造國際論壇上發(fā)表了主題演講。我在演講中分析了智能制造當前面臨的難點問題與對策。

  當前，我國制造業(yè)面臨著異常嚴峻的挑戰(zhàn)：

  ① 人口紅利消失、未富先老、企業(yè)招工難，人工成本迅速上升；

  ② 高房價、高地價迫使國內(nèi)制造業(yè)向內(nèi)地轉(zhuǎn)移，低成本制造業(yè)向東南亞國家轉(zhuǎn)移；

  ③ 高賦稅以及社保費用的壓力也給企業(yè)帶來高昂的運營成本；

  ④ 今年以來，鋼鐵、化纖等原材料價格上漲對下游行業(yè)帶來巨大的成本壓力；

  ⑤環(huán)保風暴也給很多企業(yè)敲響了警鐘；

  ⑥ 中興事件則暴露出我國制造業(yè)核心技術(shù)缺失的尷尬現(xiàn)狀；

  ⑦ 國際貿(mào)易爭端更是對出口型企業(yè)雪上加霜；

  ⑧ 從近期的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，我國出口的第一大省廣東的采購經(jīng)理人指數(shù)已下滑到枯榮線之下，面臨空前壓力；

  ⑨ 乘用車行業(yè)的產(chǎn)銷量已出現(xiàn)了下滑。

  在這種背景下，制造企業(yè)如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級？推進智能制造成為重要的途徑。然而，目前我國制造企業(yè)推進智能制造面臨著諸多難點問題：

  01

  概念滿天飛，技術(shù)一大堆

  近幾年來，從工業(yè)4.0的熱潮開始，智能制造、CPS、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（平臺）、企業(yè)上云、工業(yè)APP、人工智能、工業(yè)大數(shù)據(jù)、數(shù)字工廠、數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、C2B(C2M)等概念接踵而至，對于大多數(shù)制造企業(yè)而言，可以說是眼花繚亂、無所適從。 

  智能制造涉及的技術(shù)非常多，例如云計算、邊緣計算、RFID、工業(yè)機器人、機器視覺、立體倉庫、AGV、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實、三維打印/增材制造、工業(yè)安全、TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）、深度學習、Digital twin、MBD、預測性維護......，讓企業(yè)目不暇接。這些技術(shù)看起來都很美，但如何應用，如何取得實效？很多企業(yè)還不得而知。

  02

  摸著石頭過河

  企業(yè)推進智能制造領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)十分缺乏經(jīng)驗，欠缺可以借鑒的成功案例。目前，制造企業(yè)已經(jīng)存在三種類型的孤島：信息孤島、自動化孤島，以及信息系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)之間的孤島。企業(yè)目前也缺乏統(tǒng)一的部門來系統(tǒng)規(guī)劃和推進智能制造。在實際推進智能制造的過程中，企業(yè)也仍然是頭痛醫(yī)頭，缺乏章法。

  03

  理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感

  推進智能制造，前景很美好。但是絕大多數(shù)制造企業(yè)利潤率很低，缺乏自主資金投入。在“專項”、“示范”以及“機器換人”等政策刺激下，一些國有企業(yè)和大型民營企業(yè)爭取到各級政府給予的資金扶持，而中小企業(yè)只能“隔岸觀火”，自力更生。然而，為了爭取政府項目，方案必須做得漂亮，檔次必須高大上，投入必須上億。

  大屏幕指揮中心是必須有的，大量采用機器人的自動化生產(chǎn)線是必須建的，立體倉庫、AGV也是可以有的，MES更是必不可少的，國產(chǎn)系統(tǒng)是必須用的。至于究竟能否取得實效，就只有企業(yè)“冷暖自知”了。

