21世紀以來,隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術的快速發(fā)展及應用,“智能制造”概念進一步深化。根據(jù)我國工信部2016年出臺的《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中定義,“智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié),具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應、自學習等特征,旨在提高制造業(yè)質量、效益和核心競爭力的先進生產(chǎn)方式。”2014年,美國能源部將“智能制造”定義為,“智能制造是先進傳感、儀器、監(jiān)測、控制和過程優(yōu)化的技術和實踐的組合,它們將信息和通信技術與制造環(huán)境融合在一起,實現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率、成本的實時管理。”
無論從哪個視角出發(fā),今天各國對“智能制造”的理解都不再局限于生產(chǎn)過程或單體智能,而是擴展到產(chǎn)業(yè)價值鏈的各個環(huán)節(jié)、包含企業(yè)活動的方方面面,也不再單方面強調數(shù)智技術本身的應用價值,而是更加重視數(shù)智技術與先進制造等跨領域技術的深度融合和實踐創(chuàng)新。由全新定義出發(fā),智能制造在實踐中的運用和滲透將幫助企業(yè)實現(xiàn)在產(chǎn)品、生產(chǎn)、管理和服務四大方面的智能化升級。
產(chǎn)品智能化:即是將傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統(tǒng)嵌入產(chǎn)品,使得產(chǎn)品具備動態(tài)存儲、感知和通信能力,成為物聯(lián)網(wǎng)連接的終端,從而實現(xiàn)產(chǎn)品“可追溯、可識別、可定位”功能。根據(jù)Transforma Insights研究顯示,到2030年這些物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將增長到241億個,復合年增長率為11%。
制造智能化:包括制造載體智能化和制造過程智能化兩個層面:制造載體智能化,包括單機智能化,以及單機設備的互聯(lián)而形成的智能制造單元、智能產(chǎn)線、智能車間、智能工廠等;制造過程智能化,則是通過數(shù)智技術和先進制造技術的融合應用,使得制造過程中所涉及的各個流程、生產(chǎn)要素以及上下游企業(yè),以用戶價值為中心,實現(xiàn)網(wǎng)絡化協(xié)同和柔性化生產(chǎn)。
管理智能化:隨著技術融合不斷深入,制造企業(yè)獲取數(shù)據(jù)的實時性、完整性、準確性不斷提高,結合智能化分析技術可以幫助企業(yè)提升資源管理、能源管理、供應鏈管理、訂單管理、設備管理等方面的決策效率,變被動管理為主動管理和預防性管理,使得管理更準確、更高效、更智能。
服務智能化:在產(chǎn)品智能化的基礎上,企業(yè)與終端用戶交互更為直接,為用戶提供更好的服務體驗將成為智能制造的重要組成和價值增量,越來越多的制造企業(yè)將從生產(chǎn)型制造向服務型制造轉型,制造與服務的邊界逐漸消弭。
從驅動因素出發(fā),總結中國發(fā)展智能制造的五大核心價值:
一是降低制造企業(yè)的綜合成本。例如,通過機器代人或人機協(xié)同方式提高勞動生產(chǎn)效率,減少人工成本;利用視覺算法等手段提升檢測一致性和穩(wěn)定性,降低產(chǎn)品不良品率,減少因質量問題造成的經(jīng)濟損失;物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術應用加速產(chǎn)融結合,精準刻畫企業(yè)經(jīng)營行為、評估企業(yè)資產(chǎn)狀況,為供應鏈企業(yè)提供更低價格的信貸資金;依據(jù)市場數(shù)據(jù)反饋合理安排要素投入,減少物料浪費,或施行智能庫存管理來降低倉儲成本等。
二是提質增效。例如,數(shù)據(jù)驅動代替經(jīng)驗判斷,全面優(yōu)化生產(chǎn)流程,改善制造工藝,提高生產(chǎn)效率;科學高效排產(chǎn),提高設備利用率;集成數(shù)智技術提高生產(chǎn)執(zhí)行精度,確保產(chǎn)品質量。
三是減少能源資源消耗。例如,通過物聯(lián)網(wǎng)連接設備可以實時在線監(jiān)測和控制能源和資源使用情況,提高能源資源利用效率;利用智能化節(jié)能減排設備或解決方案替換落后產(chǎn)能和生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。
四是提升用戶體驗。例如,數(shù)智技術應用打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游,實現(xiàn)需求端與設計端、制造端的直接對接,對復雜的市場動態(tài)進行數(shù)據(jù)分析和預測,準確把握市場機會,快速進行產(chǎn)品創(chuàng)新,實現(xiàn)敏捷制造和精益生產(chǎn),響應市場變化和用戶個性化需求;通過在價值鏈各個環(huán)節(jié)增加與用戶交互節(jié)點,鼓勵用戶全程參與產(chǎn)品生產(chǎn)過程,為用戶的最佳體驗不斷迭代產(chǎn)品,提升產(chǎn)品附加價值;基于產(chǎn)品智能化,通過與環(huán)境、用戶交互,產(chǎn)品可自動回傳運行和環(huán)境數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析,為用戶提供遠程的預防性運維服務。
五是重塑生產(chǎn)方式。數(shù)智技術和先進制造技術的融合應用將會帶來生產(chǎn)模式的創(chuàng)新和變革,推動傳統(tǒng)制造企業(yè)從大規(guī)模生產(chǎn)向定制化生產(chǎn)轉變,企業(yè)從單純的制造商向服務端衍生,而價值創(chuàng)造過程也將從傳統(tǒng)單向鏈式過程轉向網(wǎng)絡化協(xié)同共創(chuàng)模式。