智能制造帮助企业提升新的竞争力

鲜 飞，易亚军

（武汉华中数控股份有限公司，湖北 武汉 430223）

智能制造帮助企业提升新的竞争力

鲜 飞，易亚军

（武汉华中数控股份有限公司，湖北 武汉 430223）

当前制造业自动化发展的总趋势是由单元自动化发展成信息技术、网络技术和计算机技术支撑的智能制造系统，以华中数控（简称华数）为例，初步探讨了企业如何创建智能制造制造系统。

智能制造；智能化工厂；信息；自动化

如今智能制造被视为新一轮产业革命的核心，成为全球制造业的发展趋势。各国纷纷推出了相应的发展规划，以便搭上这次产业革命的快车。如美国制定的“工业互联网”发展战略；德国提出的“工业4.0”。今年5月国务院发布的《中国制造2025》，被视为中国版“工业4.0”规划。以数字化、网络化、智能化为特征的智能制造被置于“中国制造2025”的核心位置。未来的制造工厂，都将在自动化的基础上向智能化发展。这将对制造企业提出巨大的挑战，不仅要求单体设备是智能的，而且设备之间还要互联互通，满足智能生产和智能物流要求，进而打造智能工厂、实现智能制造。对于华中数控来说，由于重大专项产业化要求，原有制造能力无论效率还是质量都难以满足规模化生产要求，升级制造平台能力已显得迫在眉睫，而“智能工厂”概念的出现，则为华数未来发展指明了方向。

1 “智能工厂”的概念

2009年，美国罗克韦尔自动化有限公司CEO奇思·诺斯布希在美国最早提出“智能化工厂”的概念，其核心是工业化和信息化的高度融合。但目前智能化工厂的准确定义仍众说纷纭，比较一致的看法是：在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务，通过大数据与分析平台，将大型工业机器产生的数据转化为实时信息，并融绿色智能手段和智能系统等于一体，构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。 智能化工厂的基本特征主要有制程控制可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。三个层面要共同发挥作用，需要对硬件和软件进行整合，最终形成包括能自主交换信息的集智能机器、存储系统和生产设施为一体的智能体系，体系构成要素要能独立运行，又要能相互控制。智能化工厂的建设有利于从根本上改善工业过程（包括制造、材料使用、供应链和产品生命周期管理等），还能帮助企业有效应对资源整合、结构调整等方面的挑战，带来效率的极大增益。

目前，如何让制造流程具有自动判断能力，是打造智能化工厂的焦点之一。主要途径是以微处理器和人工智能技术的发展与应用为主，包括运用专家系统、进化计算等，使仪器仪表具备高效、多功能、机动灵活等性能。未来5～15年，在各种智能化、自动化系统的基础上，智能化工厂将由工厂局部智能自动化逐步分层次地发展到全工厂智能自动化和社会化智能制造。未来，生产设备将不再是过去单一独立的个体，一旦接入云端，完成连线，将可提供完整的、系统的服务，一切制造规则都可能会改变。

正因为看到了智能化工厂的巨大潜力和影响，世界先进经济体均提出并制定了针对性的国家战略。除德国外，美国政府提出了《国家关键技术》的报告。许多国家将智能化生产技术列为重要研究内容，并通过政府主导，企业和科研院所合作实施，大力促进智能生产技术的发展。

许多跨国公司也在积极打造智能化工厂，通过专家系统技术进行工艺过程设计、故障诊断等，将神经网络和模糊控制等先进的智能控制原理和方法应用于产品配方、生产调度等，努力实现制造过程智能化。世界前五百强企业中绝大多数企业在使用ERP解决方案（企业资源计划系统，是指在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台），并取得了明显的经济效益。如西门子、三菱都纷纷加入探索智能化生产技术的阵营。

为适应竞争加剧的市场，近年来，中国制造业对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，正在经历着重要的转变，如企业从大批量生产向按市场或客户要求的柔性生产转变，从设计和控制系统各自独立向设计和控制系统集成一体转变，从局限在本地生产向全球化采购、生产转变。但问题是，如果只是在企业的某个局部实现智能化，无法保证全局的优化，这种智能化的意义是有限的，我们传统的制造业离智能化还有一段很长的路要走。

从自动化到智能化，虽然中国制造业任重而道远，但毫无疑问，随着世界经济的发展，智能化制造将给所有产业带来冲击，也将引领全球制造业发展模式的革新，对于中国的制造业来说，转型已是必然选择。华中数控作为中国数控行业的领军企业，按照国家重大专项产业发展需求，也开始在智能制造领域做一些大胆尝试。