  04

  自動化、數(shù)字化還是智能化？

  在推進智能制造過程中，不少企業(yè)對于建立無人工廠、黑燈工廠躍躍欲試，認為這就是智能工廠。而實際上，高度自動化是工業(yè)3.0的理念。

  對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，國外的優(yōu)秀企業(yè)早就實現(xiàn)了無人工廠，例如日本FANUC全自動裝配伺服電機，40秒一個，但其前提是產(chǎn)品的標準化、系列化，以及面向自動化裝配的設(shè)計，例如將需要用線纜進行插裝的結(jié)構(gòu)改為插座式的結(jié)構(gòu)。

  e-works兩次組團參觀三菱電機的名古屋制作所可兒工廠，他們非常明確，對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，大量應用機械手，實現(xiàn)高度自動化；對于中小批量的產(chǎn)品，推進低成本自動化，即部分工位的自動化；而對于單件定制的產(chǎn)品，采取手工裝配。

  去年，e-works考察團參觀施耐德電氣的法國諾曼底工廠，他們非?？陀^地介紹，該工廠是生產(chǎn)繼電器的自動化工廠，但還不是智能工廠，邀請我們來年再去，實際上該工廠實現(xiàn)了從繞線、裝配、包裝等全流程的自動化，而且可以在一條產(chǎn)線生產(chǎn)多種變型產(chǎn)品。

  西門子一直將被廣泛譽為工業(yè)4.0典范的安貝格電子工廠稱為數(shù)字化工廠，其特點是人機協(xié)作的柔性自動化生產(chǎn)、智能物流、工業(yè)軟件廣泛應用、海量的數(shù)據(jù)采集以及大數(shù)據(jù)分析。

  一個真正的智能工廠，應該是精益、柔性、綠色、節(jié)能和數(shù)據(jù)驅(qū)動，能夠適應多品種小批量生產(chǎn)模式的工廠。智能工廠不是無人工廠，卻是少人化和人機協(xié)作的工廠，推進智能工廠絕不是簡單地實現(xiàn)機器換人。南京的愛立信工廠有一條裝配線，一開始設(shè)置的自動化率是90%，后來發(fā)現(xiàn)調(diào)整為70%，增加若干人工工位，整體質(zhì)量和效率反而是最優(yōu)的。此外，對于裝備制造行業(yè)，機加工等工序并不適合建立自動化生產(chǎn)線，而建立FMS（柔性制造系統(tǒng)），則是更現(xiàn)實的選擇。MAZAK、FANUC的機加工車間應用FMS已達到720小時無人值守，自動生產(chǎn)不同的機械零件。

  05

  投資回報？

  制造企業(yè)的企業(yè)家，尤其是中小型民營企業(yè)的老板，非常關(guān)心投資回報。我多次聽到一些企業(yè)家提出，必須能夠在三到四年能夠收回投資的信息化、自動化系統(tǒng)才投入，甚至有期望值更高的，希望能夠找到“下金蛋的雞”。然而，有些賬容易算，比如某條產(chǎn)線減少了多少工人。有些賬卻不那么容易算，例如工業(yè)軟件的應用涉及到如何滿足企業(yè)不斷變化的個性化需求。

  作為一個使能要素，企業(yè)離不開工業(yè)軟件，卻難以計算出它究竟為企業(yè)直接或間接節(jié)省了多少成本，賺了多少錢。如果選型、實施和應用不到位，更是常常用不起來，業(yè)務部門牢騷滿腹。長此以往，制造企業(yè)更加重硬輕軟，最后停留在小打小鬧地做一點局部的自動化改善。

  06

  數(shù)據(jù)采集與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

  邁不過去的坎

  企業(yè)要真正實現(xiàn)智能制造，必須進行生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)和能耗等數(shù)據(jù)的自動采集，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備（機床、機器人）、檢測設(shè)備、物流設(shè)備（AGV、立庫、叉車等），以及移動終端的聯(lián)網(wǎng)，沒有這個基礎(chǔ)，智能制造就是無源之水。

