隨著信息技術和工業(yè)技術的深度融合，智能制造已成為未來制造業(yè)發(fā)展的主要方向。如今各行各業(yè)都搭上了智能制造的快車，傳統(tǒng)的混凝土行業(yè)也不例外，隨著混凝土企業(yè)運營效率的降低及成本的不斷加大，混凝土行業(yè)制造模式的轉變已勢在必行。
隨著以物聯(lián)網和智能制造為主導的工業(yè)4.0時代悄然來襲，傳統(tǒng)制造業(yè)原有的依靠廉價成本要素投入、擴大產能規(guī)模獲得的競爭優(yōu)勢不斷被削弱。在這種趨勢下，傳統(tǒng)制造企業(yè)在生產管理上迎來了新一輪的技術變革：用數字化、智能化的信息技術全面、徹底地改造傳統(tǒng)制造業(yè)，將制造工藝、生產流程、管理方式變得更加智能化，以此達到提升效率、降低成本、強化質量，從而獲得更高的利潤率和行業(yè)市場的主導權。
01智能制造的必要性
混凝土行業(yè)在穩(wěn)定發(fā)展的同時，過去一年里也遭遇了全國性的多輪原材料漲價潮和環(huán)保風暴，導致混凝土企業(yè)的運營效率降低、成本不斷加大、盈利空間被逐步壓縮。在此背景下，給行業(yè)發(fā)展提出了新要求，必須從簡單投資型驅動向創(chuàng)新驅動型轉型，必須從依靠簡單數量型規(guī)模增長向綠色、高品質和可持續(xù)增長轉型。
通過分析混凝土行業(yè)現狀，我們發(fā)現實現行業(yè)優(yōu)化升級必須要解決好四個突出矛盾：一是產業(yè)技術門檻低，產品大多集中在中低端，行業(yè)創(chuàng)新動力不足，與“五大發(fā)展理念”中的“創(chuàng)新發(fā)展”不相符。二是行業(yè)投資門檻低，生產工藝簡單，生產環(huán)境“臟、亂、差”問題突出，與“五大發(fā)展理念”中的“綠色發(fā)展”相矛盾。三是企業(yè)規(guī)模小、集中度低、產能過剩嚴重，與供給側結構性改革的政策導向不符。四是生產經營模式傳統(tǒng)，產品同質化嚴重，企業(yè)之間往往靠價格競爭來贏得客戶，市場響應速度與客戶服務能力較低，與以“客戶為中心”的服務理念不符。
在技術層面上，“大數據”、“物聯(lián)網”和“人工智能”等新一代信息技術推動預拌混凝土企業(yè)從“重資產型”制造業(yè)模式向兼顧技術、信息、服務的“輕資產”綜合服務模式轉型，這與國家在“十三五”規(guī)劃以及《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃中所強調的制造業(yè)發(fā)展方向是一致的。
在傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)化升級的大背景下，預拌混凝土行業(yè)制造模式的轉變勢在必行。
02智能制造設計思路
1. 基本概念 預拌混凝土行業(yè)智能制造，應以面向客戶服務為中心，在深度應用信息技術（物聯(lián)網、大數據、互聯(lián)網等）基礎上，全面整合各項制造資源，構建新型的生產模式、運營方式、產業(yè)協(xié)同模式。它具有綠色、智能、安全、開放、協(xié)同和敏捷等特點，從生產工藝、制造模式、管理決策和產業(yè)協(xié)同等層面進行創(chuàng)新。
預拌混凝土智能制造的設計目標：一是通過信息技術集成為制造模式的優(yōu)化升級提供手段，推進混凝土企業(yè)從傳統(tǒng)制造向智能制造演變；二是逐步打通各業(yè)務環(huán)節(jié)的數據鏈為企業(yè)的數據集成和分析提供手段；三是通過互聯(lián)網和云技術連接產業(yè)上下游企業(yè)，為產業(yè)協(xié)同提供手段，推動產業(yè)協(xié)同由生產型向服務型升級。
