基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠應(yīng)用示范

戴勇

摘要：文章以智能工廠項目為抓手進(jìn)行了近5年的研究與實踐，在感知和傳感技術(shù)、軟件與系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等三者融合方面進(jìn)行了研究與實踐，初步建成了針對中小企業(yè)的智能制造服務(wù)平臺，并形成了階段性成果。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能工廠；系統(tǒng)技術(shù)；應(yīng)用示范

當(dāng)前制造環(huán)境正朝全球化、精益化、專業(yè)化、服務(wù)化、綠色化、智能化方向發(fā)展，面對國際競爭日趨激烈的形勢，我國將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用作為制造型企業(yè)實現(xiàn)兩化融合、產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)創(chuàng)新的重要突破方向。工信部《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃（2011年）》《江蘇省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要（2011年）》《江蘇省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2010年）》《江蘇省“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃（2012年）》《無錫市信息化“十二五規(guī)劃”（2011年）》《無錫市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2010年）》等發(fā)展規(guī)劃中明確提出重點支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用示范，將“生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測、制造供應(yīng)鏈跟蹤、產(chǎn)品全生命周期監(jiān)測、促進(jìn)安全生產(chǎn)和節(jié)能減排”的感知工業(yè)作為重點領(lǐng)域應(yīng)用示范工程。

無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院本著服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和培養(yǎng)機電類技術(shù)技能型人才的辦學(xué)宗旨，根據(jù)學(xué)校多年來形成的技術(shù)積淀，從2010年開始著手展開項目調(diào)研和準(zhǔn)備，在2012年-2014年間對無錫機械行業(yè)6個具有代表性的企業(yè)進(jìn)行了基于推進(jìn)兩化融合的專項調(diào)研，本著問題導(dǎo)向和系統(tǒng)研究的思路，在省市有關(guān)部門和無錫機械工業(yè)聯(lián)合會的支持下，開展了“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠應(yīng)用示范”課題研究，在項目領(lǐng)域取得了一定的成績，也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)和值得思考的問題。

1無錫機械行業(yè)六企業(yè)關(guān)于推進(jìn)兩化融合的調(diào)研

作為機械工業(yè)大市，無錫機械行業(yè)在推進(jìn)兩化融合方面進(jìn)行了積極的探索，著眼企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，需要總結(jié)經(jīng)驗分析得失，有利于今后開展工作。

1.1調(diào)研目的

通過調(diào)研分析企業(yè)信息化的發(fā)展歷程、階段和特征，可以判斷無錫機械行業(yè)企業(yè)在兩化融合方面處在起步建設(shè)、單項覆蓋、集成提升、創(chuàng)新突破的階段性現(xiàn)狀。

1.2調(diào)研方案

為了了解無錫市企業(yè)機械行業(yè)兩化融合現(xiàn)狀，選擇基本能代表無錫市機械行業(yè)較高水平的6家大中型企業(yè)為調(diào)研對象，進(jìn)行問卷調(diào)查，該問卷調(diào)查以電子郵件的形式發(fā)于各企業(yè)中高層領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行填寫，以得到最真實的第一手信息。

1.3評分規(guī)則

參照機械行業(yè)兩化融合發(fā)展水平評估指標(biāo)體系及《制造業(yè)企業(yè)兩化融合評估指標(biāo)體系構(gòu)建》論文，設(shè)計了《無錫機械行業(yè)兩化融合調(diào)研問卷》，并選取行業(yè)典型企業(yè)進(jìn)行了問卷調(diào)查。因問卷中的樣本數(shù)據(jù)可能存在缺失或填報不規(guī)范，在進(jìn)行指標(biāo)評分前需要對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并統(tǒng)一到可比較的同一數(shù)值層面。

樣本數(shù)據(jù)預(yù)處理遵循以下原則：（1）樣本數(shù)據(jù)完備性：樣本數(shù)據(jù)完整，不存在缺失。（2）樣本數(shù)據(jù)的規(guī)范性：統(tǒng)一樣本數(shù)據(jù)格式。（3）數(shù)據(jù)合理性：識別異常數(shù)據(jù)，根據(jù)評分方法確定相應(yīng)處理方式。

1.3.1評估指標(biāo)權(quán)重設(shè)置基本原則

（1）一級指標(biāo)的權(quán)重與其他行業(yè)保持一致，二級指標(biāo)的權(quán)重借鑒其他行業(yè)的設(shè)置，三級指標(biāo)的權(quán)重按照機械行業(yè)企業(yè)的特色和需求分別進(jìn)行設(shè)置。（2）指標(biāo)對落實行業(yè)企業(yè)戰(zhàn)略、支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的相對重要程度。（3）指標(biāo)與機械行業(yè)企業(yè)兩化融合水平與能力、效能與效益的基本現(xiàn)狀，未來發(fā)展重點和引導(dǎo)方向的關(guān)聯(lián)和匹配程度。

