離散型智能制造模式研究

岳維松　程楠　侯彥全

摘要：智能制造日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)工業(yè)向中高端邁進(jìn)、建設(shè)制造強(qiáng)國的重要舉措。青島海爾從2008年開始，逐步探索出一條以互聯(lián)工廠為核心的智能制造發(fā)展路線，為離散制造型企業(yè)，特別是白色家電企業(yè)樹立起智能制造典范。本文從生產(chǎn)柔性化、零部件模塊化、平臺資源化和產(chǎn)品智能化四個方面著手分析了海爾離散型智能制造模式，并對政府提出了四點建議：支持生產(chǎn)線數(shù)字化改造，鼓勵開放性平臺建設(shè)，引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展服務(wù)型制造，開展離散型智能制造試點。

關(guān)鍵詞：青島海爾；離散型；智能制造

中圖分類號：F407.44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Study on Discrete Intelligent Manufacturing Model

---Uses HAIER Intelligent Factory as an Example

WeisongYue Nan Cheng Yanquan Hou

（The Development Center of Information Industry of China， Beijing 100846 ，China）

Abstract： Since 2008， Haier has gradually explored some Internet factories as the core of intelligent manufacturing， and established an intelligent manufacturing model for discrete manufacturing enterprises， especially for the white goods enterprises. This paper analyzed the Haier discrete intelligent manufacturing model from the four aspects of production flexibility， modularization of components， platform resources and product intellectualization， and put forward four suggestions to the government： to support the digital transformation of production lines， to encourage open platform construction， to guide enterprises to develop service-oriented manufacturing and to carry out discrete intelligent manufacturing pilot.

Keywords： Haier； Discrete； Intelligent Manufacturing

一、引言

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作，擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。當(dāng)前，以智能制造為代表的新一輪產(chǎn)業(yè)變革迅猛發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化日益成為制造業(yè)的主要趨勢。為加速我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效，，“十三五”期間將深入貫徹實施《中國制造2025》，同步實施數(shù)字化制造普及、智能化制造示范，分類開展離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠(yuǎn)程運維服務(wù)5種新模式試點示范。

作為五種智能制造模式的典型代表，離散型制造廣泛分布在汽車、電子、家電、機(jī)械等行業(yè)，其特征是以訂單生產(chǎn)為主，通過改變物料形態(tài)，經(jīng)過多道加工工序，將零部件或組件組裝成產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，也是推廣應(yīng)用智能制造的重點領(lǐng)域。青島海爾作為全國首批智能制造綜合試點示范企業(yè)，從2008年開始改造傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，到目前建立起以沈陽冰箱為代表的互聯(lián)工廠，在引領(lǐng)自身業(yè)務(wù)發(fā)展的同時，也為國內(nèi)離散型制造企業(yè)的智能化改造樹立了典范。本文通過分析青島海爾的離散型智能制造模式，總結(jié)出當(dāng)前離散型智能制造的著力點，對開展離散型智能制造試點示范，推動制造強(qiáng)國建設(shè)有著重要的現(xiàn)實意義。

二、離散型智能制造模式的內(nèi)涵

（一）數(shù)據(jù)開放共享是重要基礎(chǔ)

離散型制造的特點是設(shè)備散、工序不連續(xù)，設(shè)備單元孤島特征明顯，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動、有序流動是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由流動，需建立物與機(jī)、機(jī)與機(jī)、人與機(jī)、人與人以及企業(yè)與企業(yè)之間信息充分交互基礎(chǔ)，信息交互本質(zhì)上是各種數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、分析和反饋，可以說數(shù)據(jù)是企業(yè)智能制造的血液。沒有數(shù)據(jù)的采集與控制，生產(chǎn)單元無法獲取生產(chǎn)狀態(tài)、執(zhí)行生產(chǎn)指令；沒有管理單元之間的數(shù)據(jù)共享，無法實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新、用戶個性化定制，數(shù)據(jù)在離散型企業(yè)推進(jìn)智能制造的過程中起著關(guān)鍵的基礎(chǔ)作用。鑒于其，離散型企業(yè)首先應(yīng)該對生產(chǎn)制造過程進(jìn)行物理信息系統(tǒng)的整體規(guī)劃，勾畫智能制造藍(lán)圖；進(jìn)而對生產(chǎn)過程實現(xiàn)數(shù)字化改造：在數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)層部署RFID、智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)節(jié)點；在執(zhí)行設(shè)備層引入工業(yè)機(jī)器人、采用數(shù)控機(jī)床等智能制造裝置；在控制層、管理層引入管理和控制系統(tǒng)，如MES、ERP、PLM等系統(tǒng)[2]；同時搭建各種開放信息服務(wù)平臺，共享數(shù)據(jù)資源，不斷夯實智能制造的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（二）模塊設(shè)計與互動是切入點

