智能生產(chǎn)需要實現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的自動化,，一種是生產(chǎn)裝備的自動化，另一種是數(shù)據(jù)流動的自動化

1,、引言

智能生產(chǎn)需要實現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的自動化,，一種是生產(chǎn)裝備的自動化，另一種是數(shù)據(jù)流動的自動化,。
生產(chǎn)裝備的自動化對制造企業(yè)而言是非常容易理解的,，它是通過自動化的機床,、機器人等各類自動化設備實現(xiàn)生產(chǎn)設備的過程自動化,，但數(shù)據(jù)流動的自動化又該如何理解？在智能工廠中,，數(shù)據(jù)是如何自動化流動的,？需要經(jīng)過“幾關”？

2,、數(shù)據(jù)自動流動是工業(yè)4.0的精髓

在德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略中,，有縱向集成、端對端集成,、橫向集成3項集成,，這是工業(yè)4.0中非常重要的概念，是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi),、企業(yè)間價值流集成的關鍵,。

縱向集成主要是將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起，例如,，執(zhí)行器與傳感器,、控制、生產(chǎn)管理,、制造和執(zhí)行及企業(yè)計劃等不同層面（摘自德國工業(yè)4．0戰(zhàn)略計劃實施建議）,。從信息化角度來看，就是在企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)研發(fā),、計劃,、工藝、生產(chǎn),、服務等各環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)自動流動,，如圖1所示。

圖1縱向集成和網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)

端對端集成則是通過產(chǎn)品全價值鏈和為客戶需求而協(xié)作的不同公司,，使現(xiàn)實世界與數(shù)字世界完成整合,。端對端集成更加突出了以產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售,、服務等為主線,，實現(xiàn)企業(yè)間的數(shù)據(jù)自動流動，如圖2所示,。

圖2端對端集成 

作為3項集成中的最高層次,，橫向集成是指將各種使用不同制造階段和商業(yè)計劃的IT系統(tǒng)集成在一起，這其中既包括一個公司內(nèi)部的材料,、能源和信息的配置,，也包括不同公司間的配置（價值網(wǎng)絡），即以產(chǎn)品供應鏈為主線,，通過數(shù)據(jù)在企業(yè)之間的自動流動,，實現(xiàn)一種社會化協(xié)同生產(chǎn)，如圖3所示,。

圖3橫向集成

由圖3可知,，在企業(yè)內(nèi)部的市場、銷售,、管理,、計劃、生產(chǎn),、工程各環(huán)節(jié)以及外部的設計人員,、客戶、供應商,、分包商等眾多角色之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動有序流動,。

通過德國工業(yè)4.0對3項集成的定義可以看出，工業(yè)4.0愿景中,，在企業(yè)內(nèi)部,、企業(yè)之間、社會化的智能制造及服務中,，數(shù)據(jù)自動有序的流動是實現(xiàn)智能制造的重要技術,。

3、企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)自動流動是打造智能工廠的基礎

未來的企業(yè)是價值驅(qū)動的企業(yè),，是數(shù)據(jù)自動流動的企業(yè),，而數(shù)據(jù)自由有序的流動是智能工廠的前提與基礎。

機器聯(lián)機器暢通數(shù)據(jù)流

現(xiàn)在的電腦,、手機等終端都接入了網(wǎng)絡,。試想一下，如果這些智能終端不能聯(lián)網(wǎng)工作而只能單機工作,，單是影響工作效率不說,，幾天下來,，我們就可能要崩潰了：沒有網(wǎng)絡，怎么工作,？同樣,，一臺機器即便自身的智能化程度非常高，能發(fā)揮的作用畢竟是有限的,。

通過專業(yè)的設備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),，將網(wǎng)口、串口等不同的接口形式,，不同的數(shù)字控制系統(tǒng),，數(shù)控銑床、數(shù)控車床,、加工中心,、機器人等不同的數(shù)字化機器進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)機器的互聯(lián)互通,，可徹底改變以前機器信息化孤島的局面,，從而可以發(fā)揮機器集群控制的優(yōu)勢，形成機器群體的數(shù)字化,、網(wǎng)絡化、智能化,，實現(xiàn)集約化,、網(wǎng)絡化、柔性化的生產(chǎn)模式,。

聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了機器與機器的通信,，而機器遠程采集則實現(xiàn)了機器與人的交互。通過通信協(xié)議,、傳感器和網(wǎng)絡等技術,，對數(shù)控機床、熱處理設備（如熔煉,、壓鑄,、熱處理、涂裝等設備）,、機器人,、自動化生產(chǎn)線等各類數(shù)字化機器進行數(shù)據(jù)的遠程自動采集，可監(jiān)控每臺機器的實時狀態(tài)和異常情況,，對故障停機,、關鍵工藝參數(shù)超差等重要事件，可通過計算機系統(tǒng)或手機短信等形式及時送達相關人員,，實現(xiàn)機器狀態(tài)透明化,、實時化的管理,。通過機器的遠程診斷與主動式預測性維護，智能系統(tǒng)就像醫(yī)生一樣,，在機器還沒出現(xiàn)故障之前就得到及時預警,、保養(yǎng)、維修,，為機器的健康,、經(jīng)濟、高效運行提供了保障,。

機器互聯(lián)互通使得以前的“啞機器”能與外界交流,，變得“耳聰目明”了，這也是智能化中“聯(lián)接促進智能”的一個典型應用,。機器的數(shù)字化和網(wǎng)絡化,，加速了賽博物理系統(tǒng)（CPS）的形成?！皺C器＋CPS”讓機器具有了群體協(xié)作能力及智能化的認知能力,。

人、機,、物間數(shù)據(jù)自動流動,，自組織的智能制造

通過互聯(lián)網(wǎng)＋制造模式，實現(xiàn)人,、機,、物相互聯(lián)接和自組織的制造。在這方面,，有些先進企業(yè)已經(jīng)進行了很多有益的探索,，并取得了良好的應用效果。

博世是德國智能制造的一個樣板企業(yè),。在洪堡的物流中心,，設備與工件之間已經(jīng)借由互聯(lián)網(wǎng)和傳感器建立起了實時聯(lián)系：每個工件或者裝工件的塑料盒里都有記錄產(chǎn)品信息的無線射頻識別電子標簽（RFID），每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié),，讀卡器會自動讀出相關信息,，反饋到控制中心由工作人員進行相應處理，絕大部分生產(chǎn)活動都可以實現(xiàn)自組織,。比如,，工件在什么位置，在什么機床上加工,，加工的時間長短,，物料庫存情況以及是否需要補料等。這些信息直接與生產(chǎn)管理軟件無縫集成在一起,，生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)均可在網(wǎng)絡上實現(xiàn)高效,、實時的流動和可視化展現(xiàn),，可輕松有效地解決生產(chǎn)過程中遇到的問題。新系統(tǒng)投入使用后,，工廠庫存減少了30％,，生產(chǎn)效率提高了10％，由此節(jié)約的資金可達幾千萬歐元,。

在博世北京工廠中,，所有的機床也實現(xiàn)了互聯(lián)。一臺計算機管理所有的數(shù)控機床,，程序集中存儲在中心服務器中,，每臺機床需要加工程序時會遠程自動下載，機床的狀態(tài)一目了然,，開機,、關機、運行,，加工什么產(chǎn)品,，加工產(chǎn)品數(shù)量，故障信息,，機床的利用率等,，所有信息都自動、準確地顯示出來,，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的透明化和自組織,。

人、機器,、物料是企業(yè)生產(chǎn)的三要素，通過數(shù)字化手段實現(xiàn)互聯(lián)互通和物理實體世界與數(shù)字虛體世界的深度融合,，從而將制造業(yè)逐步推向智能化,。聯(lián)接產(chǎn)生協(xié)作，聯(lián)接產(chǎn)生效益,，聯(lián)接產(chǎn)生自組織,，聯(lián)接產(chǎn)生智能。