  但是，我常?？吹胶芏嘀圃炱髽I(yè)還停留在單機自動化階段，甚至一些知名企業(yè)的生產(chǎn)線也未聯(lián)網(wǎng)。沒有基礎(chǔ)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，何談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？！

  07

  基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和管理基礎(chǔ)

  無論是推進企業(yè)信息化、兩化融合，還是進一步實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推進智能制造，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范性和準確性都是必要條件。很多企業(yè)在實施ERP，或者ERP升級換型的過程中，花費時間最多的就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理。企業(yè)管理的規(guī)范性、業(yè)務流程的清晰，也是企業(yè)推進智能制造的“敲門磚”。但現(xiàn)實的情況是，一些企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還沒有理順，卻在大談“工業(yè)大數(shù)據(jù)”。這種舍本逐末的做法，注定是難以取得實效的。

  推進智能制造有這么多難點問題，那么，制造企業(yè)究竟有何對策？如何避免變成“滑鐵盧戰(zhàn)役”呢？

  01

  首先，必須明確

  智能制造不是目的，而是手段 

  推進智能制造的核心目的是幫助企業(yè)通過實現(xiàn)降本增效、節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品附加值、縮短產(chǎn)品上市周期、滿足客戶個性化需求，以及向服務要效益等途徑，提升企業(yè)的核心競爭力和盈利能力。推進智能制造絕不能搞面子工程。

  02

  必須對智能制造

  有正確的理解和認識

  e-works認為，智能制造覆蓋企業(yè)全價值鏈，是一個極其復雜的系統(tǒng)工程，不要期望“畢其功于一役”，搞個專項就萬事大吉；推進智能制造需要規(guī)劃、IT、自動化、精益等部門通力合作；不同行業(yè)的企業(yè)推進智能制造差異很大。推進智能制造，需要引入中立、專業(yè)的服務機構(gòu)，開展多層次、多種形式的培訓、考察、交流與學習，讓企業(yè)上下樹立對智能制造的正確認識。

  e-works一直強調(diào)，小批量、多品種的企業(yè)，不要盲目推進無人工廠；個性化定制和無人工廠是魚和熊掌不可兼得；不能盲目推進機器換人。 

  e-works提出的智能制造金字塔已成為業(yè)界的共識，被廣泛引用。智能制造金字塔包括四種類型的創(chuàng)新（商業(yè)模式、生產(chǎn)模式、運營模式和決策模式創(chuàng)新），十大應用場景（智能產(chǎn)品、智能服務、智能裝備、智能產(chǎn)線、智能車間、智能工廠、智能研發(fā)、智能管理、智能物流供應鏈，以及智能決策），底層還需要五大類使能技術(shù)（ICT技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)、先進制造技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理和人工智能技術(shù)）的支撐。

  近期，e-works還推出了智能制造實施與應用白皮書，作為企業(yè)正確推進智能制造的指南。

  03

  大處著眼，小處著手

  企業(yè)要想推進智能制造取得實效，應當參照e-works智能制造金字塔的相關(guān)內(nèi)容，通過智能制造現(xiàn)狀評估、業(yè)務流程和工藝流程梳理、需求調(diào)研與診斷、整體規(guī)劃及落地實施五個步驟，畫出清晰的智能制造路線圖，然后根據(jù)路線圖和智能制造整體規(guī)劃，穩(wěn)步推進具體的項目，注重對每個智能制造項目明確其KPI指標，在測度關(guān)鍵績效指標的基礎(chǔ)上，評估是否達到預期目標。智能制造要取得實效，需要清晰的思路、明確的目標、高層的引領(lǐng)、專業(yè)的團隊和高度的執(zhí)行力。
 
  04

  緊密跟蹤

  先進制造技術(shù)的發(fā)展前沿

  近年來，制造業(yè)的新材料、新技術(shù)、新工藝層出不窮，金屬增材制造技術(shù)不僅改變了復雜產(chǎn)品的制造方式，還改變了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也徹底打破了可制造性的桎梏，催生了創(chuàng)成設(shè)計（Generative Design）等新的設(shè)計模式，從計算機輔助人設(shè)計，演化為人輔助計算機設(shè)計。碳纖維復合材料的廣泛應用催生了全新的制造工藝和制造裝備。