1.3.2評分原則

（1）基于評估數(shù)據(jù)進(jìn)行底層指標(biāo)評分，按照一定規(guī)則將具有不同計量單位和方式的定量或定性評估數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為能夠進(jìn)行加權(quán)計算的分值，并將其限定在[0，100]區(qū)間范圍內(nèi)。（2）定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)分別設(shè)計評分方法。

1.3.3計算方法

在底層指標(biāo)評分基礎(chǔ)上，底層指標(biāo)以上各級指標(biāo)的得分通過加權(quán)求和計算得出，各上級指標(biāo)得分由其各子指標(biāo)得分加權(quán)求和得出。

1.4評分等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

為客觀評價機械行業(yè)兩化融合發(fā)展水平，將企業(yè)兩化融合發(fā)展水平劃分為起步階段、單項覆蓋階段、集成提升階段和創(chuàng)新突破階段4個階段。

（1）起步建設(shè)階段：企業(yè)著重關(guān)注信息化和工業(yè)自動化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境營造。（2）單項覆蓋階段：信息通信技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)各關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，并逐步實現(xiàn)對單項業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的全面覆蓋。（3）集成提升階段：企業(yè)從某一關(guān)鍵環(huán)節(jié)切入進(jìn)行深入滲透，實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)同和集成，開展系統(tǒng)集成基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)應(yīng)用。（4）創(chuàng)新突破階段：工業(yè)領(lǐng)域信息技術(shù)應(yīng)用朝著綜合集成的方向發(fā)展，開始突破企業(yè)邊界，實現(xiàn)面向市場和客戶的業(yè)務(wù)流程和生產(chǎn)、經(jīng)營模式的變革，支持形成新的工業(yè)能力。

根據(jù)兩化融合發(fā)展階段的界定，結(jié)合本次評估具體情況，制定上述6家機械企業(yè)兩化融合發(fā)展階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

1.5問卷情況

該項調(diào)研問卷共有5張表格，共計31項二級指標(biāo)、77項三級指標(biāo)，涵蓋了基礎(chǔ)建設(shè)水平與能力、單項應(yīng)用水平與能力、綜合集成水平與能力、協(xié)同創(chuàng)新水平與能力、競爭力與經(jīng)濟(jì)社會效益水平等方面。

1.6調(diào)研統(tǒng)計分析

1.6.1基礎(chǔ)建設(shè)水平與能力評估指標(biāo)

基礎(chǔ)建設(shè)水平與能力主要衡量兩化融合的基礎(chǔ)，即兩化融合需具備的基本條件和支撐環(huán)境，包括“資金投入”“組織和規(guī)劃”“設(shè)備設(shè)施”“信息資源”和“信息安全”5個方面。

1.6.2單項應(yīng)用水平與能力評估指標(biāo)

單項應(yīng)用水平與能力主要從研發(fā)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)制造、采購管理、銷售管理、財務(wù)管理、質(zhì)量與計量管理、能源與環(huán)保管理、安全管理、項目管理和其他業(yè)務(wù)管理等11個方面的信息化應(yīng)用程度來反映企業(yè)兩化融合對單一業(yè)務(wù)的支撐水平。

1.6.3綜合集成水平與能力評估指標(biāo)

企業(yè)綜合集成水平與能力主要考察企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計與制造集成、管理與控制集成、產(chǎn)供銷集成、財務(wù)與業(yè)務(wù)集成、決策支持等跨部門、跨業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的集成現(xiàn)狀以及支撐業(yè)務(wù)集成優(yōu)化和戰(zhàn)略發(fā)展的情況。

1.6.4協(xié)同創(chuàng)新水平和能力評估指標(biāo)

協(xié)同創(chuàng)新水平和能力主要衡量企業(yè)創(chuàng)新水平的高低，反映企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新能力對兩化融合進(jìn)程的作用，包括“產(chǎn)品全生命周期協(xié)同創(chuàng)新和綠色發(fā)展”與“產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同”2個方面。

1.6.5競爭力與經(jīng)濟(jì)社會效益水平評估指標(biāo)

競爭力與經(jīng)濟(jì)社會效益水平主要衡量企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，用企業(yè)的經(jīng)濟(jì)社會效益水平反映企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭力強弱。本模塊包括“產(chǎn)品質(zhì)量合格客戶滿意度”“業(yè)務(wù)效率”“財務(wù)優(yōu)化”“創(chuàng)新能力”“經(jīng)濟(jì)效益”和“社會效益”6個方面。