2. 模型架構 結合預拌混凝土行業(yè)發(fā)展實際，在信息化建設歷程中不斷總結與提煉，通過對智能工廠的理論研究與實踐，提出了以信息技術為手段、逐步打造行業(yè)智能生態(tài)圈以及以數據驅動為核心、分層構建預拌混凝土行業(yè)云的預拌混凝土智能制造二維模型（如圖1所示）。
圖 1 預拌混凝土智能制造二維模型 預拌混凝土行業(yè)智能制造的終極目標是打造一個行業(yè)云制造生態(tài)系統(tǒng)，利用移動互聯(lián)網、人工智能、大數據、物聯(lián)網技術有效地連接客戶、原材料供應商、混凝土企業(yè)、物流服務商，實現混凝土產業(yè)鏈上下游企業(yè)的業(yè)務流、資源流和信息流的高效協(xié)同，幫助預拌混凝土行業(yè)企業(yè)解決產能布局不均衡、資源配置不合理、調度信息不透明等問題。
3. 設計藍圖 根據預拌混凝土智能制造模型構架，需要從五個層面進行智能制造的藍圖設計（如圖2所示）。
圖 2 智能制造的藍圖設計
（1）感知層 利用傳感技術和信息采集技術，通過智能傳感器、RFID、紅外、二維碼等設備，重點解決數據采集的實時性、準確性及指令執(zhí)行的精確度等問題，提升生產設備的感知能力。
（2）執(zhí)行層 通過智能生產控制系統(tǒng)全面管控從材料管理、生產調度、生產控制、質量管理、設備與安全管理、交付與服務各個環(huán)節(jié)，并隨時對生產設備的運行和生產工藝進行優(yōu)化。
（3）管理層 通過對運營全過程的數據收集、處理與反饋，實現工廠運營全業(yè)務流程的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，提升過程管控能力。
（4）決策層 通過基于大數據的經營分析與預測，實現資金、人員、設備、材料等制造資源的優(yōu)化配置，為企業(yè)的經營決策提供支撐。
（5）行業(yè)層 通過基于云的供應鏈協(xié)同平臺和制造協(xié)同平臺，實現混凝土產業(yè)鏈上下游企業(yè)的業(yè)務流、資源流和信息流的高效協(xié)同。
4. 建設路徑 預拌混凝土行業(yè)眾多企業(yè)的信息化發(fā)展水平參差不齊，因此智能制造的建設應根據企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、管理基礎和專業(yè)人才隊伍狀況分階段、分步驟實施?；谇懊婷枋龅闹悄苤圃炷Ｐ图軜?，預拌混凝土行業(yè)智能制造的實施可以劃分為四個階段。
（1）1.0階段 通過打造智能生產單元，以提高數據采集的準確性、實現通訊協(xié)同和生產智能控制為目標，開發(fā)并應用一系列智能化設備，在操作層面上提升生產管控能力和優(yōu)化能力。
（2）2.0階段 通過智能生產單元的互聯(lián)互通，打通采購、供應鏈、生產、營銷、服務等各業(yè)務環(huán)節(jié)的數據鏈，提升企業(yè)對運營過程的管控能力。
（3）3.0階段 以大數據技術應用為基礎，通過智能分析實現資金、材料、設備以及軟能力的最優(yōu)化配置，提升產能利用率和客戶服務能力。
（4）4.0階段 將制造資源和制造能力數字化、網格化、共享化，通過集團化運管以及資源統(tǒng)一調配，推動行業(yè)向集成、協(xié)同、敏捷、智慧的方向發(fā)展，在行業(yè)層面上實現產業(yè)鏈的高效協(xié)同。
03智能制造實踐
基于對預拌混凝土行業(yè)智能制造模型架構和設計藍圖的認識，中建西部建設股份有限公司（以下簡稱中建西部建設）結合自身實際，從以下四方面對智能制造進行了探索與實踐。
