智能制造的起源是智慧工廠，而智慧工廠的概念最早由IBM于2009年提出，屬于IBM“智慧地球”理念在制造業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐。隨著智能化成為各國制造業(yè)的發(fā)展方向，企業(yè)管理方式、個(gè)人生活理念和國際競爭格局也發(fā)生了巨變，智能制造建設(shè)得到前所未有的重視，有望成為未來制造業(yè)的新模式，那么，到底是什么智慧工廠或者智能制造呢？
智能制造定義每個(gè)國家有稍微區(qū)別，但是重要程度都不言而喻，根據(jù)德勤就先進(jìn)制造技術(shù)在未來重要性的排名來看，“智能工廠”在美國、歐洲、中國三大地區(qū)的重要性排名分別為第4位、第1位與第2位，突顯出其在未來智能制造技術(shù)中的重要地位：
中國：智能制造定義為基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱”。
美國：“智能制造創(chuàng)新研究院”對智能制造的定義是：智能制造是先進(jìn)傳感、儀器、監(jiān)測、控制和過程優(yōu)化的技術(shù)和實(shí)踐的組合，它們將信息和通信技術(shù)與制造環(huán)境融合在一起，實(shí)現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率、成本的實(shí)時(shí)管理。
德國：“工業(yè)4.0”的內(nèi)涵就是數(shù)字化、智能化、人性化、綠色化，產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)已經(jīng)不能滿足客戶個(gè)性化訂制的需求，要想使單件小批量生產(chǎn)能夠達(dá)到大批量生產(chǎn)同樣的效率和成本，需要構(gòu)建可以生產(chǎn)高精密、高質(zhì)量、個(gè)性化智能產(chǎn)品的智能工廠。
綜合來看，智能制造并沒有嚴(yán)格的定義，一般可以理解在工廠管控基礎(chǔ)之上利用信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、設(shè)備監(jiān)控等技術(shù)對工廠計(jì)劃、資源、執(zhí)行等業(yè)務(wù)進(jìn)行有效管控，及時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)狀，減少因?yàn)樾畔贤ú粫扯斐傻母C工現(xiàn)象，降低因?yàn)槿耸止ぴ诩堎|(zhì)單據(jù)中錄入引起的質(zhì)量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能、綠色環(huán)保、成本可控、質(zhì)量可追的現(xiàn)代工廠。
《中國智能制造“十三五”規(guī)劃》的頒布確立了到2020年，傳統(tǒng)制造業(yè)完成數(shù)字化改造，到2025年，重點(diǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。在政策引導(dǎo)推動(dòng)下，中國智能制造業(yè)在制造業(yè)中扮演越來越重要角色。既然智能制造的重要性不言而喻而且迫在眉睫，那么智能制造最原始的驅(qū)動(dòng)力在哪？效率？環(huán)保？還是質(zhì)量？
目前國內(nèi)制造業(yè)大部分屬于中低端制造業(yè)，大多數(shù)還是吃人口紅利的血汗工廠，但是由于人力成本相對較低，所以工廠的老板沒有必要去建立所謂的智能工廠，還不如將精力傾注于銷售端拉更多的訂單。
除此之外，還因?yàn)橥度胍粭l產(chǎn)線或者數(shù)字化系統(tǒng)少則上百萬，而即使工廠沒有一條自動(dòng)化產(chǎn)線或者信息化系統(tǒng)，全部用人工去操作反而成本比建設(shè)產(chǎn)線的成本要小，即幾年人工累計(jì)成本＜產(chǎn)線建設(shè)成本。正因如此在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中見過太多場景：工廠建立一套管控系統(tǒng)需要壹佰萬，而即使專門雇傭幾個(gè)實(shí)習(xí)生通過人工收集數(shù)據(jù)、Excel匯總，幾年以內(nèi)幾個(gè)工人的成本累計(jì)加起來還沒有壹佰萬，那么對于老板來說如何選擇已經(jīng)躍然紙上了。所以智能制造最大的阻礙不是外國競爭對手，也不不是技術(shù)難點(diǎn)，而是國內(nèi)的人口紅利。
但是“九宵龍吟驚天變、風(fēng)云際會(huì)淺水游”，盡管美國勞動(dòng)力成本是國內(nèi)勞動(dòng)力成本的2.57倍，但美國自動(dòng)化程度高且用工少。國內(nèi)兩條月總產(chǎn)量為4500噸的生產(chǎn)線用工250人，美國設(shè)備改進(jìn)，同產(chǎn)能兩條生產(chǎn)線才用工180人。按照目前國內(nèi)工人工資上漲趨勢，如考慮國內(nèi)5年工資再翻倍、10年工資翻兩番計(jì)算，那么中國在人工成本上也占不到任何優(yōu)勢了。即使相對于印度、越南、泰國等國家的人力成本優(yōu)勢也在逐漸減弱，自2008年以來，我國勞動(dòng)力成本的增速明顯快于工業(yè)生產(chǎn)效率增速，根據(jù)測算，2019年，我國制造業(yè)勞動(dòng)成本將為越南的177%、印度的218%。下圖為地區(qū)工資上漲幅度(估算)與名義GDP增速，明顯已經(jīng)能夠看出人工成本增長迅速，企業(yè)人力成本管控難度與日俱增，尤其是勞動(dòng)密集型企業(yè)招工難從來都不是新鮮的事，比如2020年疫情剛開始消退，義烏就大舉旗號(hào)：來義烏打工，報(bào)銷車費(fèi)。