離散型生產(chǎn)的產(chǎn)品一般是由幾十個、甚至成百上千個零部件組成，生產(chǎn)復(fù)雜度高，組裝難度大，不利于企業(yè)基于網(wǎng)絡(luò)的定制生產(chǎn)。離散型生產(chǎn)企業(yè)需要通過整合內(nèi)外部資源，轉(zhuǎn)變與供應(yīng)商的合作模式，變零部件供應(yīng)為模塊協(xié)同生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化。這樣做的好處：一是通過零部件模塊化，降低產(chǎn)品的復(fù)雜度；二是零部件模塊化，有利于模塊商發(fā)揮自身優(yōu)勢，做精模塊，加速產(chǎn)品創(chuàng)造；三是零部件模塊化，可以實現(xiàn)通用模塊與個性模塊分離，有利于用戶參與定制；四是通過模塊化，降低了產(chǎn)品維度，有利于生產(chǎn)過程智能化。因此，通過建立協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，提升產(chǎn)品模塊化水平，是離散型企業(yè)實現(xiàn)智能制造的切入點。

（三）敏捷柔性制造是核心關(guān)鍵

離散制造的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與與產(chǎn)品生產(chǎn)過程融合更加深入，以“設(shè)計-生產(chǎn)-銷售”為特征的傳統(tǒng)制造流程正在向“個性需求-定制訂單-生產(chǎn)”為特征的消費生產(chǎn)一體化制造流程轉(zhuǎn)變，制造需求的不確定性增大，對離散型制造企業(yè)快速響應(yīng)用戶需求提出挑戰(zhàn)?；谏a(chǎn)數(shù)據(jù)自動流動，柔性制造擁有高度數(shù)字化的生產(chǎn)流程，可以實現(xiàn)小批量、多批次生產(chǎn)，快速響應(yīng)用戶的需求，是傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。其核心是要對傳統(tǒng)的生產(chǎn)線進(jìn)行改造，建設(shè)包括數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人、自動化的立體倉庫、柔性控制系統(tǒng)等在內(nèi)的柔性生產(chǎn)線，從大規(guī)模制造到大規(guī)模定制的轉(zhuǎn)變。

（四）延伸產(chǎn)品服務(wù)功能是方向

離散型制造的傳統(tǒng)產(chǎn)品形態(tài)是單個的生產(chǎn)設(shè)備或生活物品，使用區(qū)域分散，與用戶、生產(chǎn)企業(yè)互動性差，但是隨著智能技術(shù)嵌入到產(chǎn)品中，智能技術(shù)正在重新定義產(chǎn)品的交付形態(tài)和使用狀態(tài)。企業(yè)交付給客戶的不僅僅是硬件產(chǎn)品，一起交付的還有軟服務(wù)。通過智能感知技術(shù)，產(chǎn)品可以感知使用環(huán)境；通過網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)可以實現(xiàn)對產(chǎn)品的遠(yuǎn)程故障診斷和修復(fù)服務(wù)[3]。基于智能產(chǎn)品，企業(yè)正在重新構(gòu)建新的生產(chǎn)應(yīng)用生態(tài)：依托產(chǎn)品的智能感知與聯(lián)網(wǎng)功能，企業(yè)可以進(jìn)一步提供增值服務(wù)，產(chǎn)品的功能從使用功能向服務(wù)功能延伸，增值服務(wù)正在給企業(yè)帶來全新的價值。離散型企業(yè)應(yīng)當(dāng)利用智能技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)打造智能服務(wù)系統(tǒng)，智能識別用戶的需求，為用戶提供高效的增值服務(wù)，從產(chǎn)品制造向服務(wù)型制造邁進(jìn)。

二、離散型智能制造的實踐分析---以海爾智能工廠為例

青島海爾作為全國首批智能制造綜合試點示范企業(yè)，從2008年開始改造傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，到目前建立起以沈陽冰箱為代表的互聯(lián)工廠。分析海爾智能工廠可以發(fā)現(xiàn)，其主要從以下四個方面來進(jìn)行離散型智能制造。

