3.3　主要的智能制造模式

从产品类型和生产工艺组织方式的角度，可以将企业的行业类型分为离散型制造行业和流程型制造行业。

3.3.1　离散型智能制造

离散型制造行业，主要指一大类机械加工企业，其基本生产特征是机器先对工件外形进行加工，再将不同的工件组装成具有某种功能的产品。由于在此生产过程中，机器和工件的关系是分立的，所以称为离散型制造行业。离散型企业，特点是多品种、小批量，其生产设备不是按照产品而是按照工艺来布置的。

典型的离散型制造行业如机械制造、电子电器、航天航空、汽车制造、家电制造等行业；典型的流程型行业如能源、化工、电力、钢铁制造、水泥等行业。

参照2016年5月工信部发布的《关于开展2016年智能制造试点示范项目推荐的通知工信厅装函》，离散型制造需要满足以下标准才能达到智能制造的要求。

（1）车间/工厂的总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型，并进行模拟仿真，实现规划、生产、运营全流程数字化管理。

（2）应用数字化三维设计与工艺技术进行产品、工艺设计与仿真，并通过物理检测与试验进行验证与优化。建立产品数据管理系统（PDM），实现产品数据的集成管理。

（3）实现高档数控机床与工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等关键技术装备在生产管控中的互联互通与高度集成。

（4）建立生产过程数据采集和分析系统，充分采集生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据，并实现可视化管理。

（5）建立车间制造执行系统（MES），实现计划、调度、质量、设备、生产、能效的全过程闭环管理。建立企业资源计划系统（ERP），实现供应链、物流、成本等企业经营管理的优化。

（6）建立工厂内部互联互通网络架构，实现设计、工艺、制造、检验、物流等制造过程各环节之间，以及与制造执行系统（MES）和企业资源计划系统（ERP）的高效协同与集成，建立全生命周期产品信息统一平台。

（7）建有工业信息安全管理制度和技术防护体系，具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统，采用全生命周期方法有效避免系统失效。

通过持续改进，实现企业设计、工艺、制造、管理、物流等环节的集成优化，推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益制造、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。因此，离散型制造只有具备以上7种能力才能实现离散型智能制造。

3.3.2　流程型智能制造

流程型生产又称“连续性生产”，是指在流程型生产企业中，物料是均匀的、连续地按一定工艺顺序运动的，特点是工艺过程的连续性。化工（塑料、药品、肥皂、肥料等）、炼油、冶金、食品、造纸等生产过程，都是流程型生产。

目前而言，流程型工厂的产品仍然是满足我们日常所需的，虽然也面临着批量减小、种类增多和交期加快的市场因素，但其生产连续性强、流程规范、材料与工艺相对稳定的特点尚未发生根本性改变。由于大批量生产的产品利润率低、过程相对稳定、纠错时间充足，因此，流程型工厂特别是OEM型工厂对智能化需求不及离散型工厂强烈；同时流程型工厂进行数字化与智能化升级，涉及的不仅仅是工厂内部，还牵涉大量的原材料与上游供应商，因此对智能化升级更多持观望态度。

与离散型工厂主要是将生产设备智能化不同，流程型工厂需要对大量的原材料进行身份识别、对快速流程中的单个产品进行感知，以避免异常传导造成停线或系统混乱。因此，流程型工厂需要建设智能感知系统、异常自愈系统、自主决策系统和实时预测系统，让系统具备实时感知生产条件变化、主动响应和自主决策。

因此，流程型工厂在进行智能化建设时，难以像离散型工厂一样不断引入不同的信息化系统再进行整合以实现智能化升级；虽然也有部分流程型工厂引入了不同的信息化系统，不过通常也仅使用了部分功能，难以发挥系统的关键作用。采用传统方法的流程型工厂也面临越来越大的压力，具体表现在如今大批量产品面向的最终用户基本上是个人，而个人对产品质量越来越挑剔，而每个质量事故都是致命的。

同时，消费产品更新换代越来越快，传统的人工作业不论是在质量上还是在效率上都落后于市场标准。毫无疑义的是，流程型工厂即将全面智能化，如何实现智能化将是这类工厂不得不面对的问题，与其不断引入系统解决局部问题，更建议整体智能化，因为与整合改造这些作用不大的系统相比，直接采用全面的智能化解决方案更符合流程型工厂的特点。

全面的流程型工厂智能化解决方案至少要包括以下几个方面：

第一是物流的智能化，包括原材料身份识别系统、智能仓储系统和智能配送系统。

第二是生产过程的智能化，包括材料和产品识别感知系统、智能加工系统、车间监控系统、质量监测系统。

第三是研发过程虚拟化，流程型工厂智能化后将难以开展试制，因其无法即时修正错误或试制成本过高，因此需要采用虚拟仿真系统进行设计验证。

在自动化设备和软件技术高速发展的今天，工厂实现整体智能化在技术上无障碍，企业主要考虑的是行业是否成熟，例如，原材料是否可以达到自动仓储、自动配送与自动组装的条件，研发阶段是否可以达到量产标准并完全考虑到自动生产过程中可能出现的问题，智能化工厂必须将所有问题前置。