虛擬世界與現(xiàn)實世界間數(shù)據(jù)自由流動,，打造中國經(jīng)濟“雙引擎”

2016年5月25日,，李克強總理在貴陽出席“中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)峰會暨中國電子商務創(chuàng)新發(fā)展峰會”時指出，大數(shù)據(jù)新業(yè)態(tài)代表的創(chuàng)新理念要和傳統(tǒng)行業(yè)長期孕育的工匠精神相結(jié)合,，推動虛擬世界與現(xiàn)實世界融合發(fā)展,，重塑產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈,、價值鏈,，促進新動能蓬勃發(fā)展,、傳統(tǒng)動能煥發(fā)生機，打造中國經(jīng)濟“雙引擎”,，實現(xiàn)“雙中高”,。

4、互聯(lián)網(wǎng)＋實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外的數(shù)據(jù)自動流動

現(xiàn)在,，互聯(lián)網(wǎng)＋已經(jīng)深入制造業(yè),，通過互聯(lián)網(wǎng)＋，可以消除企業(yè)與消費者的距離,，實現(xiàn)零距離交互的營銷等商業(yè)活動,，更可以發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會資源配置中的優(yōu)化和集成作用，形成更先進的生產(chǎn)管理新形態(tài),。

互聯(lián)網(wǎng)＋數(shù)據(jù)流動,，實現(xiàn)制造端與消費端的零距離交互

為實現(xiàn)從大規(guī)模制造向個性化定制的轉(zhuǎn)型，早在2012年海爾就開始了互聯(lián)工廠的實踐,，致力于打造按需設計,、按需制造、按需配送的體系,。海爾通過“去中介化”,、“去產(chǎn)品化”與用戶零距離地打造了用戶交互定制平臺，用戶可以遠程查看自己所購產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程,。定制選擇,、訂單流轉(zhuǎn)、生產(chǎn)過程,、物流運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)中,，用戶都將不再是被動的等待者，而是全流程的參與者,、監(jiān)管者,。智能化的交互定制平臺將用戶、企業(yè)融為一體,，極大地拓展了企業(yè)智能制造的范圍,，企業(yè)內(nèi)外互聯(lián)互通、協(xié)同生產(chǎn),，用戶與企業(yè)的關系更加緊密,。

互聯(lián)網(wǎng)＋數(shù)據(jù)流動，重構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)管理新模式

隨著用工成本快速升高,、市場需求頻繁變化,、競爭進一步激烈以及數(shù)字化、網(wǎng)絡化,、智能化等新技術的快速普及,，為適應市場發(fā)展,，滿足個性化、社會化,、敏捷化的智能制造模式的需要,，將來的工廠一定會改變當前“麻雀雖小，五臟俱全”的局面,，一定會向充分利用社會資源方面發(fā)展,，包括訂單、人員,、物料,、設備的共享，也一定會淡化工廠之間的邊界,，甚至推倒橫亙在工廠與社會之間的圍墻,，打破封閉、獨立的生產(chǎn)模式,，構(gòu)建成開放的,、服務型的平臺，數(shù)據(jù)將在工廠內(nèi)外,、人機物之間,、信息系統(tǒng)與機器之間通暢地流動，工廠不只是生產(chǎn)產(chǎn)品,，更是生產(chǎn)數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)將成為企業(yè)的核心競爭力，工廠將不再是今天的工廠,。