1.7調(diào)研結(jié)論

通過對上述6家企業(yè)問卷調(diào)查情況的分析得出的綜合指標(biāo)如圖1所示。

依照評分等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，各單位評分等級如表2所示。兩化融合是我國信息化建設(shè)的重要方向，是實現(xiàn)機械企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑。如何更好地推進(jìn)兩化融合，對機械企業(yè)持續(xù)、健康、快速發(fā)展至關(guān)重要。由“無錫機械行業(yè)兩化融合調(diào)研分析”問卷得出：參加調(diào)研的6家企業(yè)均處于兩化融合的單項覆蓋階段。該分析結(jié)果一方面說明無錫機械行業(yè)正處于一個較高速發(fā)展期，另一方面也說明無錫機械行業(yè)企業(yè)在推進(jìn)兩化融合過程中，對提升企業(yè)運營效率、降低企業(yè)經(jīng)營成本、增強企業(yè)核心競爭力等方面均具有較大的促進(jìn)作用。

2企業(yè)存在主要問題的原因分析

2.1機械行業(yè)企業(yè)的特點對信息化建設(shè)的影響

從國內(nèi)、外機械行業(yè)發(fā)展趨勢來看，隨著工業(yè)化和信息化的深度融合，信息技術(shù)的廣泛運用，機械行業(yè)將進(jìn)一步向制造技術(shù)的智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、精密化、綠色化，生產(chǎn)組織形式的全球化，經(jīng)營的規(guī)模化及服務(wù)的個性化方向發(fā)展。企業(yè)信息化建設(shè)極大地縮短了新產(chǎn)品研發(fā)周期，也極大地加強了企業(yè)適應(yīng)市場變化的能力，全球化采購和銷售越來越普通。在國內(nèi)，由于產(chǎn)品需求情況的變化，國內(nèi)競爭形勢的加劇，機械行業(yè)企業(yè)正在面臨前所未有的挑戰(zhàn)。逐漸由大批量的生產(chǎn)規(guī)模，向單位的小批量生產(chǎn)方式遞進(jìn)，產(chǎn)品按訂單生產(chǎn)。企業(yè)需要合理優(yōu)化排產(chǎn)，控制交貨期，提高訂單的履約率。如何將生產(chǎn)信息傳達(dá)到車間，實現(xiàn)對物流的整體控制是整個信息化建設(shè)的關(guān)鍵問題。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多而且外協(xié)、自制兼有，對于倉庫物料的管理變得十分復(fù)雜。特別是對于零部件，不但種類繁多而且很多外形功能相似。如標(biāo)準(zhǔn)件，外形相似者多，非常容易混淆。單件產(chǎn)品制造時間周期長、價值高、投入大、BOM層次復(fù)雜，企業(yè)對其生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤，并對產(chǎn)品成本進(jìn)行實時的歸類、控制和分析比較困難。正是由于以上這些機械行業(yè)的特點，導(dǎo)致機械行業(yè)企業(yè)在實施企業(yè)信息化的過程中，必須更多地考慮自身的特定要求設(shè)計，一般的通用軟件很難簡單滿足企業(yè)的需要，往往要通過定制式二次開發(fā)才能構(gòu)成企業(yè)的信息化應(yīng)用體系。同時，非標(biāo)準(zhǔn)化的信息化應(yīng)用和建設(shè)，又增加了企業(yè)實施信息化的成本和難度。

2.2企業(yè)信息化應(yīng)用集成和協(xié)同水平提高還需作出較大努力

本次調(diào)查情況顯示，在無錫機械行業(yè)企業(yè)中，企業(yè)已經(jīng)越過了信息化起步階段，處于兩化融合的單項覆蓋階段；企業(yè)F已經(jīng)進(jìn)入企業(yè)信息化深層次的集成應(yīng)用B級階段，但是所有企業(yè)在信息技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用方面都是欠缺的，主要存在“信息孤島”“應(yīng)用孤島”和“資源孤島”3大難題。由于信息系統(tǒng)集成水平不高而導(dǎo)致集成和協(xié)同滯后。此次6家重點企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于企業(yè)沒有采用MES，ERP與PCS間缺少信息流溝通，與生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的集成情況不甚理想；企業(yè)應(yīng)用了仿真分析，但大多停留在部件級仿真，實現(xiàn)產(chǎn)品級仿真分析的比例還很低，更談不上網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計；管控銜接是信息技術(shù)綜合集成應(yīng)用的短板，管理系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動交換、產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計數(shù)據(jù)自動交換、設(shè)計物料清單與制造物料清單間數(shù)據(jù)自動交換很低等。

2.3信息化人才成為制約信息化發(fā)展重要瓶頸

本次調(diào)查過程中，機械行業(yè)企業(yè)普遍反映了企業(yè)信息化實施中遇到的一個挑戰(zhàn)和重要瓶頸，就是企業(yè)在推進(jìn)兩化深度融合過程中，缺乏從理解機械行業(yè)到懂業(yè)務(wù)、懂管理、懂信息化的復(fù)合型人才。企業(yè)實施信息化進(jìn)程首先需要在管理層特別是在業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)骨干中進(jìn)一步提升信息化認(rèn)識和能力，才能在企業(yè)變革過程中有效利用信息化手段提升效能，使一些業(yè)務(wù)變革與信息系統(tǒng)建設(shè)的效果達(dá)到更匹配的理想效果。