人工成本劇增的同時(shí)，如今外賣、滴滴之類的第三產(chǎn)業(yè)也蜂擁而起，甚至利潤增長空間遠(yuǎn)大于中低端制造業(yè)，并且受制于很多技術(shù)和非技術(shù)困難，許多業(yè)務(wù)場景很難實(shí)現(xiàn)無人化自動(dòng)化（比如快遞派送、電氣上門安裝、無人駕駛等），因此可以制造大量薪資水平更高的勞動(dòng)密集型的低端就業(yè)崗位。本人曾親眼見過至少十幾個(gè)身邊朋友告別之前比亞迪工廠的工作，然后在京東送外賣、開滴滴，反而比比亞迪薪水高出不少，活的更加體面。
所以以外賣業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相當(dāng)于對制造業(yè)來說其實(shí)是進(jìn)行了一次放血式療法，大面積搶奪人工，倒逼企業(yè)發(fā)力去推動(dòng)智能制造實(shí)現(xiàn)機(jī)器代人，從而降低人工參與度，實(shí)現(xiàn)成本可控、質(zhì)量可控。假設(shè)沒有以外賣、滴滴、快遞為代表的第三產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展與侵占制造業(yè)人口紅利，吸收過剩的低端勞動(dòng)力，智能制造缺少最根本、最原始的驅(qū)動(dòng)力去發(fā)展智能制造。
當(dāng)你想到的時(shí)候一定要抓緊時(shí)間與機(jī)會(huì)，因?yàn)橹覆欢ㄒ呀?jīng)有人開始在行動(dòng)了。比如，2011年開始郭臺(tái)銘為解決招工難和人力成本快速上漲等問題，就啟動(dòng)了大規(guī)模的機(jī)器換人計(jì)劃，計(jì)劃到2020年讓富士康的自動(dòng)化率達(dá)到30%；而如今富士康已部署超過4萬臺(tái)自研的Foxbot工業(yè)機(jī)器人，大量的流水線工人被機(jī)器人替代，盡管如此還是不得不面對工人成本劇增而考慮搬遷工廠到越南的局面。因?yàn)閾?jù)測算2017年中國城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員平均工資是泰國和越南的2.14/3.51倍，這也造成部分勞動(dòng)密集型的制造業(yè)傾向于向人力成本更低、環(huán)保要求更寬松的東南亞國家轉(zhuǎn)移。
與富士康類似，2012年美的已投入6億元改造費(fèi)和6年的時(shí)間，打造中央空調(diào)核心零部件全自動(dòng)組裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)效率提升70%，生產(chǎn)線人數(shù)下降50%，產(chǎn)品合格率達(dá)到99.9%。而在東莞勁勝的打磨車間，60臺(tái)機(jī)器手日夜無休地打磨一個(gè)個(gè)手機(jī)中框結(jié)構(gòu)件。一臺(tái)機(jī)器手替代6至8名工人，原來需要650名工人的車間，現(xiàn)在只有60人負(fù)責(zé)看線和檢查，未來將減少到20人。與熟練工人相比，剛上線的機(jī)器手雖是“新人”，但生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量卻遠(yuǎn)超熟工、能手。
與此同時(shí)，工人成本工資不斷上漲，而機(jī)器人成本回收時(shí)間逐年降低：2012年一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人成本回收的時(shí)間約為5.2年，到2018年約下降至1.05年。同時(shí)，在人力成本上升與設(shè)備價(jià)格下降的確定性趨勢下，未來工業(yè)機(jī)器人回收期有望進(jìn)一步縮短，制造業(yè)機(jī)器換人、智能制造升級(jí)已經(jīng)是大勢所趨。勞動(dòng)力減少、人力成本上升倒逼制造業(yè)向智能化自動(dòng)化升級(jí)，智能制造將逐步替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
所以綜合而言，目前工廠對于智能制造的訴求更多的其實(shí)并不是來源于競爭或者技術(shù)發(fā)展，當(dāng)然這兩個(gè)也有影響的因素，但并不是倒逼企業(yè)數(shù)字化改造的根本原因，最原始的驅(qū)動(dòng)力更多的是為了擺脫勞動(dòng)密集型這種特性，為了更好的控制成本而不得不做出的改變。那么有人與無人之下工廠運(yùn)營的模式又有哪些不同？或者說智能制造為勞動(dòng)密集型其他帶來了哪些，目前比較成熟的有以下幾個(gè)場景：
設(shè)備巡檢
目前中國大部分企業(yè)仍然保持著“人工智能”的本性，凡是人工能夠完成的，肯定以人工為主，之所以有這樣的局面，是因?yàn)橹叭斯こ杀颈容^便宜或者說信息技術(shù)成本比較高，但現(xiàn)在人工成本劇增外加信息技術(shù)逐漸成熟，仍然再保持“人工智能”的現(xiàn)狀，就有些敝帚自珍了。