在這方面,，青島海爾模具公司走在了行業(yè)的前面。為解決企業(yè)接單能力與企業(yè)人員成本這對矛盾,，該公司于2013年開始著手打造“模具云設計平臺”,，以期達到充分利用社會資源，改變以前工作全部由企業(yè)員工完成的封閉局面?，F(xiàn)在，在這個平臺上,，活躍著數(shù)百位經(jīng)過技能認證,、信用審核通過的企業(yè)外部工程師，企業(yè)將工作分解后在平臺上發(fā)布,，這些被稱為“云端資源”的工程師會根據(jù)技術要求,、價格、工期等信息實現(xiàn)遠程接單,，任務交付并驗收通過后,，通過在線實時支付薪酬,，整個工作全部通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了聯(lián)接、協(xié)作,。這樣,，通過“眾包”這種社會化協(xié)作模式，社會上各種技能的技術人員,，包括國企,、外企、民營企業(yè)以及學校中有初級技能的學生,，均可利用自己的時間資源和智力資源,，承接與自己技能匹配的工作，獲取相應的報酬,，實現(xiàn)自身“剩余智慧”的價值,。對企業(yè)而言，通過互聯(lián)網(wǎng)＋的思想,，在不增加員編制的情況下,，可以將企業(yè)人力資源迅速提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍，企業(yè)在效率提升,、成本降低以及市場競爭力,、抗風險能力等方面，都有了質(zhì)的提升,。

這種“云設計平臺”是一個典型的以工廠為中心,，眾多“云端資源”配合的社會化協(xié)作模式。將來的工廠為解決供需信息不透明,、不匹配的矛盾,，避免工廠產(chǎn)能過剩或訂單找不到合適工廠的情況發(fā)生,，必然要打破自身組織的“圍墻”,，將自己的訂單、設備,、物料,、人員等信息通過社會化的平臺進行分享，實現(xiàn)企業(yè)—企業(yè),、企業(yè)—個人等多組織形態(tài)的社會化協(xié)作,，構(gòu)建“網(wǎng)狀”的社會化制造生態(tài)圈。

如同青島海爾模具公司探索的這種商業(yè)模式,，未來,，企業(yè)將不再是一個相對封閉的組織，而是一個可充分利用社會資源的、社會化的,、具有高度智能調(diào)度和超級加工能力的組織,。該組織不屬于任何企業(yè)，可以隨時隨地把他們的加工能力分享出去,，承接世界上任何人,、任何組織的訂單。

5,、智能工廠,，數(shù)據(jù)自動流動無極限

未來的工廠，一切以客戶價值為導向,，承載知識的數(shù)據(jù)沿著產(chǎn)品價值方向而自由流動,，從市場需求、產(chǎn)品研發(fā),、生產(chǎn)計劃,、生產(chǎn)執(zhí)行、市場營銷到售后服務,，數(shù)據(jù)在收集,、分析、決策,、執(zhí)行中增值,，虛實精準映射，數(shù)字虛體世界指導,、控制著物理實體世界的生產(chǎn),，解決了物理實體世界中的不確定性、多樣性和復雜性等問題,，確保正確的數(shù)據(jù)在正確的時間發(fā)送給正確的人和機器,，并進行正確的執(zhí)行。同時,，物理實體世界又通過反饋優(yōu)化著數(shù)字虛體世界,。虛實兩世界相互融合，共軛發(fā)展,，共同實現(xiàn)智能化生產(chǎn),。

6、結(jié)束語

將數(shù)字化設備,、產(chǎn)品聯(lián)入網(wǎng)絡,，聯(lián)接一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物。實現(xiàn)企業(yè)信息化之間,、設備之間、信息化系統(tǒng)與設備之間以及企業(yè)內(nèi)外之間的信息化集成與聯(lián)接,，賽博空間,、物理實體通過數(shù)據(jù)流動而深度融合,，并相互促進。

虛虛聯(lián)接,、實實聯(lián)接,、虛實聯(lián)接、內(nèi)外聯(lián)接,，網(wǎng)聯(lián)一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物,。聯(lián)接產(chǎn)生價值，聯(lián)接產(chǎn)生新的商業(yè)模式,。

未來的企業(yè)是價值驅(qū)動的企業(yè),，是數(shù)據(jù)自動流動的企業(yè)，而數(shù)據(jù)自由有序的流動是智能工廠的前提與基礎,。