其次，企業(yè)信息化實施后真正應(yīng)用的工作是落實到企業(yè)每一個相關(guān)的工作流程和人員，由于機械制造行業(yè)是勞動力密集的行業(yè)，基層從業(yè)人員的總體素質(zhì)不高，企業(yè)信息化管理意識及IT基礎(chǔ)比較薄弱。

2.4投入不足制約企業(yè)信息化的推廣應(yīng)用

雖然機械企業(yè)近年來比較重視企業(yè)的信息化工作，但是總體看，投入不足的問題還是制約著企業(yè)信息化的推廣應(yīng)用。企業(yè)在信息化建設(shè)方面造成投入不足問題的原因有很多，大概有以下幾個主要原因。

（1）資金缺乏是企業(yè)面臨的主要難題。機械行業(yè)企業(yè)實施信息化受企業(yè)自身實力和發(fā)展?fàn)顩r影響，資金預(yù)算上不一定能滿足信息化投入的需要。（2）企業(yè)在實施信息化過程中，資金投入的結(jié)構(gòu)也有不合理的因素，存在重網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)，輕運維管理；重硬件投入，輕軟件系統(tǒng)；重技術(shù)及研發(fā)投入，輕管理系統(tǒng)和各系統(tǒng)集成效果；重一般事務(wù)處理的應(yīng)用和簡單信息管理系統(tǒng)，輕對信息系統(tǒng)、信息資源開發(fā)利用之間的效率和協(xié)調(diào)發(fā)展。面對這樣的投資結(jié)構(gòu)，難以保證企業(yè)整體信息化規(guī)劃實施、各信息化系統(tǒng)、應(yīng)用和信息系統(tǒng)集成效果。（3）機械行業(yè)企業(yè)信息化投入不足的另一個原因為信息化與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系不是簡單的隨動關(guān)系。企業(yè)信息化工作在企業(yè)的投入上很容易量化測算，但其信息化應(yīng)用的效果卻很難單獨量化測算，甚至有時很難評估，往往成功了歸功于業(yè)務(wù)，失敗了歸罪于信息化，需要較多資金投入時說服力不足。所以，目前機械行業(yè)企業(yè)信息化投入的問題，要結(jié)合自身業(yè)務(wù)的發(fā)展和目前的信息化應(yīng)用水平，綜合考慮信息化標(biāo)準(zhǔn)化和個性化的投入，是機械行業(yè)企業(yè)進(jìn)行信息化投入的出發(fā)點。

2.5中小機械企業(yè)急需信息化技術(shù)指導(dǎo)與公共服務(wù)

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，機械行業(yè)的中小型企業(yè)認(rèn)識到僅憑企業(yè)過去的能力和經(jīng)營方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代先進(jìn)制造企業(yè)的運作要求，借助先進(jìn)的信息化應(yīng)用和管理系統(tǒng)提升整體水平就成了必然選擇。越來越多的中小企業(yè)都建立了自己的各種管理信息模塊，包括財務(wù)管理、OA、CAD等等，中小機械制造企業(yè)在受到其上下游及同行大型企業(yè)的影響下，也在逐步部署自己的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有以下問題制約企業(yè)信息化應(yīng)用水平的提高：（1）對使用信息技術(shù)，中小企業(yè)有很多困惑和疑慮，因為要把更多的資源用在企業(yè)的主營業(yè)務(wù)上，如果在信息化方面投資巨大就會面臨很大風(fēng)險。（2）業(yè)務(wù)層人員素質(zhì)較低，企業(yè)很難招聘到IT專業(yè)人員或者出于經(jīng)營成本壓力，無法建立專業(yè)的信息化部門，導(dǎo)致實施和直接使用中存在著一些問題。（3）由于IT成長速度快，業(yè)務(wù)流程、管理范圍和方式都發(fā)生變化，需求不確定性大，導(dǎo)致整個應(yīng)用的問題。（4）對信息化建設(shè)的認(rèn)識不足，對于信息化建設(shè)帶來企業(yè)管理的變化沒有準(zhǔn)備，在這方面沒有得到及時的培訓(xùn)及來自供應(yīng)商的支持。（5）管理基礎(chǔ)相對薄弱，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)混亂、缺失，但是信息化要求卻非常高，這樣就會產(chǎn)生實際和理想之間的巨大落差。