必须要说明的是，智能工厂并不等于无人工厂，不是从一排机械手和几台自动化设备来判断智能化水平。即使部分工序仍然采用人工作业，但单个人工只从事最简单的机械动作且已进行了充分的仿呆设计，同样也是自动化的一种表现。

因此，对于流程型工厂来说，智能化程度应该以人工干预决策过程的程度来进行判断，而不是生产过程中用人的多少来进行判断。这一点对于劳动密集型的流程型工厂非常重要，决策者在思考是否进行智能化升级时，应该以研发能力和材料供应能力为关注重点，而非仅仅着眼于自动化生产线和机器人；同时，流程型工厂智能化解决方案的供应商，也应该更多地优化企业研发过程和工艺标准，尽量将工厂需要大量手工操作的工艺标准化和单一化，而非一味强调自动化生产线和无人模式，以降低智能化的门槛，让更多的低利润工厂实现智能化升级。

3.3.3　网络协同制造

网络协同制造是充分利用互联网技术为特征的网络技术、信息技术，协同制造将串行工作变为并行工程，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等合作的生产模式，最终通过改变业务经营模式与方式达到资源最充分利用的目的，主要适用于产品结构复杂、设计周期长、制造环节多的大型装备产品，如飞机、大型船舶等。

部分以订单驱动的生产模式的企业，对制造的敏捷性及精益制造的要求高，生产成本控制也越来越严格，靠人工传递信息已经不能满足需求，这就要求在不同系统之间进行集成，做到信息的相互传递。由于采用的是不同供应商的系统，在集成方面往往投入的成本比实施新的系统会更高。但是更重要的问题是，随着企业发展的需要，在不同系统之间要求传递的信息也会产生变化，而且对信息变化的实时性要求更高，实时的生产信息驱动不同系统之间业务运作的执行，这往往是通过传统的集成方式，如事务处理模式驱动的信息传输方式、EDI、邮件等所不能满足要求的。

网络协同制造模式，将简化企业内的信息传输模式，企业内各个部门与工厂之间的信息流有机地结合起来，手工的信息传递和统计转换到基于事件驱动的协同制造管理信息流程中，企业不同工厂将不再是一个独立的控制环，而是企业内完整的控制环。

网络协同制造是基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造的生产模式，它打破时间、空间的约束，通过互联网络使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息。从传统的串行工作方式，转变成并行工作方式，从而最大限度地缩短新品上市的时间，缩短生产周期，快速响应客户需求，提高设计、生产的柔性。通过面向工艺的设计、面向生产的设计、面向成本的设计和供应商参与设计，协同制造大大提高产品的设计水平、可制造性及成本的可控性，有利于降低生产经营成本，提高质量，提高客户满意度。

对于按单制造的企业而言，信息传递的准确及时不仅有助于提升协同生产，优化生产调度计划，更有利于资金的周转，整合库存，减少呆滞物料，提升物料周转率，对于生产准备各方面的完备性有着积极的意义，对交货期管理也有着正向的反馈。

随着信息技术、互联网技术和物联网技术的发展，网络协同制造已成为制造业未来发展的方向，网络协同制造提升企业价值链主要体现在以下四个方面。

一是设计协同。设计协同是指利用计算机技术、多媒体技术和网络技术，在协同设计平台上，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某些设计任务。它支持多个时间上分离、空间上分布，而工作相互依赖的协作成员又协同工作。建立涵盖复杂产品多学科专业的虚拟样机系统，通过仿真完成系统级的整体评估和验证工作，实现复杂产品的多学科设计优化。

二是供应链协同。通过互联网创建供应链网络，在此网络中，供应商、制造商、分销商和客户可动态地共享客户需求、产品设计、工艺文件、供应链计划、库存等信息。任何客户的需求、变动、设计的更改，在整个供应链的网络中快速传播，及时响应。避免了传统管理中的“牛鞭效应”，实现供需精准对接。

三是生产协同。一些复杂的产品往往由多家工厂协同制造，最终交付同类产品。这些工厂之间需要生产计划协同、供应协同，同步生产，按质、按量、按时提交零部件和产品。任何客户的需求变更、设计的修改、工艺的修改、上下游物料的供应、仓储物流、设备的运行状态建立动态协调的机制，以快速响应需求与资源的动态变化。