第一，通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)柔性制造。針對消費需求呈現(xiàn)個性化，多樣化的趨勢，海爾主動適應(yīng)需求，對生產(chǎn)工廠進(jìn)行數(shù)字化改造，深化PLM、ERP、iMES、iWMS、SCADA五大系統(tǒng)集成[1]，打通人機(jī)互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)、機(jī)機(jī)互聯(lián)、人人互聯(lián)的信息通道，滿足人、機(jī)器、生產(chǎn)線的隨需交互，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合相通，對產(chǎn)品全生命周期實現(xiàn)全數(shù)字化的管理，通過數(shù)字化的排產(chǎn)，變傳統(tǒng)的長生產(chǎn)線為高度自動化短生產(chǎn)線，實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)。目前生產(chǎn)線的模態(tài)有定制生產(chǎn)線、柔性定制生產(chǎn)線和單元定制生產(chǎn)線，分別對應(yīng)批量大且個性化需求少的大眾化產(chǎn)品的生產(chǎn)、批量小且個性化需求多的小眾化產(chǎn)品生產(chǎn)和單用戶的個性化定制。這樣，當(dāng)用戶提交定單后，定單信息實時傳到互聯(lián)工廠，智能制造系統(tǒng)自動排產(chǎn)，并將信息自動傳遞給對應(yīng)的工序生產(chǎn)線及所有模塊商、物流商，不同的工序根據(jù)指令生產(chǎn)相對應(yīng)的產(chǎn)品模塊，最后在總裝線上進(jìn)行組裝。經(jīng)過改造后，海爾數(shù)字工廠柔性生產(chǎn)能力大幅提升，僅海爾的沈陽工廠就做到了一條生產(chǎn)線從原本支持20多個型號到支持500多個型號的大規(guī)模定制，生產(chǎn)節(jié)拍縮短到10秒一臺，訂單周期從15天縮短至7天，單線產(chǎn)能、單位面積的產(chǎn)出翻番。

第二，增強(qiáng)生產(chǎn)模塊提高裝配效率。為了降低產(chǎn)品零部件多帶來生產(chǎn)的復(fù)雜性，解決柔性生產(chǎn)面臨的瓶頸，海爾搭建了模塊商資源平臺：海達(dá)源。模塊商注冊、用戶需求提出、解決方案競選、評價結(jié)果等過程都記錄在平臺上，實現(xiàn)了供應(yīng)商、用戶和海爾多方透明化協(xié)作。針對用戶提出的需求，模塊商可以憑借自身研發(fā)、制造等優(yōu)勢提出解決方案，海爾與供應(yīng)商由單純地采購零件關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化方案引領(lǐng)的共創(chuàng)共享的利益共同體。產(chǎn)品模塊化的好處，從用戶角度講是把工程視角下的組件變?yōu)橛脩粢暯窍碌氖褂媚K，提高了產(chǎn)品的可定制性；從企業(yè)角度來講，由于模塊數(shù)量較零部件數(shù)量大大減少，降低了工序裝配的復(fù)雜性，生產(chǎn)效率大幅提升。例如，天樽空調(diào)由原來的265個零部件轉(zhuǎn)變?yōu)?2個模塊，新品的上市時間減少了一半。

第三，優(yōu)化資源平臺推進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新。平臺是互聯(lián)網(wǎng)時代協(xié)作創(chuàng)新的技術(shù)支撐，是資源匯聚與分享的重要載體。海爾通過深度整合企業(yè)內(nèi)外部資源，構(gòu)建了7大資源平臺，包括：交互用戶定制平臺、零距離虛實營銷平臺、智聯(lián)U+服務(wù)平臺、開發(fā)創(chuàng)新平臺、模塊商資源平臺、智能制造平臺、智慧物流平臺，涵蓋了從用戶交互到研發(fā)設(shè)計、物流、智能服務(wù)等七大流程，對外支撐用戶、協(xié)作伙伴全流程參與產(chǎn)品生產(chǎn)，充分調(diào)動產(chǎn)品的需求資源、研發(fā)設(shè)計資源和協(xié)作生產(chǎn)資源，實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的高效化；對內(nèi)支撐資源管理扁平化、生產(chǎn)智能能化、客戶服務(wù)高效化，實現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的集約高效化。開放的資源平臺和接口，已吸引了軟件、硬件、服務(wù)內(nèi)容等各類資源進(jìn)行合作，為協(xié)同創(chuàng)新提供了平臺支撐，如鉑空調(diào)就是由用戶提出構(gòu)思，發(fā)燒友參與設(shè)計，整合進(jìn)一流的外部資源，包括中國科學(xué)院、供應(yīng)商等資源完成的解決方案，顛覆了產(chǎn)品的創(chuàng)新方式。