3無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院服務(wù)技改的實踐

智能制造是機械行業(yè)兩化融合的抓手。機械行業(yè)企業(yè)需要非常穩(wěn)定、安全的產(chǎn)品，其希望降低信息化投資的風(fēng)險，限于其自身條件，企業(yè)希望用可以接受的價格來享受企業(yè)信息化技術(shù)的最新成果，希望在獲得后期服務(wù)上能夠省錢、省心、省力。對于機械行業(yè)的企業(yè)而言，這些信息化實施問題不能緩解和解決，從短期來講是發(fā)展問題，而從長遠(yuǎn)來看，已經(jīng)成為生存問題。然而，由于其本身資源有限，在資金、人力、管理水平上都受到一定限制，所以企業(yè)在信息化的過程中還面臨著很多的困難，其成果也是參差不齊，整體上還處于比較初級的階段。解決機械行業(yè)企業(yè)信息化面臨的問題，不能僅僅依靠企業(yè)自身，需要政府和行業(yè)組織針對性地提供技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)，構(gòu)建完善的公共服務(wù)體系，整體提高機械行業(yè)企業(yè)信息化水平。學(xué)校主體專業(yè)設(shè)置為機電類，服務(wù)機械行業(yè)已有50多年的歷史，在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用推廣方面應(yīng)該承擔(dān)責(zé)任。

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是機械行業(yè)21世紀(jì)重點發(fā)展的領(lǐng)域之一，將制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化，能實現(xiàn)各種制造過程自動化、智能化、精益化、綠色化，帶動裝備制造業(yè)整體技術(shù)水平的提升，是制造技術(shù)發(fā)展，特別是制造信息技術(shù)發(fā)展的必然，是自動化和集成技術(shù)向縱深發(fā)展的結(jié)果。智能裝備和工業(yè)機器人是智能制造的重要載體，因其精準(zhǔn)度高、速度快、工作時間長、解放勞動力及低成本運轉(zhuǎn)等特性越來越受到制造業(yè)的歡迎，在機械行業(yè)的企業(yè)中被廣泛應(yīng)用于零部件加工、焊接、碼垛、分揀及高危工作環(huán)境中。

智能制造是柔性制造和集成自動化的新發(fā)展和重要組成部分，其基礎(chǔ)是信息化建設(shè)，在機械行業(yè)是CAD/CAM，CAPP，F(xiàn)MS，ERP等及其延伸的人工智能專家系統(tǒng)的建設(shè)。兩化融合是個過程，智能制造應(yīng)該是兩化融合的突破口和抓手。而智能制造又需要“PCS/MES/ERP三集成”。在企業(yè)調(diào)研訪問中，企業(yè)反映信息孤島使企業(yè)內(nèi)部采購信息、生產(chǎn)信息、銷售信息、庫存信息、財務(wù)信息等各為一體，互不相通，這使企業(yè)難以對生產(chǎn)經(jīng)營活動進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，形成制約企業(yè)加速發(fā)展的瓶頸，因而使企業(yè)逐漸認(rèn)識到走信息集成化道路的重要性。為此，掘棄信息孤島，實施信息集成化技術(shù)，實現(xiàn)PCS/MES/ERP三層架構(gòu)，已成為企業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展的一種必然選擇。

3.1項目目標(biāo)

在無錫市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會和科技局的指導(dǎo)下，無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院投資3500萬建設(shè)智慧工業(yè)領(lǐng)域的集政產(chǎn)學(xué)研于一體的實體運營工廠

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠應(yīng)用示范項目。根據(jù)離散型機械加工行業(yè)兩化融合的特點，本項目以汽車零部件設(shè)計與加工為生產(chǎn)載體，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，從企業(yè)資源計劃ERP（計劃層）、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES（制造執(zhí)行層）、過程控制系統(tǒng)PCS（作業(yè)層）三層進(jìn)行一體化建設(shè)，通過RFID和現(xiàn)場傳感器實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)、人員、物料、加工工藝等數(shù)據(jù)的實時采集，通過系統(tǒng)集成技術(shù)將機械制造企業(yè)兩化融合建設(shè)的關(guān)鍵對象模塊（包括數(shù)控機床設(shè)備、工業(yè)機器人、立體倉庫、車間精準(zhǔn)配送系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、企業(yè)資源計劃ERP、ANDON系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)等）實現(xiàn)無縫集成，并在智能生產(chǎn)管控中心實現(xiàn)集中監(jiān)控。根據(jù)智慧工廠體系建設(shè)的要求，項目還集成自動化立體倉庫、RFID單體追溯自動加工線、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機床管理系統(tǒng)、RFID電動搬運車車間精準(zhǔn)配送系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場RFID采集系統(tǒng)和工位ANDON系統(tǒng)、看板系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，希望實現(xiàn)工廠生產(chǎn)過程的信息化、自動化、精益化目標(biāo)。

項目新建廠房5000m²。廠區(qū)整合精益生產(chǎn)，扁平化管理理念與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點建設(shè)3種生產(chǎn)模式的機械加工生產(chǎn)單元（全自動生產(chǎn)單元、產(chǎn)量柔性精益生產(chǎn)單元、自組織多品種單元式柔性生產(chǎn)單元）和RFID倉儲單元，實現(xiàn)“工廠數(shù)字化、透明化、設(shè)備智能化、流程自動化、管理扁平化”。