四是服务协同。在信息物理融合系统CPS的支持下，着眼于产品全生命周期，从用户需求、设计制造、卖方信贷、产品租赁、售后服务、备品备件，直至回收再利用全过程的管理和服务。在产品智能化的基础上，实现产品运行状态的在线数据采集，通过物联网进行数据传输，结合产品运维知识库，进行在线诊断和分析、在线服务、预防性维修等。提高客户服务的满意度，为客户和企业本身创造新的价值，实现传统制造向制造服务转型。

网络协同制造模式需要从以下七个方面重点突破。

（1）将网络协同制造作为企业的发展战略，与供应商和合作伙伴建立战略合作伙伴关系。

（2）加快信息网络基础建设，持续加强服务于制造业的信息技术发展，加快工业互联网建设，通过技术研究、标准引导、试验验证、产学研用结合等方式，全方位推动工业互联网创新研究和发展，引导发展一批重点行业独立运营的企业级工业互联网平台。

（3）加快提升技术产业支撑能力，加快工业无线网络、工业传感器、工业软件、高端装备等关键核心技术研发和产品研制，推进边缘计算、深度学习等新兴技术在新模式中的应用研究。

（4）加大资金支持，通过设立产业投资基金等方式，带动社会资本向工业领域投入，鼓励引导风险投资、私募股权基金为产业发展提供多元化资金支持，鼓励制造业企业信息化改造，全面推进产融合作。

（5）加快典型应用推广，在积极推进网络协同制造试点示范基础上，对典型企业开展网络协同制造新模式的做法和经验进行梳理、总结，树立具有典型示范作用的行业标杆。

（6）完善标准体系，面向关键技术和重点应用领域，使标准化与网络协同制造新模式同步，甚至超前，要及早抢占先机，开展关键技术的标准研制，建立标准应用，推广服务体系，加快标准国际化进程。

（7）做好人才储备培养，推动高校、科研院所、企业等机构依照推进网络协同制造发展需求，培养信息技术、工业工程、物联网和人工智能等多类学科跨领域复合型人才。

在企业需求牵引和工信部的大力推动下，中国网络协同制造取得长足进展。据统计，截至2018年中期，离散制造业规模以上企业实现网络协同制造的企业占33.7%。其中，交通装备制造业占37.1%，机械制造业占32%，纺织工业占35.5%，轻工业占32.2%，电子工业占36.9%。总体而言，我国的一些工业企业、信息技术企业和生产型服务企业积极探索，已经成为协同制造新模式的践行者。在信息技术与工业技术深度融合的生态体系中探索出符合自身企业发展的路径。

3.3.4　大规模个性化定制

大规模生产成本低、效率高、交货快，但品种单一；传统定制化生产品种多，但规模小、成本高、效率低、交货慢，如何在两种模式间取长补短，是曾经长期困扰企业的问题。

伴随着即将到来的第四次工业革命，以及全球经济一体化的深入，制造企业面临着前所未有的激烈竞争和挑战。与此同时，各种新技术新理念的层出不穷和广泛应用，使人们的消费需求也随之提高。物质生产的丰富与客户需求的相对短缺矛盾日益突出，尤其是客户需求的个性化和快速化，倒逼企业开始转型升级。而基于柔性制造的大规模个性化定制，是在全面综合企业成本、质量、柔性和时间等竞争因素的情况下，为了有效解决需求多样化和大规模制造之间的冲突，为现代制造企业提供的一种全新的竞争模式。

大规模定制是一种集企业、客户、供应商、员工和环境于一体，在系统思想指导下，用整体优化的观点，充分利用企业已有的各种资源，在标准技术、现代设计方法、信息技术和先进制造技术的支持下，根据客户的个性化需求，以大批量生产的低成本、高质量和效率提供定制产品和服务的生产方式。大批量定制实施策略一般有以下几种。

（1）构成型定制。

构成型定制发生在产品配送阶段，即在标准产品上加上特定的附件形成有特性的产品，由零售商或配送机构来实现定制。定制还包括一些如保险、会员等的定制服务。这是一种操作上比较简单的形式，但是对产品有一定的局限性，适于那些可以在产品后期进行简单装配的产品。

（2）选配型定制。

选配型定制是在制造阶段引入定制，产品零部件的设计可能是标准的，按照客户选择的不同选项来组装，生产定制的产品。其本质是事先对客户的需求进行调研，根据调研结果设计合适的产品族结构，再基于该产品族结构进行产品配置，以满足客户的个性化需求。

（3）核心型定制。

核心型定制是在设计阶段的开始就引入定制，相应的在制造阶段和产品配送阶段也进行定制。

对于个性化定制，作为企业尽量要宽泛理解，即个性化定制应该面向个性化的群体，而非个人。一个群体，会有类似的喜好、习惯、体验感等；一个个人，可能是每一秒都有不同的想法，追求单个个人的个性化定制是很难实现的。