第四，提升產(chǎn)品和技術(shù)智能化水平。產(chǎn)品智能互聯(lián)是電器產(chǎn)品未來發(fā)展的趨勢。海爾在產(chǎn)品中嵌入溫度、濕度、壓力等傳感器，不斷提高產(chǎn)品的智能化水平。產(chǎn)品可以實時監(jiān)測運行和使用狀態(tài)，智能感知周圍環(huán)境，根據(jù)用戶需求做出快速反應(yīng)；同時借助產(chǎn)品管理服務(wù)云平臺，通過對產(chǎn)品反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，自動預(yù)警產(chǎn)品運行中存在的問題，在遠(yuǎn)程即可對產(chǎn)品提供服務(wù)和維修。這樣，海爾運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等智能技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品與人、產(chǎn)品與環(huán)境的實時互動，不斷滿足用戶對產(chǎn)品在健康、舒適、節(jié)能等方面的需求。以智能空調(diào)為例，海爾的空調(diào)大數(shù)據(jù)平臺覆蓋全球29個國家地區(qū)、國內(nèi)443個城市、63483個小區(qū)的智能空調(diào)，每天上傳數(shù)據(jù)量達(dá)千萬級，累計數(shù)據(jù)量已達(dá)407億條。海爾通過對這些數(shù)據(jù)的挖掘使用，實時調(diào)整產(chǎn)品服務(wù)功能，對用戶的服務(wù)更加貼心高效。

三、推進(jìn)離散型智能制造的幾點建議

（一）支持生產(chǎn)線數(shù)字化改造，提高工序智能化水平

針對大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備老舊現(xiàn)狀，啟動生產(chǎn)線數(shù)字化改造計劃，支持變革積極性高，創(chuàng)新基礎(chǔ)好的企業(yè)改造落后生產(chǎn)線，大幅提高智能裝備如智能機(jī)床、機(jī)器人、智能控制器在生產(chǎn)線中的比例，穩(wěn)步提升生產(chǎn)自動化；支持企業(yè)搭建工業(yè)生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)控制和信息傳輸數(shù)字化，提高工序智能化水平；支持企業(yè)建設(shè)MES系統(tǒng)，推進(jìn)生產(chǎn)管理智能化。

（二）鼓勵開放性平臺建設(shè)，加大內(nèi)外資源整合力度

鼓勵企業(yè)梳理產(chǎn)品定制、研發(fā)設(shè)計、供應(yīng)商合作、物流配送等領(lǐng)域的內(nèi)外部資源，針對不同使用對象，搭建相應(yīng)的平臺，積極探索與“互聯(lián)網(wǎng)+”的融合路徑，開展資源整合，創(chuàng)新資源使用模式；鼓勵企業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算新一代信息技術(shù)開展資源利用，提高資源使用效率。

（三）引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展服務(wù)型制造，探索新模式新業(yè)態(tài)

通過培訓(xùn)、參觀、研討交流、展覽展示等多種形式，引導(dǎo)企業(yè)開發(fā)智能化產(chǎn)品，使企業(yè)能夠借助產(chǎn)品的智能聯(lián)網(wǎng)功能，提供產(chǎn)品應(yīng)用解決方案和遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)服務(wù)；探索產(chǎn)品產(chǎn)權(quán)和使用分離，通過分時租賃的方式提供生產(chǎn)服務(wù)，不斷引導(dǎo)企業(yè)向服務(wù)制造轉(zhuǎn)型。

（四）開展離散型智能制造試點，發(fā)揮示范帶動作用

針對離散型制造業(yè)發(fā)展水平參差不齊的發(fā)展現(xiàn)狀，開展離散型智能制造的試點。首先，對離散型制造企業(yè)摸底篩選，選取不同類型的企業(yè)，分別從研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、管理營銷等不同的環(huán)節(jié)開展試點。不斷總結(jié)成功經(jīng)驗，在時機(jī)成熟時，支持有條件的企業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的離散型智能制造工廠，以示范帶動同行業(yè)的其他企業(yè)開展智能制造升級改造；針對不同水平的企業(yè)制定差異化目標(biāo)，給予分類指導(dǎo)，確保離散型企業(yè)智能制造升級取得實效。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 耿雁冰，張夢潔，“中國制造2025”風(fēng)口：開啟智能制造六大領(lǐng)域試點[[EB/OL]]，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道，2015-4-09.http：//epaper.21jingji.com/html/2015-04/09/content_7284.htm

作者簡介：

岳維松（1971年-），男，計算機(jī)應(yīng)用碩士，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院規(guī)劃研究所，研究方向：區(qū)塊鏈、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及規(guī)劃研究。

程楠（1979年-），女，經(jīng)濟(jì)學(xué)博士，副研究員，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院規(guī)劃研究所副所長，研究方向：產(chǎn)業(yè)與區(qū)域發(fā)展及規(guī)劃研究。

侯彥全（1989年-），男，經(jīng)濟(jì)學(xué)碩士，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院規(guī)劃研究所，研究方向：產(chǎn)權(quán)組織理論與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究。