智能工廠建設(shè)的主要工作包括：車間物流規(guī)劃、設(shè)備的選型采購、工廠信息化的整體規(guī)劃、產(chǎn)品工藝設(shè)計、集成平臺的研發(fā)及應(yīng)用系統(tǒng)的二次開發(fā)等。本項目子項目包括：企業(yè)資源計劃ERP、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、過程控制系統(tǒng)PCS、自動化立體倉庫、RFID單體追溯自動加工線、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機床管理系統(tǒng)、RFID電動搬運車車間精準(zhǔn)配送系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場RFID采集系統(tǒng)和工位ANDON系統(tǒng)、看板系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，項目的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

主廠區(qū)設(shè)主監(jiān)控室與教學(xué)區(qū)，建立現(xiàn)場教學(xué)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程實景教學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、企業(yè)信息化運營維護(hù)人才培養(yǎng)基地。本項目的建設(shè)范圍如圖3所示。

3.2技術(shù)架構(gòu)

3.2.1系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

建立從PCS（作業(yè)層），MES（執(zhí)行層）到ERP（計劃層）3個層次一體化的智能工廠整體解決方案（見圖4）。建立完善的管控一體化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各層次信息的有機集成，使各方面資源充分調(diào)配、平衡和控制，最大限度地發(fā)揮其能力；實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)制造資源與其他資源管理的一體化集成；實現(xiàn)生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)實時過程管理，推進(jìn)生產(chǎn)、管理和組織架構(gòu)的優(yōu)化，促進(jìn)精益生產(chǎn)模式的實現(xiàn)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)：（1）實時感知：使用各類傳感器對人、機、料、法、環(huán)進(jìn)行實時感測。（2）過程追溯：利用條形碼或RFID電子標(biāo)簽，構(gòu)建完整產(chǎn)品信息鏈，實現(xiàn)產(chǎn)品全程追溯。（3）可視生產(chǎn)：簡潔界面和電子看板實現(xiàn)可視化的排程、工序、監(jiān)測和管理。（4）質(zhì)量控制：通過SPC、DAS等對產(chǎn)品測量值、設(shè)備工藝參數(shù)、缺陷信息進(jìn)行統(tǒng)計與分析，深入調(diào)查異常產(chǎn)生的影響因素，從而根除質(zhì)量隱患。（5）遠(yuǎn)程互動：構(gòu)建社會化生產(chǎn)與供應(yīng)鏈信息化體系基礎(chǔ)。（6）開放平臺：構(gòu)建一個開放、易擴展的信息化平臺，支持個性化增值開發(fā)與擴展。

3.2.2PCS系統(tǒng)技術(shù)方案

PCS（Process Control System）系統(tǒng)主要包括電氣控制系統(tǒng)、ANDON管理系統(tǒng)、RFID識別系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車間廣播系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)方案等。

3.2.3MES系統(tǒng)技術(shù)方案

提高車間生產(chǎn)過程中高度靈活的排產(chǎn)、準(zhǔn)確及時的產(chǎn)品交付能力、強有力的質(zhì)量保障體系和快捷的新品開發(fā)能力；為企業(yè)內(nèi)部物流、生產(chǎn)體系、品質(zhì)管控提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)的同步采集實現(xiàn)物流的全新追蹤、制造工程配置、品質(zhì)過程控制，為計劃系統(tǒng)的再調(diào)整、制造環(huán)節(jié)的透明度、產(chǎn)品品質(zhì)的持續(xù)改進(jìn)提供可以信賴的支撐基礎(chǔ)軟件，為最終實現(xiàn)JIT拉動模式、Lean精益方法、全面質(zhì)量管理TQM、敏捷制造AM打下基礎(chǔ)。

根據(jù)項目建設(shè)目標(biāo)與工廠運營的要求，智能工廠在建設(shè)初期就引進(jìn)RFID技術(shù)、云計算技術(shù)、IT信息化系統(tǒng)、開放式SOA架構(gòu)，提出了適合中小企業(yè)的集群式精益生產(chǎn)理念。

3.2.4ERP系統(tǒng)技術(shù)方案

本項目ERP軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能管理范圍包括：基本信息及管理維護(hù)系統(tǒng)、電子簽核系統(tǒng)（OA系統(tǒng)）、銷售管理系統(tǒng)、存貨管理系統(tǒng)、采購管理系統(tǒng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)、工單與委外管理系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、MPS+MRP、生產(chǎn)排程系統(tǒng)、會計總賬管理系統(tǒng)、自動分錄管理系統(tǒng)、應(yīng)收應(yīng)付管理系統(tǒng)、成本管理系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)、人力資源管理、設(shè)備管理等系統(tǒng)。

3.2.5全自動立體倉庫解決方案

該項目將建成為集生產(chǎn)、教學(xué)、科研等功能于一體的，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)“工廠數(shù)字化、透明化、裝備智能化、流程自動化、管理扁平化”的全息智能工廠體現(xiàn)工業(yè)化與信息化兩化融合，實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息化目標(biāo)。