1. 開發(fā)并統(tǒng)一實施生產控制系統(tǒng)（RMX-APC） 中建西部建設開發(fā)的先進的混凝土生產控制系統(tǒng)（如圖3所示）采用了目前最先進的ARM物聯(lián)網芯片。ARM是一種簡集指令計算機，可進行復雜的邏輯運算與算術運算，是智能手機和PAD的主流芯片，也是目前石化和核電工業(yè)控制技術的首要選擇。RMX-APC基于ARM芯片，除了完成現場工藝控制外，還實時對攪拌主機、計量稱、氣壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并結合裝置系統(tǒng)特性及歷史數據，對系統(tǒng)工作狀態(tài)作出評價，對異?；蚬收咸崆邦A警，真正打通了人與裝置、管理與生產操控之間無障礙信息通道，并可通過智能手機實時發(fā)布，使之成為智能生產控制的核心平臺。
圖 3 先進的混凝土生產控制系統(tǒng)
2. 開發(fā)并統(tǒng)一實施生產管理系統(tǒng) 中建西部建設基于“信息物理系統(tǒng)（CPS）”的生產管理系統(tǒng)（如圖4所示）從全面強化過程感知能力出發(fā)，以不斷提升與優(yōu)化材料、設備、生產、質量技術、安全環(huán)境、產品交付與服務等環(huán)節(jié)的控制能力為關鍵點，使之成為核心業(yè)務流程標準化、源頭數據標準化的整合平臺。
圖 4 基于“信息物理系統(tǒng)（CPS）”的生產管理系統(tǒng)
3. 開發(fā)并統(tǒng)一實施運營管理系統(tǒng) 中建西部建設基于“業(yè)財一體化”的運營管理系統(tǒng)（如圖5所示）全面覆蓋市場開發(fā)、技術研發(fā)、資源調配、質量保證、財務管控等管理職責，優(yōu)化配置人、財、物、設備等制造資源，是公司和區(qū)域公司面向整個供應鏈的綜合業(yè)務管理平臺、運營數據集成平臺和管理決策支持平臺。
圖 5 基于“業(yè)財一體化”的運營管理系統(tǒng)
4. 開展網絡化生產（云制造）理論研究，促進產業(yè)協(xié)同高效化 網絡化生產（云制造）的目標是將生產制造資源數字化、網格化，以柔性配置方式服務于市場需求，其核心是制造資源及服務的優(yōu)化配置問題。制造資源包括軟件資源和硬件資源兩大類，通過對制造資源的數字化封裝、評價和動態(tài)優(yōu)化而實現的網絡化生產（云制造），將使混凝土行業(yè)經典管理模式中的資源優(yōu)化配置模型（如圖6所示）實現重大突破。
圖 6 混凝土行業(yè)經典管理模式中的資源優(yōu)化配置模型
對中建西部建設而言，科學的產能分布以及廠站協(xié)同是企業(yè)優(yōu)化資源配置、提升保供能力、防范經營風險、提質增效的關鍵，這對企業(yè)的運營模式和決策能力提出了挑戰(zhàn)。在此背景下，探索以敏捷服務、柔性資源配置和最優(yōu)化運管與決策為特點的網絡化生產（云制造），成為中建西部建設建設智能制造的關鍵點。近兩年來，中建西部建設組建專門團隊，以專項課題為載體，開展了網絡化生產（云制造）基礎技術及應用研究（如圖7所示）。
圖 7 網絡化生產（云制造）平臺
04智能制造基礎條件
1. 基礎設施 IT基礎設施是智能工廠運行的基礎條件，需要提前做好準備。
基礎設施建設內容主要包括：
（1）圍繞云平臺的實施建設數據中心核心機房；
（2）建設從數據中心到智能工廠之間的骨干網絡；
（3）為滿足智能工廠內部系統(tǒng)運行需要的局域網建設和滿足連接智能生產單元所必須的工業(yè)通信網絡建設；
（4）從存儲安全、應用安全和應急保障三方面建立完整的網絡安全保障體系。
2. 專業(yè)人才 智能制造的技術開發(fā)、部署實施、持續(xù)優(yōu)化與運維管理需要專業(yè)的信息化人才隊伍，重點需打造既熟悉業(yè)務又精通技術的復合型專業(yè)人才。
3. 資金保障 智能制造是一個長期、分步驟實施的過程，應從預算層面進行資金統(tǒng)籌，保障在各階段的資金投入，從而如期保質保量地達成建設目標。
（原標題：智能制造預拌混凝土行業(yè)智能制造探究）