定制是企业品牌品质和文化的提升，也是企业在品牌文化体系建设的过程中更丰富、更可靠的内涵。消费者对于商品的购买，已经不仅仅是对产品功能的需求，更多的是将心力倾注在对自我情感的一种倾诉。可以说，大规模定制本身也是大量消费族群对生活方式的表达。

3.3.5　远程运维服务

随着现代科技的突飞猛进，也出现了许多新名词，这其中就包括云平台、大数据、边缘计算等，远程运维也是其中之一。传统的运维都是相关工程师去现场对问题设备进行诊断或者排查，因此成本极高。但是远程运维平台就可以解决这样一系列问题，从而给企业和个人都提供方便，节约成本提高办事效率。同时，远程运维平台远程指挥解决问题，还可以提前预知故障等。随着工业制造业和互联网相关产业的快速发展，对产品设备的性能要求、精度要求、结构要求和个性化要求越来越精细多样，市场竞争日趋激烈。这种情况下，就要求设备管控系统必须转型升级，要由原来的人工任务驱动型转变成信息数据驱动型，同时提高控制系统的信息处理能力和快速响应能力。因此，对设备多种零部件、控制系统、通信结构进行以物联网技术为基础的智能化改造升级，是改造设备工艺，提高产品质量，升级服务质量和提升效率的必由之路。

远程运维以改变服务模式为目标，对设备进行智能化数字化改造，应用物联网技术进行数据采集、数据监控、数据分析等功能，实现服务模式的升级，同时依靠企业多年积累的经验进行各种计算分析，为直接客户及企业自身的研发团队提供更加准确有效的数据参照，更好地进行产业优化和工艺改造。远程运维平台也是一个管理运维的平台，管理方面分为两类管理，一是对所有平台上的智能设备进行管理监测；另一个是对平台上的用户进行管理。平台上主要的功能分为以下六个部分。

（1）物联呈现。

这一模块主要是对智能设备进行设备监测，可以查看智能设备的设备工况、历史工况、作业情况、地图总览部分、在线状态、统计报表、实时视频、设备360等各种实时数据。通过对智能设备实时数据的采集分析，可以进一步了解各种智能设备的工作状态，可以随时掌握智能设备的情况，不在现场也可以了解智能设备所有的工作情况。累积的实时数据可以制作成报表，可以对各种智能设备的数据进行查询、分析、管理，更加直观地用数据来显示智能设备过去的各种状况。

（2）基础档案。

基础档案是对平台上的所有智能设备进行管理的地方，这就相当一个档案库，每一个智能设备都有一个自己的身份证，通过这个档案库可以查看到所有的智能设备，方便对智能设备进行管理。基础档案对档案的分类很细，包括机型档案、设备档案、客户档案、设备类型档案、配件档案、仓库档案。每一个智能设备的信息也很全面，包括设备类型、设备机型、设备出厂编号、设备出厂日期、设备别名、设备保修期、设备过保日期、3D设备控制器、软件版本、智能单元控制器和软件版本的档案详情等信息。

（3）业务流程。

业务服务包括维修业务、保养业务、巡检业务、交机业务、技改业务、配件核销、旧件返厂、回访业务、设备检定。这些服务都是针对智能设备量身定做的，可以解决智能设备的许多问题，同时还有一个配套的软件，可以更加方便快速地解决各类服务问题。各种服务页面里的各种项目与文字都是可配置的，每个环节的设置都是可配置的，可以适用于各式各样的智能设备。

（4）基础管理。

基础管理主要涉及平台上的管理，包括各个组织机构的建立、人员分配、人员权限分配、机构智能设备关联分配、智能设备各类相关文件管理、系统配置等功能。

（5）故障管理。

这部分就相当于一个故障库管理，把平时所有的故障累积起来形成一个故障库，以后各种智能设备出现报警问题都可以在故障库里面找到，方便日后处理报警的故障。故障库会根据各智能设备故障的报警进行更新，根据各种故障报警，专家可相对应给出故障解决方案，这部分所有的功能模块都可以进行查询、增添、修改、删除等管理操作。

（6）资产管理。

资产管理部分都是适用于所有智能设备的服务项目，服务项目主要有三项：软件包版本管理、解锁机管理、保养服务提醒。软件包版本管理的主要内容是各种智能设备的软件升级包及其他软件，这项服务可以给各项智能设备远程升级或者进行软件更换。解锁机管理服务项目是对智能设备进行解机锁机功能，根据不同的情况对智能设备进行相应的操作。保养服务提醒服务项目是对智能设备设定保养提醒，定时提醒做保养、做哪些保养项目等。

总之，远程运维平台是一个服务型运维管理平台，服务对象是各种智能设备，把各种设备及详细数据接上平台，从而进行监测管理，出现故障也可以在第一时间知道处理方法并且得到解决，从而达到远程运维的效果。