3.2.6系統(tǒng)集成方案

本智能工廠建設(shè)的子系統(tǒng)包括：企業(yè)資源計劃ERP、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、自動立體倉庫系統(tǒng)IWMS、現(xiàn)場PCS控制系統(tǒng)、數(shù)控設(shè)備、工業(yè)機器人、自動化生產(chǎn)線、RFID采集系統(tǒng)、看板系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、ANDON系統(tǒng)、車間電動物流小車、現(xiàn)場各種打標(biāo)系統(tǒng)及信息終端等，如何保證各子系統(tǒng)間無縫集成，實現(xiàn)信息互通是本項目成功的關(guān)鍵（見圖5）。

項目摒棄了傳統(tǒng)中間數(shù)據(jù)表交互的系統(tǒng)集成模式，各異構(gòu)系統(tǒng)間的集成，是以組件模式開發(fā)的“生產(chǎn)制造實時數(shù)據(jù)集中管控平臺中間件（系統(tǒng)集成服務(wù)器）”實現(xiàn)，集成過程通過可視化配置方式完成，在集成需求方案確認(rèn)的過程中完成異構(gòu)系統(tǒng)間的集成工作，集成難度降低，集成周期縮短，集成工作量減少，同時具有很好的可擴展性與開放性。

3.3項目成效

項目從2010年啟動，2012年正式進(jìn)入實操階段。在江蘇省教育廳、無錫市人民政府和無錫地區(qū)機械行業(yè)、企業(yè)的支持下，智能工廠項目在體制機制創(chuàng)新、支撐人才培養(yǎng)模式改革、設(shè)備與資源建設(shè)、提升科技服務(wù)能力、師資隊伍建設(shè)和完善項目管理等方面取得了顯著成效，全面完成了建設(shè)任務(wù)。根據(jù)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和學(xué)?？萍奸_發(fā)工作的需要，從有利于校內(nèi)管理的考慮，智能工廠項目歸入學(xué)?！爸悄苤圃旃こ讨行摹?，以物化項目成果：

項目成果形成的主要橫向課題（見表3）。

項目成果形成的主要縱向課題（見表4）。

2012-2015年項目成果統(tǒng)計（見表5）。

4推進(jìn)智能制造需要政策支持

貫徹問題導(dǎo)向，使市場在資源配置中起決定性作用，更好地發(fā)揮政府作用，推進(jìn)智能制造需要政策支持。在梳理機械行業(yè)企業(yè)在智能制造方面需要政府和行業(yè)支持的領(lǐng)域，提出如下4個方面的建議。

4.1推進(jìn)智能制造需要項目帶動

項目帶動的示范意義已形成共識。推動智能制造，很重要的一點就是要開展項目建設(shè)。（1）通過項目帶動形成有效生產(chǎn)能力，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。（2）是借鑒項目管理理念和方法，提高工作的有效性，推動智能制造落地。（3）進(jìn)行項目實時跟蹤，不斷補充完善項目建設(shè)，并形成新的項目需求，逐步形成智能制造項目庫。

建議在無錫機械行業(yè)至少選擇2個智能制造試點項目。第1個試點項目應(yīng)選擇擁有拳頭產(chǎn)品、需要以產(chǎn)業(yè)鏈方式進(jìn)行合作生產(chǎn)制造的大企業(yè)。通過與產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的企業(yè)集群共同開展智能制造試點，形成龍頭企業(yè)的示范作用。第2個試點項目應(yīng)選擇年銷售額在4～20億元的成長型企業(yè)。通過開展智能制造試點，探索在這一類企業(yè)如何有效進(jìn)行設(shè)計數(shù)字化、裝備智能化、生產(chǎn)自動化、管理網(wǎng)絡(luò)中化、銷售電子化推進(jìn)工作。以上這2類試點企業(yè)具有一定的投資能力，創(chuàng)新能力較強，行業(yè)影響力和示范效應(yīng)明顯，政府為此作推進(jìn)工作相對容易些。

4.2推進(jìn)智能制造需要技術(shù)帶動

要實現(xiàn)一個生產(chǎn)系統(tǒng)的智能制造，必須在信息實時自動化識別處理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、信息物理融合系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面有所突破，這其中涉及智能制造的關(guān)鍵技術(shù)?；跓o錫機械行業(yè)智能制造的實際，建議在以下方面組織突破：

（1）射頻識別技術(shù)。射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)又稱為無線射頻識別，是一種自動識別技術(shù)，它使提供精確、自動、快速的記錄和收集目標(biāo)成為可能。隨著射頻識別技術(shù)的不斷進(jìn)步，RFID成為業(yè)務(wù)流程精益化的基本使能器，可以減少生產(chǎn)庫存，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而提高制造企業(yè)的競爭力。無錫作為全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地，在錫企業(yè)率先采用該項技術(shù)理應(yīng)鼓勵與引導(dǎo)。