2 “智能工厂”对华数的挑战

华中数控来自2011年导入第一条SMT（表面贴装）生产线开始，在十二五规划期间又陆续引入了选择性三防生产线、焊接机器人、组装流水线、自动化成品立体仓库、电子元件立体仓库等大型工艺装备，同时研发部门还开发了一大批自动化测试工装并提供给制造部门使用，见图1，这些装备投入使用都极大提升了华数制造工厂的自动化水平，满足了重大专项关于标准型数控装置产品的产业化生产需求，即使放眼整个华中地区来看，华数制造工厂的自动化程度在业内都是领先的，但是按照智能化工厂的要求，华数制造工厂还存在许多薄弱环节和亟需突破的瓶颈。从智能化工厂的必要条件来说，目前华数在以下几方面仍需 要努力：

图1 华数引入或自制一大批自动化生产测试设备

一是全面感知系统不完善。目前自动化仓储系统只能识别产品的生产时间、货位、数量等简单信息，无法进行进一步统计和分析应用，还未完全与ERP系统对接起来，无法满足智能化工厂的信息要求；

二是互通互联尚未实现。各部门间的信息管理系统等无法达到信息共享、数据互联的水平，必要的数据交换不实时，准确性无从验证。例如设计部门几乎全部采用CAD软件进行电路设计，生产制造部门也大量使用自动化设备进行生产，但这两个部门很少了解相互需求，许多有用信息不能共享，在企业间往往形成了两个“自动化”孤岛；

三是智能应用水平较低。这体现在制造过程中的很多数据需要人工填报，无法实时收集、管控，并且由人工上报的数据不可避免面临人为修改的风险。目前的数据收集不全面、不统一、不实时，造成行业对数据的智能化分析和处理不够。对于已经收集的数据，也面临着数据仓库建设滞后、对海量数据不能充分使用等问题；

四是还未达到全公司范围内规模化运作。物联网系统，需要把公司内所有的人、财、物都贴上信息标签，实时识别和管控，才能实现整体运营的规模优势。而华数现有的物联网技术应用还仅仅停留在物流、仓储等领域，如何形成一个融合从原材料、成品制造、成品销售的实时物流和生产计划、销售信息、客户反馈、货款结算的智能化网络系统仍需进一步探索；

五是还未出现广泛适用的智能化工厂建设模式。目前，只在仓储物流、部分生产线上实现了零星的、区域性的智能化，还未达到整体化的智能生产管理水平。

同时，我们也要看到，华中数控的硬件条件和技术储备、人才培养在全国数控制造业中处于领先水平，在自动化、信息化系统运用方面也有很多成熟的实践项目和经验，这些构成了建设智能化工厂的坚实基础。

我们需要全面了解、深入研究智能化工厂技术，搭建与之相适应的系统平台的整体框架和结构，将传感设备、嵌入式分析系统、智能控制系统和通信设施通过云端平台整合在一起，形成一个智能化网络，使人、机、服务三方面之间能够互联，共享信息，从而代替过去传统的固定式流水线作业模式，使智能化生产成为可能。

我们相信，只要公司做好整体策划，通过全体人员的积极探索，充分利用大数据、云计算的现代技术和工具，通过管理信息化与设备自动化的深度融合，利用各种传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化生产线，构建设计制造一体化、管理智能化、数据信息化、控制自动化的智能制造体系，形成从原材料、成品制造、成品销售的实时物流和生产计划、销售信息、客户反馈、货款结算的信息流完整融合，从而构建华中数控的核心竞争力。

对华中数控来说，通向智能化工厂的道路将会是一段艰辛的历程，更是一场从制造到智造的蝶变之旅。

［1］杨叔子.先进制造技术及其发展趋势［N］.文汇报，2003-10-12.

［2］周济.中国制造2025［R］.2015智能制造国际会议，北京，2015-5-13.

Intelligent Manufacturing Helps to Increasing the Competition of Enterprise

XIAN Fei，YI Yajun
（Wuhan Huazhong Numerical Control Co.，Ltd，Wuhan 430223，China）

At present，the general trend of manufacture automation is from unit automation to intelligent manufacturing system which is supported by information techniques，network techniques and computer techniques.Takes HZNC for example，this paper does some tentative approach about how to create intelligent manufacturing system from several aspects.

Intelligent manufacturing；Intelligent factory；Information；Automation

TN919.85

A

1004-4507（2015）12-0001-04

鲜飞（1978-），男，华中科技大学计算机学院工程硕士，高级工程师，从事电子组装工艺技术工作，在各种学术会议及电子科技期刊上发表学术论文300多篇，出版有《电子组装技术》专著。

2015-11-16

“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题（2012ZX04001-022）