  奧迪A8采用了鋁制車身，車身焊接不能再使用點焊，取而代之的是鉚焊、摩擦焊、激光焊等新工藝。材料和工藝的改進，往往會對產(chǎn)品的性能，例如抗腐蝕、耐久性帶來巨大的提升。精密測量技術(shù)也在迅速發(fā)展，由接觸式測量發(fā)展到非接觸式測量，由離線檢測演化為在線檢測，由事后檢測演化為邊測量邊加工，從而幫助制造企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量。

  05

  積極穩(wěn)妥地推進

  數(shù)字化和智能化技術(shù)的應用 

  當前，人工智能技術(shù)的發(fā)展如火如荼，必將在制造業(yè)不斷得到應用，尤其是在無人駕駛汽車、質(zhì)量檢測與優(yōu)化、設(shè)備故障診斷和預測等領(lǐng)域。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了Google的Tensorflow等開源的人工智能引擎可以應用。

  此外，VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實）、MR（混合現(xiàn)實）等可視化技術(shù)，在制造業(yè)也有很好的應用場景，例如設(shè)備操作培訓和設(shè)備維修維護等。愛立信工廠應用AR技術(shù)進行電路板的檢測，蒂森克虜伯電梯利用MR技術(shù)提高電梯維護的效率。Cobot（協(xié)作機器人,單臂和雙臂）在裝配、擰螺絲、涂膠等很多工序可以進行應用，機器人與視覺傳感器、力覺傳感器的集成應用能夠大大提高機器人動作的準確性和靈活性。
 
  06

  選擇真正靠譜的合作伙伴

  智能制造系統(tǒng)架構(gòu)十分復雜，也非常個性化，相關(guān)技術(shù)在不斷演進，企業(yè)本身也是動態(tài)變化，智能制造評估體系和規(guī)劃方法論也還處于不斷完善的過程中，智能制造的推進是一個長期的過程。

  因此，企業(yè)推進智能制造需要尋找專業(yè)的合作伙伴，從培訓、現(xiàn)狀評估、規(guī)劃，到具體的數(shù)字化工廠仿真、產(chǎn)線設(shè)計，到真正實現(xiàn)工控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，并建立工控安全體系，實現(xiàn)IT與OT系統(tǒng)的集成。e-works就像一個“全科醫(yī)生”，可以幫助企業(yè)建立智能制造的頂層規(guī)劃，設(shè)計整體框架，并對數(shù)字化、智能化技術(shù)的應用進行總體設(shè)計。

  同時，e-works還可以幫助制造企業(yè)推薦各個領(lǐng)域的“專科醫(yī)生”，具體幫助企業(yè)解決設(shè)備數(shù)據(jù)采集、車間聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)線設(shè)計、工廠仿真、智能物流系統(tǒng)應用等諸多具體問題。

  智能制造領(lǐng)域博大精深。經(jīng)過十六年的探索與實踐，e-works通過推進智能制造知識傳播、社交媒體和網(wǎng)上社區(qū)、會議論壇、專業(yè)培訓、咨詢服務、產(chǎn)業(yè)研究和國際智能制造深度考察，構(gòu)建了智能制造知識庫、方案庫、案例庫和專家?guī)?，實現(xiàn)了智能制造服務的閉環(huán)，打造了我國智能制造領(lǐng)域獨特的樞紐與平臺，成為對接制造企業(yè)與智能制造解決方案提供商，連接學術(shù)界、工業(yè)界和政府的橋梁，形成了開放的智能制造生態(tài)系統(tǒng)。在智能制造推進的過程中，e-works將與制造企業(yè)相互學習、協(xié)同發(fā)展，真正為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級做出實實在在的貢獻。