比如大型流程行業(yè)最影響交付的時(shí)間與質(zhì)量的無非是設(shè)備與各類儀表，但是現(xiàn)在大面積化工廠，即使是杭州恒逸集團(tuán)這樣在全球范圍內(nèi)具有定價(jià)權(quán)的企業(yè)，也保持著人工巡檢的傳統(tǒng)。定期巡檢設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢，定期巡檢儀表查看溫度、壓力等工藝參數(shù)，再將數(shù)據(jù)記錄在紙質(zhì)單據(jù)中，耗時(shí)費(fèi)力成本大。類似于這種業(yè)務(wù)完全可以通過數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、報(bào)警完成，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化、數(shù)字化，從而降低成本、管控交付周期。
基于機(jī)器視覺的質(zhì)量檢驗(yàn)
印刷品質(zhì)量目前大部分需要人工查看，長時(shí)間進(jìn)行質(zhì)量觀測對于眼睛有不可逆轉(zhuǎn)的傷害，而且眼睛檢測的效率、效果都有待商榷，很多工廠這個(gè)工作崗位兩三個(gè)月就要輪一次崗，因?yàn)槿庋鄞_實(shí)受不了。這種情況下就可以采用基于機(jī)器視覺的質(zhì)量檢測方式，通過CCD采集待檢測印刷品的圖像，并對圖像進(jìn)行處理，根據(jù)印刷品所要求達(dá)到的質(zhì)量要求設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)（由客戶提出標(biāo)準(zhǔn)），如待檢測圖像相關(guān)指標(biāo)超過所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，被檢測品被認(rèn)為不合格品自動(dòng)發(fā)起不合格品處置流程。通過這種降低人為參與的方式，降低成本、提升質(zhì)量。
IT融合OT，加速智能制造進(jìn)程
倉儲(chǔ)物流的應(yīng)用
倉儲(chǔ)物流也是勞動(dòng)密集的業(yè)務(wù)之一，目前傳統(tǒng)工廠充斥著大量的叉車司機(jī)、手工分揀、庫管員等人員，從入庫分揀、庫位管理、上下架、出庫分揀到物料運(yùn)輸，尤其倉儲(chǔ)類業(yè)務(wù)勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且容易出錯(cuò)。通過計(jì)算機(jī)視覺用于分揀機(jī)器人的感知和地圖定位，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)分檢機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障。通過數(shù)學(xué)規(guī)劃等運(yùn)籌優(yōu)化算法和遺傳算法，實(shí)現(xiàn)倉庫上下架策略管理。通過多智能體算法蟻群算法用于多個(gè)分揀機(jī)器人的協(xié)調(diào)行動(dòng)。基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨架、商品、機(jī)器人的整體協(xié)調(diào)，能夠更快速的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出入庫和高效的倉庫貨架規(guī)劃。在工廠倉儲(chǔ)中，各種類型的全自動(dòng)流水線、自動(dòng)分撥、倉儲(chǔ)和配送機(jī)器人已經(jīng)開始慢慢應(yīng)用，基于人工智能技術(shù)可以讓每一個(gè)物料都有最優(yōu)路徑，最短時(shí)間送達(dá)。
生產(chǎn)運(yùn)營管控
目前工廠大量存在人工管控，即使相對來說流水線自動(dòng)化程度比較高的企業(yè)同樣存在這樣的問題。甚至部門企業(yè)因?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)需求成立“數(shù)據(jù)科”，通過人工錄入的形式收集企業(yè)管理運(yùn)營數(shù)據(jù)，然后以Excel進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，管理本并不應(yīng)該屬于勞動(dòng)密集型崗位，但是因?yàn)楹诤泄S的存在，造成管理人員數(shù)量突增。完全可以通過數(shù)字化改造，通過數(shù)字驅(qū)動(dòng)企業(yè)管理，尋找企業(yè)窩工、低效率、低質(zhì)量的業(yè)務(wù)點(diǎn)，然后進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，提升客戶體驗(yàn)、降低交付周期。
目前企業(yè)通過機(jī)器、軟件代替低端、重復(fù)性勞動(dòng)的需求已逐步呈現(xiàn)出風(fēng)起云涌之勢，但理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感，由于種種技術(shù)、成本等條框的限制造成許多業(yè)務(wù)根本沒辦法擺脫人為干涉，只能極大限度的降低人工參與度，從而減少人數(shù)、降低因?yàn)槿藶橐鸬馁|(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。而整個(gè)企業(yè)包含的業(yè)務(wù)鏈非常冗長，目前只能在質(zhì)量檢測、倉儲(chǔ)等單點(diǎn)業(yè)務(wù)上進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，然后根據(jù)技術(shù)的發(fā)展與多項(xiàng)技術(shù)的不斷融合，逐漸由點(diǎn)到線拓?fù)涫铰影l(fā)展。