（2）智能裝備關(guān)鍵信息物理融合技術(shù)（中間件）。信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS）也稱為“虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理”生產(chǎn)系統(tǒng)，通過數(shù)字化逐步升級現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施，使生產(chǎn)系統(tǒng)可以實現(xiàn)全新的體系結(jié)構(gòu)。無錫機械行業(yè)企業(yè)從自動化生產(chǎn)線改造、構(gòu)建，到智能物流平臺構(gòu)建、實施，從小型MES系統(tǒng)設(shè)計到數(shù)字化企業(yè)設(shè)計與實施，由于設(shè)備異構(gòu)（如協(xié)議不一致、數(shù)據(jù)鏈不完整等）問題的存在，導(dǎo)致企業(yè)信息化或進(jìn)行車間級乃至工廠級的集成綜合應(yīng)用時，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集成為一個必須攻克的瓶頸。因此這是一個共性技術(shù)問題，必須開發(fā)智能裝備關(guān)鍵信息物理融合技術(shù)（中間件）。

（3）工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)。以工業(yè)機器人（industrialrobot）為代表的智能裝備，正為傳統(tǒng)的裝備制造以及物流等相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)方式帶來了革命性的產(chǎn)業(yè)變革，支撐著裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序，以及完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。無錫作為先進(jìn)制造業(yè)高地，企業(yè)對工業(yè)機器人有大量的需求。從目前機械行業(yè)企業(yè)應(yīng)用工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢來看，需要在基于AGV小車的車間智能物流方面率先研究與應(yīng)用磁導(dǎo)式AGV導(dǎo)航技術(shù)和激光導(dǎo)航系統(tǒng)配置技術(shù)等；在基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線應(yīng)用方面率先研究與應(yīng)用研究特殊工位的工業(yè)機器人控制技術(shù)，工業(yè)機器人信息交互技術(shù)和基于視覺識別的工業(yè)機器人定位技術(shù)等。

4.3推進(jìn)智能制造需要標(biāo)準(zhǔn)帶動

發(fā)達(dá)國家力求主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)制定，以標(biāo)準(zhǔn)帶動研發(fā)，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，搶占發(fā)展制高點，尤其在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域更是如此。高新技術(shù)已是各國綜合國力中的核心競爭力，面對國際經(jīng)濟(jì)一體化、新技術(shù)快速發(fā)展融合所帶來的全球?qū)用娴募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)競爭，中國的高新技術(shù)發(fā)展要想真正地走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化，必須通過技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)化來實現(xiàn)“突圍”。

《工業(yè)企業(yè)“信息化和工業(yè)化融合”評估規(guī)范（試行）》（工信部公告[2011]39號）作為國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。文件提出的指標(biāo)體系中，信息化標(biāo)準(zhǔn)的制訂、基于標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)建設(shè)或采用了統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等都是推進(jìn)企業(yè)進(jìn)步的工作要求。引導(dǎo)企業(yè)實施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略正是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)成功轉(zhuǎn)型升級的必由之路。而在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的實施過程中，則要標(biāo)準(zhǔn)先行，引導(dǎo)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展，提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次，帶領(lǐng)產(chǎn)品參與高水平競爭；在先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的拉動下，促使企業(yè)以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動工藝改進(jìn)，帶動技術(shù)進(jìn)步，拉動管理提升，從而提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力；并且要將行業(yè)龍頭企業(yè)擁有的自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)專利，實現(xiàn)專利共享，推動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的動態(tài)發(fā)展，才能保障產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。

4.4推進(jìn)智能制造需要人才帶動

促進(jìn)中小企業(yè)培訓(xùn)服務(wù)體系發(fā)展是推進(jìn)智能制造的有力措施之一。中小企業(yè)培訓(xùn)服務(wù)主要是為中小企業(yè)提供的管理、新技術(shù)和技能培訓(xùn)，是中小企業(yè)服務(wù)體系的重要內(nèi)容，不僅是幫助中小企業(yè)提高人力資源質(zhì)量和經(jīng)營管理水平的有效手段，也是培育企業(yè)經(jīng)營管理人才、提高勞動者素質(zhì)的重要途徑，對于中小企業(yè)提高生存發(fā)展能力和市場競爭力非常關(guān)鍵。同時，中小企業(yè)培訓(xùn)服務(wù)對于實施人才強國戰(zhàn)略、構(gòu)建創(chuàng)新型國家、加快發(fā)展新興服務(wù)業(yè)、構(gòu)建和諧勞動關(guān)系、推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的根本轉(zhuǎn)變都具有特殊戰(zhàn)略意義。當(dāng)前應(yīng)把加快建立符合市情的中小企業(yè)培訓(xùn)服務(wù)體系作為中小企業(yè)發(fā)展政策的重要著力點之一，引導(dǎo)和開拓機械行業(yè)中小企業(yè)培訓(xùn)服務(wù)需求。